Proposta de alternativas para conexão dos Data Verticais brasileiros de Imbituba e Santana

Orientador : Prof. Dr. Sílvio R.C. de FreitasCo-Orientador : Prof. Dr. Roberto Teixeira LuzDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciencias da Terra, Programa de Pós-Graduação em Ciencias Geodésicas. Defesa: Curitiba, 25/11/2011Bibliografia: fls. 91-94Resumo: O sistema de altitudes brasileiro foi materializado por duas redes verticais, com origens nos marégrafos de Imbituba – Sul do Brasil e Santana – Norte do Brasil, devido a dificuldades de transposição da foz do Rio Amazonas, terras úmidas da Ilha de Marajó e região de floresta. Isto impõe dificuldades de modelagem do geóide gravimétrico principalmente em função do vazio gravimétrico de cerca de 330 km na região referida e inexistência de conexão física via nivelamento. Hoje, com a gravimetria por satélite com as missões CHAMP, GRACE e GOCE, torna-se possível explorar novas soluções do geopotencial baseados em dados somente de satélites e associados com modelos digitais de elevação (MDEs). Isto permite uma melhoria espectral do modelo de geopotencial global (MGG) com base na modelagem residual do terreno (RTM). Esta técnica apresenta-se como uma alternativa para preencher as informações não fornecidas pelo MGG (principalmente o erro de omissão ou truncamento). Nesta abordagem busca-se uma melhoria espectral do MGG objetivando integrar os data verticais a um modelo mais realista, e sem estar preso aos referenciais locais. Na presente pesquisa, duas alternativas para a conexão indireta das redes verticais fundamentais do Brasil foram realizadas: uma solução fundamentada na combinação de um MGG só satélite oriundo da missão GOCE e a contribuição espectral do RTM; a outra solução baseou-se na integração de informações do MGG da missão GOCE, do EGM2008 e do efeito RTM. Os afastamentos médios obtidos revelam que o datum de Imbituba se localiza 1,32 ou 1,43 m abaixo do datum de Santana para as soluções de MGGGOCE+RTM e MGGGOCE+EGM2008+RTM respectivamente.Abstract: Due to the challenge that the Amazon basin impose for traditional geodetic surveys, the Brazilian height system was materialized by two vertical networks. One starting in the Imbituba tide gauge (South of Brazil) and the other in the Santana tide gauge (North of Brazil). The mouth of the Amazon River and its surrounding wetlands generate and area of about 330 km which lacks of gravity data. Nowadays, satellite gravity missions such as CHAMP, GRACE and GOCE, make possible to explore new solutions of the geopotential based only in satellite data associated with Digital Elevation Models (DEMs). This allows an improvement of in the spectral resolution of the Global Geopotential Model (MGG) based on Residual Terrain Modeling (RTM). This technique is presented as an alternative to complete the gaps of information in the MGG (especially errors of omission). This approach seeks an spectral improvement of the MGG aiming to integrate the vertical datums to a more realistic model, and without being tied to local reference frames. In this study, two alternatives to the indirect connection of the fundamental vertical networks of Brazil were analyzed. A solution based on a combination of MGG satellite data from the mission GOCE and the spectral contribution of the RTM. The other solution was based on the integration of information from GOCE MGG, EGM2008 and the RTM effect. The offset obtained shows that the Imbituba datum is located 1.32 or 1.43 m below the Santana datum for the solutions MGGGOCE+RTM and MGGGOCE+EGM2008+RTM respectively

Avaliação das variações temporais nos sistemas de referência verticais na América do Sul baseada em observações GPS e GRACE

Orientador : Prof Dr. Silvio R. C. de FreitasTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Setor de Ciências da Terra , Programa de Pós Graduação em Ciências Geodésicas. Defesa : Curitiba, 23/02/2018Inclui referênciasÁrea de concentração : GeodésiaResumo

A STUDY OF THE CHILEAN VERTICAL NETWORK THROUGH GLOBAL GEOPOTENTIAL MODELS AND THE CNES CLS 2011 GLOBAL MEAN SEA SURFACE

Most aspects related to the horizontal component of the Geocentric ReferenceSystem for the Americas (SIRGAS) have been solved. However, in the case of thevertical component there are still aspects of definition, national realizations andcontinental unification still not accomplished. Chile is no exception; due to itsparticular geographic characteristics, a number of tide gauges (TG) had to beinstalled in the coast from which the leveling lines that compose the ChileanVertical Network (CHVN) were established. This study explored the offsets of theCHVN by two different approaches; one geodetic and one oceanographic. In thefirst approach, the offsets were obtained in relation to the following GlobalGeopotential Models (GGM): the satellite-only model (unbiased) GO_CONS_gcf_2_tim_r3 derived from GOCE satellite mission; EGM2008 (combined-biased); and GOEGM08, combining information from the GO_CONS_gcf_2_tim_r3 in long wavelengths (n max ~200) with the mean/short wavelengths of EGM2008 (n>200). In the oceanographic method, we used the CNES CLS 2011 Global Mean Sea surface and EIGEN_GRACE_5C GGM to obtain the values of MDT at the different TG. We also evaluated the CHVN in relation to different GGMs. The results showed consistency between the values obtained by the two methods at the TG of Valparaíso and Puerto Chacabuco. In terms of the evaluation of the GGM, GOEGM08 produced the best results

ANÁLISE DE DEFORMAÇÃO POR VARIAÇÃO DO GEOPOTENCIAL: ESTUDO DE CASO PARA O TERREMOTO MAULE (Mw 8,8) COM BASE EM DADOS MENSAIS DA MISSÃO GRACE

O Chile é um laboratório natural de estudos de Geodinâmica em vista da amplitudee variedade de eventos tectônicos. Um caso notável de deformação produzida é adecorrente do evento sísmico com magnitude 8,8 w M = , denominado de terremotodo Maule. Este teve epicentro localizado a 60 km ao Sul de Constitución, região quejá apresentava consideráveis velocidades obtidas por intermédio de mediçõesGNSS. Vários estudos relacionados com o sinal geofísico gerado pelo terremotoforam realizados, principalmente explorados por intermédio deresultados GNSS eInSAR, somente um estudo com base em gravimetria. No entanto, tais estudosevidenciaram dificuldades relativas às séries temporais analisadas. