Dissertations / Theses on the topic 'Climatologie solaire'

L'aménagement de l'habitat bioclimatique et l'utilisation des systèmes énergétiques d'appoint dans une région à climat océanique telle que la Bretagne implique une meilleure connaissance, à la fois dans le temps et l'espace, des contraintes et potentialités climatiques, en particulier en ensoleillement. L'étude des fréquences et des séquences de quelques journées météorologiques caractéristiques peut, en fait, y contribuer. Ici, la classification de ces journées passe par la détermination d'ambiances climatiques, à partir combinaisons quotidiennes du rapport d'insolation (S SO) et de la température maximale (TX) à l'échelle locale, ainsi que sur une prise en compte des éléments de la circulation atmosphérique à l'échelle synoptique. Le couplage de ces deux ensembles de données permet ensuite de définir un nombre relativement restreint de types de journée en fonction de deux critères qui finalement apparaissent essentiels pour la région d'étude : la fraction d'insolation journalière et le type quotidien de situation synoptique. L'analyse fréquentielle et séquentielle de ces types de journée, effectuée a des pas de temps variables pour une longue période d'observation (1951-1980) et pour les stations de Rennes- St Jacques et Brest - Guipavas, débouche alors sur l'appréhension du continuum dynamique des phénomènes concernes et précise quelles en sont les formes de variabilité spatio-temporelle. Enfin, le problème d'intégration et de représentativité spatiales de ces phénomènes au-delà du strict cadre stationnel induit un certain ajustement de la méthode d'approche et s'effectue<br>The organisation of the human habitat and the use of extra heating in oceanic regions (like Brittany) relies on the knowledge of climatic constraints and potentialities, especially in sunshine ones. It can be managed by the way of studying sequences and frequencies of some daily weather types. A classification of these daily weather types involves the definition of climatic atmospheres, which combines insolation (S SO) and maximal temperature (TX) with circulation pattern at synoptic scale. It enables, then, to characterize a certain number of daily weather types, according to 2 parameters: daily percentage of possible sunshine and daily synoptic type. The statistical analysis of the daily weather types, over the period 1951-1980 for Rennes - St Jacques and Brest - Guipavas, leads to the definition of a dynamic continuum and specifies the space-time variability. At least, we use data analysing (numerous correlations, automatic classifications) over 9 climatic stations in order to improve the definition of space integration and representativity of these phenomenons, previously based on 2 climatic stations

Les caractéristiques du rayonnement solaire incident en ondes courtes sont une connaissance essentielle pour un nombre croissant de domaines. Il existe des méthodes permettant d'estimer l'irradiation globale au sol à partir des images du spectre visible des satellites météorologiques géostationnaires, de manière plus efficace que l'interpolation spatiale de mesures en stations météorologiques. Cependant, malgré la disponibilité des images satellitales depuis plus de 25 ans, il n'existe pas actuellement de séries temporelles de l'irradiation globale à échelle mondiale avec une haute résolution spatiale sur une longue période. De plus, les méthodes satellitales ne permettent pas d'estimer avec précision les composantes directe et diffuse ainsi que la distribution spectrale du rayonnement solaire. Il existe donc une part non satisfaite des besoins des utilisateurs de données solaires au sol. Dans ce contexte, nous proposons un traitement opérationnel d'une série temporelle d'images Meteosat avec la méthode d'estimation du rayonnement solaire au sol Heliosat II. Nous diffusons les résultats de ce traitement en contribuant au développement d'un système d'information, appelée HelioClim-1, permettant d'obtenir, au travers d'Internet, l'irradiation globale pour l'Europe, l'Afrique et l'océan Atlantique de 1985 à 2004. Nous avons évalué la qualité des données contenues dans HelioClim-1 et analysé les erreurs par comparaisons avec des mesures acquises en stations météorologiques. Nous avons créé une continuité temporelle de ce système en participant à l'élaboration d'une méthode d'estimation du rayonnement solaire au sol (Heliosat III) bénéficiant des capacités améliorées de Meteosat Second Generation et en préparant les spécifications d'un nouveau système d'information contenant les résultats de cette nouvelle méthode. Ces travaux ont apporté une amélioration à la qualité et l'accessibilité de l'information du rayonnement solaire au sol en utilisant les outils d'estimation satellitale existants et les nouvelles technologies de l'information et de la communication. Ils ouvrent la voie à un accès à une information de qualité sur le rayonnement solaire pour l'ensemble de la surface terrestre.

Le Soleil est la source d'énergie essentielle de notre planète, et la connaissance du rayonnement solaire devient nécessaire dans un nombre croissant de domaines, où les utilisateurs font face à un manque de données. Les mesures disponibles dans le réseau météorologique mondial fournissent des valeurs du rayonnement solaire reçu au sol ; cependant elles sont ponctuelles et dispersées. Il est alors nécessaire de recourir à des interpolations ou extrapolations, techniques d'autant moins précises que la distance à la station augmente. Dans ce contexte, nous proposons d'une part une méthode d'estimation du rayonnement solaire reçu au sol à partir d'images satellitales, et d'autre part des outils pour permettre à l'utilisateur d'accéder de manière plus efficace à l'information sur le rayonnement solaire par l'intermédiaire d'Internet. Parmi les méthodes existantes, la méthode Heliosat a été choisie au regard des critères de qualité, de robustesse, et d'exploitation, qualités qui doivent être renforcées dans l'objectif de créer une climatologie du rayonnement solaire. Nous proposons donc d'améliorer la méthode Heliosat en 1) introduisant une méthode automatique d'étalonnage, 2) utilisant un modèle ciel clair plus précis, 3) établissant une nouvelle relation entre les indices de ciel clair et d'ennuagement, 4) évaluant l'albédo des différentes surfaces à partir des images étalonnées. Forte de ces améliorations, la méthode " Heliosat-2 " constitue alors une base solide pour l'élaboration d'une base de données climatiques du rayonnement solaire, devant être disséminées au travers d'Internet.

