Análise e Modelagem de Dados Ambientais

Coleta de dados meteorológicos e ambientais a partir de bancos de dados públicos e plataformas institucionais de acesso aberto. Processamento, organização e tratamento de dados observacionais. Análise exploratória por meio de técnicas estatísticas descritivas e multivariadas para identificação de padrões e correlações. Modelagem estatística com foco em regressão linear e modelagem de valores extremos. Aplicações práticas em diferentes contextos ambientais, como clima, recursos hídricos e qualidade do ar. Os tópicos abordados incluem atividades computacionais desenvolvidas na linguagem de programação R, com ênfase em análise, visualização e modelagem de dados.

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Aplicações de Aprendizagem de Máquina em Dados Ambientais

Introdução a Aprendizagem de Máquina (AM). Etapas de um Projeto de AM. Modelos Preditivos (Métodos Baseados em Distâncias, Métodos de Regressão, Métodos Probabilísticos, Métodos Simbólicos, Métodos Conexionistas, Métodos de Maximização de Margens). Avaliação dos Modelos Preditivos. Modelos Descritivos (Mineração de Padrões Frequentes, Análise e Algoritmos de Agrupamento). Avaliação de Modelos Descritivos.

 

Climatologia da América do Sul

Sistemas meteorológicos e o clima da América do Sul: Zona de Convergência Intertropical do Atlântico, Vórtices ciclônicos de altos níveis, Distúrbios ondulatórios de leste, Linhas de instabilidade, Zona de Convergência do Atlântico Sul, Ciclones e ciclogênese, Jatos de altos níveis, Frentes frias, Jato de baixos níveis; Climatologia regional do Brasil: Clima da Amazônia, Climas das regiões do Brasil. Variabilidade Climática.

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Clima e Saúde Única

Apresentação do conceito de Saúde Única (One Health), tratando das questões relativas aos efeitos das variações climáticas sobre a saúde das pessoas, dos animais e do impacto no meio ambiente. Discussão de como o conceito da Saúde Única pode contribuir para a necessária reorganização e transformação dos efeitos antrópicos sobre a sociedade, considerando os sistemas econômicos e as estruturas políticas. Publicações recentes em periódicos sobre o tema serão estudadas e apresentadas em forma de seminários pelos estudantes.

 

Dinâmica da Atmosfera

Forças fundamentais e forças aparentes. Equações básicas. Análises de escala. Equações básicas em diferentes coordenadas verticais. Aplicações das equações básicas. Equação da vorticidade e aplicações.

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Economia do Meio Ambiente e da Energia

Fundamentos de Economia: sistema econômico, curva de oferta e demanda, tipos de mercado, suas funções e falhas, Elasticidade, Externalidades. Economia do Meio Ambiente: relação entre economia e meio ambiente na teoria econômica, economia dos recursos naturais, economia da poluição, valoração econômica de recursos ambientais. Economia da Energia: relação entre a economia e energia, o Balanço Energético Nacional (BEN), economia da indústria do petróleo e do gás natural, economia do setor elétrico, políticas energéticas e fontes alternativas.

 

Eventos Meteorológicos Extremos

Definição das escalas atmosféricas e classificação dos sistemas atmosféricos segundo estas escalas. Sistemas meteorológicos atuantes no Brasil responsáveis por eventos intensos e extremos: caracterização regional e frequência sazonal. Classificação das tempestades convectivas: linhas de instabilidade, tempestades convectivas isoladas, sistemas convectivos quase estacionários, complexos convectivos de mesoescala. Observação de sistemas de mesoescala em imagens de satélite e radar meteorológico Estudos de casos de tempestades ocorridas no Brasil.

 

Fontes de Geração de Energia

Diferença entre Matriz de Energia e Matriz Elétrica. Diferença entre fontes renováveis e fontes alternativas de energia. Operação do Setor Elétrico. Geração hidráulica: hidrelétricas e PCH`s. Geração termoelétrica tradicional: Ciclos termodinâmicos de potência: Rankine, Brayton, Combinado e outros; Termelétricas a gás natural, carvão e termonuclear. Energia solar: fotovoltaica (PV), CPV, CPV/T; coletores solares: aquecimento residencial, comercial, de piscinas; heliotérmica (CSP). Energia eólica. Energias dos mares: ondas, marés e correntes. Hidrogênio e células combustíveis. Biomassa e biocombustíveis. Impactos ambientais relacionados à geração de energia. Discussões internacionais sobre o meio ambiente.

 

Física da Radiação e Aplicações

Análise quantitativa da radiação: Características da radiação; tipos de radiação; conceitos básicos de radiação; leis básicas da radiação. Caracterização da radiação solar: O espectro solar; a constante solar; distribuição global da radiação incidente. A atmosfera como absorvedor seletivo: Balanço de energia; Albedo. Tecnologia e aplicações dos satélites ambientais: Princípios físicos do sensoriamento remoto da atmosfera; estrutura de uma imagem de satélite; descrição e aplicações dos principais satélites meteorológicos em operação.

