Papers by Hans Rogério Zimermann
Neste trabalho apresentamos como foi feito o acoplamento docampo de vento de um pre-processador m... more Neste trabalho apresentamos como foi feito o acoplamento docampo de vento de um pre-processador meteorologico utilizando a versaobrasileira do Sistema de Modelagem Atmosferica Regional (BRAMS)em um Modelo de Dispersao Atmosferica.
Sustainability
Paddy fields are significant anthropogenic sources of methane (CH4) emissions. In southern Brazil... more Paddy fields are significant anthropogenic sources of methane (CH4) emissions. In southern Brazil, rice is grown in lowland flooded areas once a year, followed by a long fallow period. This study aimed to measure CH4 fluxes in a rice paddy field in southern Brazil during the rice-growing season of 2015/2016 and the following fallow period. The fluxes were estimated using the eddy covariance (EC) technique and soil chamber (SC). Diurnal and seasonal variations of CH4 fluxes and potential meteorological drivers were analyzed. The CH4 fluxes showed distinct diurnal variations in each analyzed subperiod (vegetative, reproductive, pre-harvest, no rice, and land preparation), characterized by a single-peak diurnal pattern. The variables that most influenced methane emissions were air and surface temperatures. In the growing season, the rice vegetative stage was responsible for most of the measured emissions. The accumulated annual emission estimated was 44.88 g CH4 m−2 y−1, being 64% (28....
Meteorological Applications
The Pampa-2016 experimental campaign was performed in a typical Pampa lowland South American regi... more The Pampa-2016 experimental campaign was performed in a typical Pampa lowland South American region. It consisted of both surface flux measurements (at 3 and 29 m) and a radiosonde launched every 3 h. The resulting meteorological observations allowed for the analysis of turbulent properties associated with both a stable and a convective boundary layer. The combined analysis of the surface data and vertical soundings has revealed some general characteristics of the atmospheric boundary layer for both the nocturnal stable conditions and the daytime convective environment. The continuous surface measurements showed that the nocturnal stable inversion, occurring in calm winds, is basically generated by the radiative cooling mechanism that is established after the late afternoon transition. The analysis of night-time surface data also showed that, under stable conditions in the case of vanishing wind speed, the friction velocity has unrealistic values that are very close to zero. This situation is undesirable for numerical models that generally use this quantity as a lower boundary condition. The analysis of night-time temperature profiles revealed two contrasting patterns in agreement with the classical classification of radiative night (a very stable boundary layer) and a turbulent night (a weakly stable boundary layer). In contrast, the analysis of the daytime temperature profiles provided an estimation of the convective time scale that is of the order of 10 min, in agreement with experimental values. A spectral analysis and the consequent estimation of the spectral peaks under unstable and stable conditions were in agreement with literature values.
Ciência e Natura, 2016
In the last 15-20 years has greatly increased research on the problem of climate change, necessit... more In the last 15-20 years has greatly increased research on the problem of climate change, necessitating a demand for reliable measurements of absorption and emission of carbon dioxide, methane, as well as the impact on water resources. In the biome Pampa are the largest continuous natural field extensions, requiring a monitoring of water and temperature regime on the ground. The water content of the soil has spatial and temporal variability affecting many hydrological processes and determining this is needed since the soil store and provide the water and nutrients for the plants, thus involving relationships water-soil-plant-atmosphere. In this work, we compared the water content behavior of the soil at depths of 10, 30 and 50 cm, the temperature of the soil at depths of 5, 15 and 30 cm, heat flux in soil installed 10 cm deep and the thermal conductivity was determined in two experimental sites in the Pampa biome, for the period 01.01.2015 to 06.31.2015. It was found that there are d...
The dynamics process of the atmosphere near Earth ground is controled by two main forcings, termi... more The dynamics process of the atmosphere near Earth ground is controled by two main forcings, termical and machanics. These process are reponsible for the atmospheric ow variability in this layer, and this variability characterizes the atmospheric turbulence. The presence of turbulence phenomena drives to distinguish it from the rest of atmosphere, such layer is commom called Atmospheric Boundary Layer (ABL). So, the importance of studying ABL is the fact of that turbulence represents an eective transport process near the ground surface. Adequate treating of the experimental data gives more truthful so qualitative as quantitavie when we are interpreting and understading these transports. This is very impportant for suitable trustful charaterizing the turbulent uxes. This dissertation shows an overview about some basics turbulent data treatment techics. The dataset, colected experimentaly and separed into 27 minutes window samples, were subjected to simple mean, running mean through digital recursive lter e and linear detrending. Our focus are the implications of applying this technics and how each of this acts in turbulent time series of temperature and vertical velocity of the wind data, showing and discussing about the results in the estimating uxes of sensible heat by Eddy Covariance method and also spectral densities estimates of temperature and vertical wind velocity. The main goal of the study done in this dissertation, was identifying that applying corrections on fase lag, not considered in older digital recursive lter (FDR as proposed by McMillen 1988) and, present into the model (FFDR proposed by Franceschi e Zardi 2003) leads for trusties estimatives, mainly for turbulent temperature spectra, which are the hardest ones for minimizing the non statinarity eects. Clearly, observing the graphical results of temperature spectra, we see that those low frequencies were better removed than the others technics, giving to spectral shape the classics espected shape.
Nesta tese, apresentamos o processo de desenvolvimento e validação de um modelo numérico 3D para ... more Nesta tese, apresentamos o processo de desenvolvimento e validação de um modelo numérico 3D para a equação de difusão-advecção. Modelos como este têm sido desenvolvidos objetivando a investigação científica para dar suporte ao controle de emissões de poluentes atmosféricos e à tomada de decisões no desenvolvimento de políticas ambientais. Para a elaboração deste modelo utilizamos a implementação de um esquema numérico explícito na discretização das equações envolvidas. Durante este processo, exaustivos testes foram realizados para que a implementação garantisse estabilidade, consistência e convergência. Como forma de minimizar uma das principais deficiências encontradas na maioria dos modelos de dispersão atmosféricos (MDA), qual seja, a imprecisão da entrada de dados meteorológicos para a inicialização destes modelos, utilizamos um campo de vento realístico gerado por um modelo numérico de circulação de mesoescala. No entanto, como este modelo de mesoescala fornece informações com uma escala maior do que a necessária para a descrição da trajetória de uma pluma, foi preciso desenvolver um método de interpolação apropriado para intermediar estas distâncias. Nosso modelo contempla, ainda, a hipótese da turbulência atmosférica não ser isotrópica, onde os coeficientes de difusão turbulenta são variáveis no tempo e espaço e, ainda, diferentes nas direções lateral e vertical. Em nosso modelo, estes coeficientes foram estimados utilizando a parametrização de camada limite proposta por Moraes (2000). Para a validação do modelo, utilizamos dados experimentais obtidos em um experimento realizado próximo à usina termelétrica Presidente Médici, no município de Candiota/RS. Estes dados compreendem medidas de concentração superficial de SO 2 , velocidade do vento em superfície medidos em torres meteorológicas, bem como dados de turbulência medido em torre micrometeorológica. Os resultados da validação mostraram que o modelo funciona bem, ao menos para o tipo de fonte e topografia onde está localizada, ou seja, emissão contínua e topografia homogênea.
Ciência e Natura, 2013
As médias diárias de carbono (C-CO 2) foram investigadas em um sítio de cultura de arroz irrigado... more As médias diárias de carbono (C-CO 2) foram investigadas em um sítio de cultura de arroz irrigado no Sul do Brasil: Cachoeira do Sul (2010-2012). Os dados experimentais foram obtidos através da técnica de covariância de vórtices. A assimilação de CO 2 variou com o desenvolvimento da cultura, exibindo uma tendência similar entre os anos de cultivo. Durante a fase VJ, o NEE manteve-se positivo. Para as seguintes fases (VA e R), foi observado um aumento no NEE durante o dia. Na fase final do cultivo do arroz (M), quando a planta começou a amadurecer, o NEE absorvido decresceu significativamente. INTRODUÇÃO O arroz é um dos principais cereais consumidos pela população mundial, com produção aproximada de 590 milhões de toneladas anualmente. O Brasil se encontra entre os dez maiores produtores de arroz no mundo, com cerca de 13 milhões de toneladas produzidas anualmente em 2,8 milhões de hectares (CONAB,2011-safra 2010-2011). Nos últimos anos, os ecossistemas agrícolas estão ganhando destaque nas observações de trocas de carbono, pois áreas agrícolas podem desempenhar um papel importante no ciclo de carbono terrestre (Campbell et al., 2001; Suyker et al., 2005). As lavouras de arroz irrigado por inundação têm importante função nas trocas globais de gases de efeito estufa, tais como o CO 2 e CH 4 , onde o primeiro é absorvido e o segundo é emitido para a atmosfera (Neue e Sass, 1994; Miyata et al., 2000). Neste trabalho, analisou-se o ciclo médio diário de NEE em área de cultivo de arroz irrigado no RS. Wm (figura 1c). CONCLUSÕES As médias diárias de C-CO 2 foram analisadas em um sítio experimental de cultivo de arroz irrigado na região central do RS, no sul do Brasil (Cachoeira do Sul). Foram utilizados dados observacionais obtidos através do método de covariância de vórtices (EC) e dados após o preenchimento das lacunas. Os dados utilizados compreendem 729 dias (junho de 2010 a maio de 2012). Neste sítio, na VJ, o campo de arroz atuou como fonte de C nos dois ciclos da cultura. O NEE foi negativo a partir da VA até final da M.
Ciência e Natura, 2013
Neste trabalho, realiza-se a análise da eficiência da utilização da luz pela cultura do milho cul... more Neste trabalho, realiza-se a análise da eficiência da utilização da luz pela cultura do milho cultivado com plantio direto e preparo convencional. Relacionou-se a produção primaria bruta obtida pelo método de covariância de vórtices turbulentos, com a radiação fotossinteticamente ativa absorvida pelo dossel das plantas de milho, obtendo-se a eficiência da utilização da luz. A análise mostrou que há uma boa correlação entre a produção primária bruta e a radiação fotossinteticamente ativa absorvida para ambos os sistemas de plantio da cultura do milho. O plantio direto mostrou-se mais eficiente na utilização da luz para a produção primária bruta.
As médias diárias de carbono (C-CO 2) foram investigadas em um sítio de cultura de arroz irrigado... more As médias diárias de carbono (C-CO 2) foram investigadas em um sítio de cultura de arroz irrigado no Sul do Brasil: Cachoeira do Sul (2010-2012). Os dados experimentais foram obtidos através da técnica de covariância de vórtices. A assimilação de CO 2 variou com o desenvolvimento da cultura, exibindo uma tendência similar entre os anos de cultivo. Durante a fase VJ, o NEE manteve-se positivo. Para as seguintes fases (VA e R), foi observado um aumento no NEE durante o dia. Na fase final do cultivo do arroz (M), quando a planta começou a amadurecer, o NEE absorvido decresceu significativamente. INTRODUÇÃO O arroz é um dos principais cereais consumidos pela população mundial, com produção aproximada de 590 milhões de toneladas anualmente. O Brasil se encontra entre os dez maiores produtores de arroz no mundo, com cerca de 13 milhões de toneladas produzidas anualmente em 2,8 milhões de hectares (CONAB,2011-safra 2010-2011). Nos últimos anos, os ecossistemas agrícolas estão ganhando destaque nas observações de trocas de carbono, pois áreas agrícolas podem desempenhar um papel importante no ciclo de carbono terrestre (Campbell et al., 2001; Suyker et al., 2005). As lavouras de arroz irrigado por inundação têm importante função nas trocas globais de gases de efeito estufa, tais como o CO 2 e CH 4 , onde o primeiro é absorvido e o segundo é emitido para a atmosfera (Neue e Sass, 1994; Miyata et al., 2000). Neste trabalho, analisou-se o ciclo médio diário de NEE em área de cultivo de arroz irrigado no RS. Wm (figura 1c). CONCLUSÕES As médias diárias de C-CO 2 foram analisadas em um sítio experimental de cultivo de arroz irrigado na região central do RS, no sul do Brasil (Cachoeira do Sul). Foram utilizados dados observacionais obtidos através do método de covariância de vórtices (EC) e dados após o preenchimento das lacunas. Os dados utilizados compreendem 729 dias (junho de 2010 a maio de 2012). Neste sítio, na VJ, o campo de arroz atuou como fonte de C nos dois ciclos da cultura. O NEE foi negativo a partir da VA até final da M.
Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 2013
The study presents an analysis of two-point correlations between time series of nocturnal atmosph... more The study presents an analysis of two-point correlations between time series of nocturnal atmospheric wind, obtained from two micrometeorological towers, 45 m horizontally apart, each equipped with two sonic anemometers, 2.5 m vertically apart. It focuses on the scale dependence of the two-point correlations obtained from sensors vertically and horizontally separated. In particular, the role of low-frequency non-turbulent processes in the correlations is assessed, and compared to that of the turbulent scales of motion. The vertical correlations of the streamwise and vertical wind components show little dependence on the turbulence intensity, but those of the spanwise component decrease appreciably as it gets more turbulent. Multiresolution decomposition shows that the two-point correlations become increasingly dominated by low-frequency scales as it gets less turbulent, and that such large-scale processes are largely reduced in fully turbulent conditions. It is also shown that the vertical correlations of the spanwise wind component is negative for very small time scales. Horizontal two-point correlations obtained at the 45 m separation distance between the towers are almost entirely dominated by low-frequency motions, regardless of the turbulence intensity, but the magnitude of such correlations decreases with increasing turbulence intensity for any wind components. A comparison between the horizontal two-point correlations and autocorrelations taken with a time lag given by the ratio of the horizontal separation to the mean wind component in the direction that connects the two towers leads to the conclusion that the statistical properties of turbulence are often preserved over the horizontal distance, despite the lack of turbulence correlations for that separation.
Resumo O presente trabalho tem por objetivo comparar os fluxos superficiais de energia (calor sen... more Resumo O presente trabalho tem por objetivo comparar os fluxos superficiais de energia (calor sensível e latente) obtidos a partir do experimento micrometeorológico Candiota07 com os resultados estimados pelo modelo de superfície Noah. De acordo com os resultados, o modelo de superfície Noah apresenta uma boa concordância com os dados observados, exceto para o fluxo de calor latente durante o período noturno.
A partir de dados observacionais de temperatura do solo e do ar, é obtida uma equação para descre... more A partir de dados observacionais de temperatura do solo e do ar, é obtida uma equação para descrever a temperatura do solo a 5 cm de profundidade em função da temperatura do ar para uma região de cultivo de arroz irrigado. A região do estudo apresenta períodos de alagamento. A equação obtida descreve de forma satisfatório os períodos secos. PALAVRAS-CHAVE: temperatura do solo, temperatura do ar.
Revista Brasileira de Meteorologia, 2012
Neste artigo apresenta-se o desenvolvimento de uma ferramenta para interpolar os dados meteorológ... more Neste artigo apresenta-se o desenvolvimento de uma ferramenta para interpolar os dados meteorológicos oriundos de Modelos Regionais de Previsão de Tempo, ex. BRAMS, permitindo o acoplamento entre estes modelos e os modelos de dispersão atmosférica. Para a avaliação desta ferramenta, os campos de vento da saída do BRAMS são utilizados como dados de entrada no Modelo ABSTRACT: DOWNSCALING OF WIND DATA FROM REGIONAL MODEL FOR ATMOSPHERIC DISPERSION MODELS; This paper discusses the development of a data interpolation scheme applicable to the regional numerical weather prediction models (i.e. BRAMS) output, allowing the coupling of these models with atmospheric dispersion models. To evaluate this tool, the BRAMS wind field is used as input to the Atmospheric Dispersion Model (Zimora) developed by the Laboratório de Micrometeorologia of the Universidade Federal de Santa Maria (UFSM).
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Papers by Hans Rogério Zimermann