Les causes potentielles de l’augmentation des cancers de la peau sont nombreuses, comme les changements comportementaux ou les modifications de l’intensité des rayonnements ultraviolets (UV) à la surface, en réponse aux perturbations de paramètres environnementaux (ozone stratosphérique, nébulosité, aérosols) dues au changement climatique ou aux activités anthropiques. Compte tenu de leur position géographique, les régions tropicales reçoivent le maximum de rayonnement solaire incident et donc d’UV. Le risque UV dans ces régions est très élevé, du fait de plusieurs facteurs dont la démographie ou les habitudes d'activités en extérieur. La mesure précise de l’intensité du rayonnement ultraviolet est donc primordiale. Un des objectifs de ce travail a été l’évaluation de la qualité de différents instruments par comparaison à un instrument de référence. Un exercice de comparaison satellite a également été réalisé. Une étude de tendance a été faite à partir de la base de données UV de La Réunion. Une tendance à l’augmentation a été trouvée. Cette augmentation peut être due à un changement d’ozone ou encore à un changement de nébulosité liée à l’augmentation de la température des océans. Enfin, il a été réalisé des mesures d’exposition dans des lieux très fréquentés et où l’intensité du rayonnement et le risque UV sont très élevés. La Réunion étant une île montagneuse connue pour ses nombreuses possibilités de randonnées et d’activités en extérieur, des mesures d’exposition ont été réalisées sur des sites fréquentés, par exemple la randonnée Maïdo-Grand Bénare ; réalisée en 7h de marche, au bout desquelles il a été mesuré plus de 60 doses standards érythemales. Selon le phototype, et quel que soit le site, les doses obtenues sont de multiples fois supérieures aux doses minimales érythemales. Il en ressort clairement l’importance de la protection des populations ainsi que la nécessité de campagne de prévention sur le risque UV<br>The main causes of skin cancer are human behavior change and the increase of surface ultraviolet radiation, in response to atmospheric parameters changes (stratospheric ozone, clouds, or aerosols) due to climate change or anthropogenic activities. Taking into account their geographic position, tropical regions receive the maximum of solar UV irradiance. The risk related to UV is very high, due to the demography or increase in outdoor activities. The precise UV measurement then becomes very important. One of the purpose of this PhD thesis was the evaluation of different UV measurement instruments in comparison to a reference one. Comparison to satellite UV measurements was also performed. A trend study was done by using ground-based UV database at Saint-Denis. An increase trend in UVI was found. This increase may be due to ozone change or to cloud change in response to the increase of sea temperature caused by climate change. Following that comparison work, UV exposure work was done in popular sites where people are exposed to extreme UV radiation, in altitude for example. Réunion island is a mountainous well-known for its several possibilities of hikes and outdoors activities. The measurement performed during the Maïdo - Grand Bénare hike, for example, showed that people can be exposed up to 60 standard erythemal doses, what corresponds to several times the minimal threshold to elicit sunburn whatever the sun phototype. Therefore, the public must be informed of the danger of UV exposure. Along with more awareness campaigns and more efficient measuring devices placed around the island, a general understanding of UVR will improve, thereby reducing the risks linked to excess exposure resulting from insufficient UVR protection

L’irradiance spectrale solaire (SSI) dans la bande ultraviolette est un paramètre-clé pour la spécification de la moyenne et la haute atmosphère terrestre. Elle est requise dans de nombreuses applications en météorologie de l’espace, et aussi pour l’étude du climat. Or les observations souffrent de plusieurs défauts : manque de couverture spectrale et temporelle permanente, dégradation des capteurs, désaccords entre les instruments, etc. Plusieurs modèles de reconstruction de la SSI ont été développés pour pallier à ces difficultés. Chacun souffre de défauts, et la reconstruction du spectre en-dessous de 120nm est un réel défi. C’est dans ce contexte que nous avons développé un modèle empirique, qui recourt au champ magnétique photosphérique pour reconstruire les variations du spectre solaire. Ce modèle décompose les magnétogrammes solaires en différentes structures qui sont classées à partir de leur aire (et non sur la base de leur intensité, comme dans la plupart des autres modèles). La signature spectrale de ces structures est déduite des observations, et non pas imposée par des modèles de l’atmosphère solaire. La qualité de la reconstruction s’avère être comparable à celle d’autres modèles. Parmi les principaux résultats, relevons que deux classes seulement de structures solaires suffisent à reproduire correctement la variabilité spectrale solaire. En outre, seule une faible résolution radiale suffit pour reproduire les variations de centre-bord. Enfin, nous montrons que l’amélioration apportée par la décomposition du modèle en deux constantes de temps peut être attribuée à l’effet des raies optiquement minces<br>The spectrally-resolved radiative output of the Sun (SSI) in the UV band, i.e. at wavelengths below 300 nm, is a key quantity for specifying the state of the middle and upper terrestrial atmosphere. This quantity is required in numerous space weather applications, and also for climate studies. Unfortunately, SSI observations suffer from several problems : they have numerous spectral and temporal gaps, instruments are prone to degradation and often disagree, etc. This has stimulated the development of various types of SSI models. Proxy-based models suffer from lack of the physical interpretation and are as good as the proxies are. Semi-empirical models do not perform well below 300 nm, where the local thermodynamic equilibrium approximation does not hold anymore. We have developed an empirical model, which assumes that variations in the SSI are driven by solar surface magnetic flux. This model proceeds by segmenting solar magnetograms into different structures. In contrast to existing models, these features are classified by their area (and not their intensity), and their spectral signatures are derived from the observations (and not from models). The quality of the reconstruction is comparable to that of other models. More importantly, we find that two classes only of solar features are required to properly reproduce the spectral variability. Furthermore, we find that a coarse radial resolution suffices to account for geometrical line-of-sight effects. Finally, we show how the performance of the model on different time-scales is related to the optical thickness of the emission lines

Cette thèse a été développée au sein du Projet Heliosat de l'Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, avec pour objectifs : (i) la réalisation d'un système d'estimation du rayonnement solaire au sol à l'aide de données en provenance des satellites géostationnaires ; (ii) la production en routine de cartes du rayonnement solaire sur une maille très fine au sol ; (iii) l'amélioration du système en fonction des résultats et des progrès scientifiques. Nous avons amélioré le modèle original de Cano (1982) et complété sur la base des études théoriques suivantes : (i) la mise au point d'un modèle de calcul du rayonnement solaire journalier en moyenne mensuelle ; (ii) l'utilisation du système pour n'importe quelle localisation géographique située dans le champ de vision du capteur du satellite considéré ; (iii) l'étude des relations existant entre l'indice d'ennuagement et le coefficient de transmission globale de l'atmosphère ; (iv) la détermination des rayonnements solaires diffus et direct basée sur la seule connaissance de données satellitaires. Cette méthode a été testée sur 30 mois de données satellitaires (12 mois de 1983, 11 mois de 1984 et les 7 premiers mois de 1985), les erreurs de reconstitution des rayonnements solaires global et diffus en horaire instantané étant respectivement de 70 Wh/m2 et de 99 Wh/m2. Le rayonnement solaire global journalier mensuel est obtenu à 10 % près de la valeur mesurée au sol. Enfin nous avons mis en place un système opérationnel à base de micro-ordinateur couplé à une station de réception satellitaire et qui utilise la méthode développée pour fournir automatiquement une cartographie du rayonnement solaire au sol, ainsi que de l'albédo planétaire et de l'indice d'ennuagement.

Ce document présente la mise en place d’un système de mesure des éclairements énergétiques spectraux solaires pour tout type de temps, sur 4 plans. Les 4 spectromètres mesurent au total 900 spectres/min et produisent chacun un spectre/min moyen et son écart type. Entre 2014 et 2015, 700 000 spectres ont été enregistrés sur un domaine compris entre 400 et 1000 nm avec un pas ≤1 nm. Un échantillon de 145 000 spectres représentatifs du climat lyonnais a été sélectionné pour une analyse statistique. Pour ce faire, l’échantillon a été réduit par partitionnement à 1175 spectres. Son domaine spectral a été étendu de 280 à 1500 nm à l’aide du RTM SMARTS. Une ACP de cet échantillon extrapolé a permis d’en réduire la description à 3 composantes et ainsi de réviser le modèle des illuminants D de la CIE. Enfin, la relation entre composition spectrale et paramètres environnementaux ou colorimétriques ouvre une voie vers des modèles statistiques de génération de spectres du rayonnement solaire<br>This manuscript presents the design and setup of an all-weather spectral irradiance measurement system on 4 planes. The 4 spectrometers measure a total of 900 spectra/min to produce every minute, a mean spectral irradiance and its standard deviation. Between 2014 and 2015, this system recorded 700,000 spectra, for wavelengths ranging between 400 and 1,000 nm with a step ≤1 nm. A sample of 145,000 spectra representative of the Lyon climate was selected for statistical analysis. For this purpose, the sample was reduced in size by partitioning it in 1,175 spectra. Its spectral domain was extended to 280-1,500 nm by extrapolating the spectra with curve fitting using the SMARTS2 RTM. A PCA of the extrapolated sample reduced its description to only 3 components; hence, allowing a revision of the CIE’s illuminant D series. Finally, the relation between spectral power distribution and environmental or colorimetric parameters opens a way towards statistical models for generating solar spectra

Nous avons mis en oeuvre une méthode statistique déjà existante (Cano, 1982) d'évaluation du rayonnement global à 1' aide des mesures du satellite Météosat. Cette méthode a été testée sur environ 1800 données : 11 mois de l'année 1983, 11 mois de l'année 1984 et 7 mois de l'année 1985. Les grands points de cette méthode statistique sont les suivants : 1) la construction d'une carte d'albédo planétaire par ciel clair d'après une série temporelle d'images sous conditions ciel clair, 2) l'évaluation d'un indice d'ennuagement, n, représentant le pourcentage du pixel recouvert par les nuages, par comparaison avec la carte d'albédo planétaire (albédo référence), 3) l'évaluation de la relation statistique entre la transmittance atmosphérique horaire (K), définie comme le rapport entre le rayonnement global et le rayonnement hors atmosphère (G0h), et n (l'indice d'ennuagement). Cette relation est du type : K = -a n + b ou Gh / G0h = -a n + b, où a et b > 0. Les coefficients de régression de cette relation ont été établis à partir des données du réseau de la Météorologie Nationale (Gh) et des données quotidiennes du canal visible de Météosat (n). En conclusion, nous pouvons dire que cette méthode est satisfaisante, elle permet 1) d'affiner ou de compléter (océans) les atlas du rayonnement déjà existants, en mettant en évidence des micro-climats (précision à 5 km près) peu connus ou inconnus, 2) l'évaluation du rayonnement global horaire moyen mensuel avec une précision de l'ordre de 0,1 kWh/m2, 3) un grand nombre d'application dites solaires (précision de rentabilité, méthode de conception architecturale assistée par micro-ordinateur, dimensionnement ...).

El estudio analiza los posibles vínculos entre la frecuencia de inundaciones en Suiza con la actividad solar (forzamiento exógeno), erupciones volcánicas, la variabilidad del clima y la dinámica del Atlántico Norte (forzamiento endógeno) durante los dos últimos siglos. La variabilidad de las inundaciones en Suiza para el periodo 1800-2010 se ha determinado a partir de un índice de verano de daños por inundaciones (INU). El índice considera inundaciones graves y catastróficas a partir de los inventarios existentes, que resume tanto la gravedad del evento y su extensión espacial. Se ha puesto especial atención en las diferencias entre la dinámica de inundación en las laderas norte y sur de los Alpes. La influencia del forzamiento solar en las frecuencias de inundación se investiga aplicando un análisis espectral cruzado entre el registro de las manchas solares e INU. Por último, el análisis de los vínculos entre las inundaciones y la dinámica del Atlántico Norte se centra en los patrones de variabilidad atmosférica de baja frecuencia. El clima de verano en el sector norte del Atlántico europeo muestra un patrón principal de la variabilidad de año en año, aunque este patrón es más débil que la Oscilación del Atlántico Norte en invierno y está confinado a latitudes septentrionales. Por analogía, la comunidad climatólogica se refiere a este patrón como la Oscilación de Verano del Atlántico Norte (SNAO), que se define como la principal función ortogonal empírica de las anomalías estandarizadas de la presión atmosférica a nivel del mar para el dominio europeo durante los meses julio y agosto. El índice de daños por inundación muestra evidencias que los clústeres de inundación encontrados en los periodos 1830-1851, 1881-1927, 1977-1990 y de 2005 hasta la actualidad, ocurren en su mayoría en fase con proxies paleoclimáticos y en la dinámica del Atlántico Norte. Estos episodios coinciden con los reportados para Suiza y en algunas zonas del continente europeo, como la República Checa, Italia y la mitad oriental de la Península Ibérica. Este vínculo no es tan estrecho cuando se compara con la ocurrencia de las inundaciones en Alemania. El análisis espectral cruzado entre la variabilidad solar e INU documenta que los ciclos detectados en el espectro de coherencia y en el de fase de 11 y 110 años están relacionados con una alta frecuencia de inundaciones y una actividad solar baja. Las periodicidades de los llamados "eventos de 100 años" se podrían explicar por los ciclos solares a escala centenaria, los cuales han sido también identificados en otros registros de inundaciones, incluyendo aquellos en el este de Francia, Suiza, Países Bajos, el Reino Unido, España y California. El análisis del modo principal de baja frecuencia de variabilidad atmosférica muestra que las cuencas fluviales suizas situadas en el centro y en el flanco sur de los Alpes, se ven afectadas por áreas de inestabilidad atmosférica definidas por la fase positiva del patrón SNAO, mientras que las cuencas ubicadas en la vertiente norte de los Alpes están asociadas principalmente con la fase negativa. Además, un cambio en el patrón de variabilidad relacionado con las grandes inundaciones que se produjeron en el periodo 1800- 2010: la SNAO en fase negativa prevalece durante el atmosférica de baja frecuencia de circulación está último pulso frío de la Pequeña Edad de Hielo (clústeres de inundación: 1817-1851 y 1881-1927), y la fase positiva de SNAO emerge durante el clima más cálido en las últimas cuatro décadas (clústeres de inundación de 1977-1990 y de 2005 hasta la actualidad).<br>The study analyses the possible links between flood frequency in Switzerland and solar activity (exogenic forcing), volcanic eruptions, climate variability and the North Atlantic dynamics (endogenic forcings) over the last two centuries. The variability of floods in Switzerland for the period 1800-2010 has been determined from a high summer flood damage index (INU). The index considers severe and catastrophic floods from existing flood inventories, summarizing both the severity of these events and their spatial extent. Special attention will be focused also on the differences between flood dynamics at the northern and southern slopes of the Alps. The influence of solar forcing on flood frequencies is investigated applying a cross-spectral analysis to the sunspot record and INU. Finally, the analysis of the possible links between floods and North Atlantic dynamics is focused on the low-frequency atmospheric circulation patterns. Summer climate in the North Atlantic-European sector shows a principal pattern of year-to-year variability, although this pattern is weaker than the North Atlantic Oscillation in winter and is confined to northern latitudes. By analogy the climatology community refers to this pattern as the Summer North Atlantic Oscillation (SNAO), which is defined as the main empirical orthogonal function of the standardized anomalies of the European mean sea level pressure during July and August. The flood damage index provides evidences that the 1830-1851, 1881-1927, 1977-1990 and 2005 to present flood clusters occur mostly in phase with paleoclimate proxies and North Atlantic dynamics. These episodes coincide with those reported from Switzerland and from some areas of the European continent such as the Czech Republic, Italy and the eastern half of the Iberian Peninsula. This link is not so close when compared with the flood occurrences in Germany. The cross-spectral analysis between solar variability and INU documents that the cycles detected in the coherency and phase spectra of 11 and 110 years are related to a high frequency of flooding and solar activity minima. The periodicities of so-called "100-year events" could be explained by centennial-scale solar cycles, which have also been identified in other flood records, including those in eastern France, Switzerland, Netherlands, the UK, Spain and California. The analysis of the principal mode of low-frequency atmospheric variability shows that the Swiss river catchments situated on the centre and southern flank of the Alps are affected by atmospherically unstable areas defined by the positive phase of the SNAO pattern, while those basins located in the northern slope of the Alps are predominantly associated with the negative phase of the pattern. Furthermore, a change in the low-frequency atmospheric circulation pattern related to the major floods occurred for the period 1800-2010: the Summer North Atlantic Oscillation persists in negative phase during the last cool pulses of the Little Ice Age (1817-1851 and 1881-1927 flood clusters), whereas the positive phase of SNAO prevail during warmer climate of the last four decades (flood clusters from 1977-1990 and 2005 to present).

La meteorologia studia le variazioni dei fenomeni atmosferici e ne raggruppa le informazioni in dati di temperatura, umidità, pressione, radiazione solare e vento. La climatologia studia i cambiamenti climatici a varie scale e per periodi di tempo non inferiori a 30 anni. L’aumento della potenza di calcolo, della quantità di dati e della qualità di raccolta delle informazioni meteorologiche ha permesso, negli ultimi 50 anni, un netto miglioramento dei modelli matematici climatici che sono diventati sempre più precisi nella descrizione del funzionamento dell’atmosfera terrestre. La tesi classifica gli strumenti moderni in base ai parametri meteorologici che osservano, e descrive la complessa rete di funzionamento che raccogliere informazioni sulle condizioni del pianeta dal suolo, dallo spazio e dagli oceani.

O emprego de sistemas passivos de condicionamento de ambientes ao invés de equipamentos de climatização artificial pode ser uma solução bastante conveniente para diminuir o gasto de eletricidade e melhorar o conforto térmico de uma edificação. Uma das técnicas usadas para a melhoria do desempenho térmico de edificações é a utilização de “Paredes Trombe”. Este é um sistema de climatização passiva que utiliza ganhos solares associados à inércia térmica de uma parede para absorver calor no período frio sem bloquear suas perdas do período quente. Esta pesquisa tem como objetivo analisar o potencial de aquecimento/resfriamento de um sistema de climatização passiva baseado na utilização de uma Parede Trombe. Para isso, foram construídos dois protótipos em escala reduzida, sendo um deles com Parede Trombe e o outro em alvenaria de blocos de concreto, sem o sistema passivo. As medições ocorreram em períodos frios (datas) de 2011 e no período de verão de 2012, para configurações distintas da Parede Trombe. Os resultados mostraram que a Parede Trombe teve um resultado positivo tanto para o inverno quanto para o verão.<br>The use of passive solar heating for achieving thermal comfort inside a building is a very convenient solution to reduce the cost of electricity. One of the techniques used to improve the thermal performance of buildings is using "Trombe Walls." This is a passive solar heating system that uses solar gains associated with the thermal inertia of a wall to absorb heat during cold periods without blocking their loss in the warm period. This research aims to analyze the potential for heating and cooling of a Trombe Wall. For this, two cells were built on a small scale: passive solar cell and a reference cell. The measurements took place in cold periods (dates), of 2011 and during the summer of 2012, for different configurations of the Trombe Wall. The results showed that the Trombe Wall had a positive result for both winter and summer.

Orientador: Margarete Cristiane de Costa Trindade Amorim<br>Banca: João Lima Sant'Anna Neto<br>Banca: João Osvaldo Rodrigues Nunes<br>Banca: José Carlos Ugeda Júnior<br>Banca: Lúcio José Sobral da Cunha<br>Resumo: A sociedade que vive nos espaços urbanos da zona intertropical do Planeta Terra sofre com a maior propensão à exposição a elevadas temperaturas. Isso constitui um risco, o qual pode variar da perda de qualidade de vida a agravos na saúde mais sérios. A análise geográfica de qualquer fenômeno com origem natural adquire uma complexidade específica na zona tropical, tendo em vista ser ocupada por países marcados por profundas desigualdades sociais, fator que implica amenização ou agravamento do risco em função do grupo social. Isso posto, foi definido como principal objetivo desta tese, investigar a dimensão do risco em função da exposição ao calor em áreas urbanas tropicais, na estação mais quente do ano, tendo como estudo de caso a área urbana de Cuiabá MT, uma das mais quentes do Brasil. Para tanto foi necessário: identificar e explicar os processos produtores dos diferentes níveis de riscos e vulnerabilidades no espaço urbano; analisar o perigo que representa a exposição ao calor, através do estudo da Ilha de Calor Urbana (ICU) e do microclima domiciliar; elaborar um índice de vulnerabilidade social para áreas urbanas; analisar e explicar de que forma a vulnerabilidade social condiciona (aumenta/reduz) o perigo em função da exposição ao calor. A metodologia baseou-se na aplicação de técnicas estatísticas, geoprocessamento, trabalhos de campo e uso de banco de dados de fontes primária e secundária, com destaque para o uso de dados do Censo Demográfico 2010 (IBGE) para a elabo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)<br>Abstract: The society that lives in urban spaces in the Earth's tropical zone is subject to a greater propensity of exposure to high temperatures. It constitutes a risk which may range from a reduction in the quality of life to more serious health issues. The geographic analysis of any phenomenon with natural origin embodies a specific complexity in the tropical zone as most countries in this zone are marked by deep social inequalities which imply easing or worsening of the risk according to the social group someone belongs to. Therefore, it has been established as the main goal of this thesis, to investigate the dimension of the risk according to the heat exposure in tropical urban areas during the warmest season of the year, with the urban area of Cuiabá (Mato Grosso), which is one of the warmest in Brazil, being the case study. To achieve such goal, it was necessary to: identify and explain the processes that produce the different levels of risk and vulnerability in the urban space; analyse the danger represented by heat exposure through the study of the Urban Heat Island (UHI) and the household microclimate; elaborate a social vulnerability index for the urban areas; analyse and explain how the social vulnerability constrains (increases/reduces) the danger according to heat exposure. The methodology was based on the application of statistical techniques, geoprocessing, field work and the use of first-source and second-source databases where the use of data from the 2010 Census (fro... (Complete abstract click electronic access below)<br>Resumen: La sociedad que vive en los espacios urbanos de la zona intertropical del Planeta Tierra sufre con mayor índice a la exposición a elevadas temperaturas. Esto constituye un riesgo, el cual puede variar desde la pérdida de calidad de vida a daños en la salud más serios. El análisis geográfico de cualquier fenómeno con origen natural adquiere una complejidad específica en la zona tropical, teniendo como tendencia ser ocupada por países con profundas desigualdades sociales, factor que implica reducción o agravamiento de riesgo de acuerdo con la posición social. Esto fue definido como el principal objetivo de esta tesis, investigar la dimensión del riesgo en función de la exposición al calor en áreas urbanas tropicales, en la estación más caliente del año, teniendo como estudio del caso un área urbana de Cuiabá MT, una de las más calientes de Brasil. Por lo que fue necesario: identificar y explicar los procesos productores de los diferentes niveles de riesgos y vulnerabilidad en el especio urbano, analizar el peligro que representa la exposición al calor, a través de estudio de la isla de calor urbano (ICU) y del microclima domiciliar; elaborar un índice de vulnerabilidad social condiciona (aumenta/reduce) el peligro en función de la exposición al calor. La metodología se basó en la aplicación de técnicas estadísticas, geoprocesamiento, trabajos de campo y uso de bancos de datos de fuentes primarias y secundarias, con énfasis para el uso de datos del censo demográfico 2010 (IBGE) ... (Resumen completo clicar acceso eletrônico abajo)<br>Doutor

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-08-14T14:56:36Z No. of bitstreams: 1 DANIELLE CAGLIARI DE LIMA – DISSERTAÇÃO (PPGMET) 2017.pdf: 3778584 bytes, checksum: 74013e9f2e77f7e02dbb6be83101aaf0 (MD5)<br>Made available in DSpace on 2018-08-14T14:56:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DANIELLE CAGLIARI DE LIMA – DISSERTAÇÃO (PPGMET) 2017.pdf: 3778584 bytes, checksum: 74013e9f2e77f7e02dbb6be83101aaf0 (MD5) Previous issue date: 2017-08-29<br>Capes<br>Estudos recentes mostram que o ciclo solar influencia os sistemas meteorológicos estratosféricos e troposféricos, proporcionando assim um novo quadro conceitual que reconsidera a evidência da influência solar no clima. Portanto, a principal proposta desse trabalho é investigar os possíveis efeitos dos ciclos solares nas anomalias da Temperatura da Superfície do Mar (ATSM). Para tanto, utilizou-se dados do número de manchas solares (NMS), proveniente do Royal Observatory of Belgium, de ATSM das áreas dos Niños 1+2, 3, 3.4 e 4, no Pacífico, e das áreas do Atlântico Tropical Norte e Sul, obtidos nos sites do CPC/NCEP/NOAA e do ESRL/NOAA, respectivamente, e de Oscilação Decenal do Pacífico (ODP), do ESRL/NOAA, todos dados mensais no período de dezembro/1949 a janeiro/2017. Objetivando filtrar as oscilações de escala intrasazonal, foi realizada a média móvel de três meses, com valor centrado no mês intermediário para todas as séries. Empregou-se o método dos quantis para classificar os períodos frios, neutros e quentes de cada área, considerando os 25% menores valores como períodos frios, os 25% intermediários como neutros e os 25% superiores como quente. Foram calculadas as médias e os desvios padrões do NMS para cada período e realizado o teste t de Student para comparar estas médias. Dessa forma verificou-se que, nos períodos de máximos do NMS, as ATSM no Pacífico e Atlântico Norte tendem para as condições neutras e as do Atlântico Sul para as frias. Para se verificar detalhes da relação entre as séries de ATSM e NMS, aplicou-se a análise espectral de transformadas Ondaletas Contínuas, Cruzadas e de Coerências, tendo como base a Ondaleta de Morlet. Os resultados demostraram haver influências dos ciclos solares de Hale (256 meses), de Schwabe (128 meses) e do seu segundo harmônico (64 meses) no comportamento das ATSM. Também foi observado que as ATSM nos oceanos Pacífico e Atlântico respondem de forma diferente ao forçante solar. Concluiu-se que os efeitos dos ciclos solares sobre as ATSM se dá de forma não linear, pois ocorreram mudanças de fases entre as séries ao longo do tempo. Quanto à diferença de resposta das ATSM do Pacífico e do Atlântico, ao forçante solar, acredita-se que seja devido à Anomalia Geomagnética do Hemisfério Sul e a fenômenos atmosféricos associados, mas não houve estudos contundentes a esse respeito, tanto que se sugerem pesquisas sobre a influência dos ciclos solares na circulação atmosférica, principalmente, para a região do Atlântico Sul.<br>Recent studies show that the solar cycle influences stratospheric and tropospheric meteorological systems, thus providing a new conceptual framework that reconsiders the evidence of solar influence on climate. Therefore, the main proposal of this work is to investigate the possible effects of solar cycles on Sea Surface Temperature Anomalies (SSTA). In order to do so, we used data of sunspot number (SN) from the Royal Observatory of Belgium, SST anomalies in the areas of Niños 1 + 2, 3, 3.4 and 4 in the Pacific, and North Atlantic and South Atlantic, in the Atlantic, obtained from the CPC/NCEP/NOAA and ESRL/NOAA sites, respectively, and Pacific Decadal Oscillation (PDO), from the ESRL/NOAA, all monthly data during the period of December/1949 to January/2017. A three-month moving average filter was applied on all series to remove the intraseasonal oscillations. The quantile method was used to classify the cold, neutral and warm periods of each area, considering the 25% lower values as cold periods, the 25% intermediate as neutral and the 25% higher as warm. The means and standard deviations of the SN were calculated for each period and Student's t-test was performed to compare these means. It was verified that, in periods of SN maxima, the SSTA in the Pacific and North Atlantic tended to neutral conditions and those from the South Atlantic to the cold. In order to verify details of the relation into the series of SSTA and SN, the spectral analysis of the Continuous Wavelet Transform, Cross-Wavelet Transform and Wavelet Coherence was used, based on Morlet wavelet. The results showed that there were influences of solar cycles of Hale (256 months), Schwabe (128 months) and its second harmonic (64 months) in the behavior of SSTA. It has also been observed that the SSTA in the Pacific and Atlantic oceans respond differently to the solar forcing. It was concluded that the solar cycles effects on SSTA occur in a non-linear way, as there were phase changes between the series over time. As for the difference in the response of the Pacific and Atlantic SSTA to the solar forcing, it is believed to be due to the Southern Hemisphere Geomagnetic Anomaly and associated atmospheric phenomena, but there have been no conclusive studies on this matter, so much so that researches are suggested on the influence of solar cycles on the atmospheric circulation, most importantly for the South Atlantic region.