 

Métodos Matemáticos em Recursos Hídricos

Introdução aos recursos hídricos. Ciclo hidrológico. Características da bacia hidrográfica. Fenômenos do ciclo hidrológico: Precipitação; Evapotranspiração; Infiltração; Águas subterrâneas; Escoamento superficial. Medição e métodos para estimativa dos parâmetros hidrológicos. Métodos estatísticos para dados de chuva e vazão. Método do SCS (Soil Conservation Service). Geoprocessamento: noções de cartografia e sistemas de coordenadas geográficas. Noções de sensoriamento remoto. Introdução ao software SIG (Sistemas de Informação Geográfica). Elaboração de mapas de uso e cobertura do solo. Mapas topográficos, curva hipsométrica e rede de drenagem. Espacialização de dados de precipitação. Técnicas para obtenção de dados via Sensoriamento Remoto.

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Mudanças Políticas, Sociais e Econômicas de Novas Fontes de Energia

A disciplina visa explorar os impactos sociais, econômicos e políticos decorrentes da adoção de novos modelos de cogeração energética baseados em fontes renováveis, como a solar e a eólica. Serão discutidas as transformações nas indústrias, os benefícios e desafios enfrentados por comunidades, governos e setores econômicos, além das políticas públicas voltadas à expansão dessas tecnologias. A disciplina também aborda o papel da cogeração energética na mitigação das mudanças climáticas, a criação de novos modelos de negócios sustentáveis e os desafios regulatórios e tecnológicos envolvidos.

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Química Ambiental

Introdução à Química ambiental: aspectos históricos, a química ambiental como ciência multidisciplinar. Transporte de substâncias no meio ambiente e ciclos biogeoquímicos. Química da atmosfera: composição química da atmosfera, efeito estufa, aquecimento global, poluição do ar, química da camada de ozônio, chuva ácida, legislação para controle da poluição atmosférica. Química das águas naturais: ciclo hidrológico, substâncias tóxicas na água, legislação e parâmetros de qualidade da água, tratamento de água e de esgoto. Química dos solos: a natureza dos solos e dos sedimentos, fertilidade, poluentes e resíduos sólidos urbanos, legislação, gerenciamento, aterros e biorremediação de solos.

 

Remediação de Áreas Contaminadas com Petróleo

Atividades causadoras de derramamentos de petróleo no Brasil e no mundo: upstream e downstream. Origem e formação do petróleo. Composição química e propriedades físicas dos diferentes tipos de petróleo. Monitoramento dos processos de intemperismo que atuam sobre um petróleo derramado. Técnicas de remoção ou de degradação in-situ ou ex-situ de petróleo derramado: biorremediação e avaliação da eficiência das técnicas de remediação de áreas contaminadas por petróleo e derivados.

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Sensoriamento Remoto da Atmosfera

Princípios básicos do sensoriamento remoto: Conceitos fundamentais; Sistemas Sensores; Níveis de Coleta de Dados Espectrais. Descrição e produtos de satélites ambientais: Componentes do satélite; Estrutura de uma imagem de satélite; Caracterização de nuvens, sistemas sinóticos e furacões; Rastreamento e previsão de tempestades severas em curtíssimo prazo; Estimativas de precipitação; Sondagens atmosféricas de temperatura e umidade. Descrição e produtos de radares meteorológicos: Conceitos fundamentais; Componentes do radar; Estrutura de uma imagem de radar; Estimativas de precipitação; Previsão da precipitação em curtíssimo prazo; Estrutura tridimensional dos sistemas de precipitação.

 

Simulação Numérica de Dinâmica dos Fluidos

Transferência de massa, energia e quantidade de movimento. Fenômenos advectivos e convectivos. Escoamento multifásico. Introdução a turbulência. Método de volumes finitos. Discretização no espaço e no tempo. Convergência e estabilidade da solução. Análise de dados.

 

Sistema Climático Terrestre

Componentes do Sistema Climático Terrestre. Evolução do Clima da Terra. Física da Atmosfera Terrestre: componentes e distribuição vertical dos principais constituintes; processos de aquecimento da terra e da atmosfera; distribuição da umidade e desenvolvimento das nuvens e da precipitação; circulação geral da atmosfera. O Papel dos Oceanos no Clima da Terra. Sistemas Meteorológicos Atuantes na América do Sul. Climatologia das Regiões Geográficas Brasileiras.

 

Variabilidade e Mudanças Climáticas

Introdução ao sistema climático. Variabilidade natural do clima x mudanças climáticas. Teleconexões e as principais escalas de variabilidade: intrasazonal, interanual, decenal a multidecenal. Monção na América do Sul. Bloqueios atmosféricos. Mudanças climáticas globais: naturais e antropogênicas. Cenários climáticos. Análise de séries temporais climáticas. Índices de monitoramento e detecção de mudanças climáticas.