Cette thèse est consacrée à l'évaluation des échanges entre le réservoir tropical et les moyennes latitudes au travers de la barrière dynamique stratosphérique subtropicale de l'hémisphère sud. La stratégie consiste à reconstituer le transport sur des surfaces isentropes avec le modèle d'advection de contours à haute résolution MIMOSA. Ce modèle a été alimenté par les champs de vorticité potentielle calculé sur 26 années consécutives (1980-2005) à partir des champs de vents et de température du modèle européen ERA-40. L'algorithme DYBAL a calculé l'intensité des barrières dynamiques (barrière subtropicale et vortex polaire) et du mélange. Couplé à l'algorithme des k-moyennes, il a permis la détection en coordonnées géographiques de la position des barrières et donc le calcul de l'extension méridienne des réservoirs stratosphériques. Cet algorithme a également été utilisé pour reconstituer les épisodes filamentaires caractéristiques du transport isentrope. Enfin, la perméabilité de la barrière subtropicale a été évaluée par le suivi des échanges et les routes privilégiées de ces échanges ont été mises en évidence. L'implication de ces événements sur le transport de l'ozone a été estimée ainsi que l'influence de l'oscillation quasi-biennale (QBO) et du cycle solaire de 11 ans. Les résultats présentent la variabilité dynamique de la stratosphère sur l'isentrope 600 K et montrent une augmentation de la taille du réservoir tropical et des moyennes latitudes en correspondance avec le rétrécissement du vortex polaire. Une diminution de l'intensité des échanges à travers la barrière dynamique subtropicale depuis les années 1980 est également mise en évidence.

Les systèmes de conditionnement des ambiances intérieures participent pour une part importante à la demande énergétique des bâtiments, notamment en été. L'objectif de cette étude est de définir par des simulations thermoaérauliques l'interaction du microclimat urbain avec le bâti et sa demande énergéti-que de climatisation dans le cas d'une rue canyon.<br />Le modèle choisi, de type zonal, nous permet de décrire les paramètres de température et de vitesse d'air dans la rue, avec un degré de précision intermédiaire entre la modélisation CFD fine et les appro-ches nodales simplifiées. L'ensoleillement et les inter-réflexions dans la rue sont ensuite modélisés par une méthode simplifiée, développée et appliquée à l'étude de la convection naturelle dans une rue. Les écoulements dominants dus au vent sont par ailleurs étudiés à partir de données expérimentales, sur la base desquelles un modèle simplifié est proposé, en conditions isothermes. Le couplage des effets du vent et de la convection naturelle a été étudié dans le cas d'une rue canyon sur 28 jours. Nous concluons sur l'importance de la modélisation thermoaéraulique pour la détermination de l'effet d'îlot de chaleur urbain, ainsi que la demande énergétique des bâtiments.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-05-26T11:26:47Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ImpactoMorfologiaDesempenho.pdf: 6847855 bytes, checksum: 5b8cad37e4eb573f9fafd352ee64975f (MD5)<br>Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-06-02T13:32:04Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ImpactoMorfologiaDesempenho.pdf: 6847855 bytes, checksum: 5b8cad37e4eb573f9fafd352ee64975f (MD5)<br>Made available in DSpace on 2017-06-02T13:32:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ImpactoMorfologiaDesempenho.pdf: 6847855 bytes, checksum: 5b8cad37e4eb573f9fafd352ee64975f (MD5) Previous issue date: 2013-04-11<br>O objetivo deste estudo é analisar o impacto gerado pelo contexto morfológico de parcelas urbanas, segundo suas características próprias a partir das variáveis presentes no microclima urbano inerentes aos Bairros da Cidade Velha e Umarizal em Belém. Demonstrar, a partir do padrão metodológico desenvolvido, uma aproximação dos efeitos das trocas térmicas dentro das parcelas urbanas com suas diferentes tipologias encontradas, o que permitirá, além do entendimento mais aproximado dos fenômenos resultantes da interação climática com as tipologias específicas, evidenciar estratégias urbanísticas mais apropriadas ao desempenho térmico. Para demonstrar os efeitos destes parâmetros urbanísticos e sua influência na qualidade do microclima foram utilizados como estratégias de aquisição de dados, captação de imagens IFR (infravermelho) de superfícies, fotos com lente angular olho de peixe, registro de temperaturas de globo, bulbo seco e úmido, sol ar, levantamento de campo das edificações, somadas às técnicas de análise do balanço energético Fator de Visão de Céu, Massa Construída e Recorte de Carga Térmica. O Bairro da Cidade Velha está inserido na origem da formação urbana da cidade e, dentro do seu contexto morfológico, possui características volumétricas que, ao seu tempo, foram apontadas como soluções de adaptação ao clima, tornando-o propício ao desenvolvimento de estudos térmicos. Já o bairro do Umarizal, que faz parte da área de expansão central da cidade, possui como característica morfológica marcante um processo de crescente verticalização, principalmente na última década, e com isso, vem se constituindo no bairro com maior mudança de perfil construtivo e de adensamento dos últimos anos, o que o define como peça fundamental para esta investigação. Tendo como base alguns estudos já realizados e procurando agregar novos parâmetros de análise e conceitos, definiu-se a utilização de técnicas de análise do balanço energético e das trocas térmicas urbanas capazes de identificar, conceitualmente, a capacidade de acúmulo de carga térmica e indicar caminhos para implementar procedimentos de análise de desempenho térmico de frações urbanas. Critérios metodológicos desenvolvidos a partir da investigação dos efeitos provenientes da relação entre padrões climatológicos locais e padrões urbanísticos de ocupação podem se bem aproveitados, gerar parâmetros urbanísticos de ocupação que viabilizem as cidades não só em suas questões ambientais como na sua eficiência global, apontando soluções aos planejadores e gestores urbanos ao instrumentalizar um registro da capacidade de “carga” destes determinados territórios.<br>The objective of this study is to analyze the impact generated by models of occupation of urban spaces in installments, according to its own characteristics of the variables present in the urban microclimate inherent Neighborhoods Old Town and Umarizal Demonstrate in Belém, from the standard methodology developed, an approximation of the effects of thermal exchanges within the urban portions with their different typologies found, which will allow, besides understanding more approximate of the resulting phenomena of the climatic interaction with the specific typologies, to evidence more appropriate town planning strategies to thermal performance. To demonstrate the effects of these urban parameters and their influence on the quality of the microclimate, were used as strategies for data acquisition, image capture IFR (IR) surface, angled shots with a fisheye lens, record temperatures globe, dry and humid bulb, sun air, field survey of the buildings, together with the technical analysis of energy balance factor Sky View, Built Mass and Cut Heat Load. The Old Town district is inserted in origin of formation of the town and within its context morphological Volumetric has characteristics that in his time been regarded as solutions to climate adaptation, making it conducive to the development of thermal studies. Already Umarizal neighborhood, which is part of the expansion area of the city center, has a characteristic morphological marked a process of increasing vertical integration, especially in the last decade, and with it, has been constituted in the district with the highest profile change and constructive densification of recent years, which defines it as a key to this investigation. Based on some previous studies and looking to add new analysis parameters and concepts, we defined the use of techniques for analyzing of the energy balance and the thermal exchanges urban able to identify, conceptually, the ability to build thermal load and indicate ways implement procedures for analysis of thermal performance of urban fractions. Methodological criteria developed from the investigation of the effects arising from the relationship between local climatological patterns and urban standards of occupancy can be good use, generate urban parameters that enable the occupation of cities not only in their environmental issues in its overall efficiency, pointing to solutions to planners and urban managers to equip a record of the capacity to "load" these determined territories.

Modelling solar radiation data at a high spatiotemporal resolution for an urban environment can inform many different applications related to climate action, such as urban agriculture, forest, building, and renewable energy studies. However, the complexity of urban form, vastness of city-wide coverage, and general dearth of climatological information pose unique challenges doing so. To address some climate action goals related to reducing building emissions in the City of Victoria, British Columbia, Canada, applied geomatics and climatology were used to model solar radiation data suitable for informing renewable energy feasibility studies, including photovoltaic system sizing, costing, carbon offsets, and financial payback. The research presents a comprehensive review of solar radiation attenuates, as well as methods of accounting for them, specifically in urban environments. A novel methodology is derived from the review and integrates existing models, data, and tools – those typically available to a local government. Using Light Detection and Ranging (LiDAR), a solar climatology, Esri’s ArcGIS Solar Analyst tool, and Python scripting, daily insolation (kWh/m2) maps are produced for the city of Victoria. Particular attention is paid to the derivation of daily diffuse fraction from atmospheric clearness indices, as well as LiDAR classification and generation of a Digital Surface Model (DSM). Novel and significant improvements in computation time are realized through parallel processing. Model results exhibit strong correlation with empirical data and support the use of Solar Analyst for urban solar assessments when great care is taken to accurately and consistently represent model inputs and outputs integrated in a methodological approach.<br>Graduate

L'objectif de la thèse est de caractériser la variabilité climatique de la période Holocène (10 000-0 ans) en analysant des séries climatiques d'enregistrements marins, continentaux, glaciaires. Les enregistrements d'Atlantique Nord et Sud ainsi que l'océan Austral ont permis d'identifier deux types de fréquences millénaires : les premières s'expriment pendant le début de l'Holocène (10 000-5 000 BP) et sont similaires aux fréquences solaires, les secondes, pendant la fin de l'Holocène, suggèrent un forçage interne océanique. Ce schéma Holocène avec une circulation océanique qui s'établit à un régime stable à partir de 5 000 ans coïncide avec l'établissement du niveau marin à son niveau proche de l'actuel, en lien avec la disparition de la calotte Laurentides et les drainages d'eau douce en Atlantique Nord. À partir de 5 000 ans, les flux d'eau douce ne perturbent plus le gradient de salinité permettant l'établissement de la circulation thermohaline à son régime stable. En Antarctique, de nouvelles séries de données poussières couvrant les 2000 dernières années à Dôme C et Vostok ont été produites. Sur la période Holocène en analysant l'ensemble des données disponibles (isotopes stables, excès en Deutérium, poussières) pour différents sites sur le plateau Antarctique, il n'apparaît aucune structure persistante significative pour aucun des proxies. Au Groenland, les seules fréquences significatives dans le deutérium sont l'empreinte spectrale de l'événement 8 200 ans. Le signal climatique déduit des calottes polaires pour la période Holocène est masqué par des processus tels que les effets locaux, la sensibilité des proxy,...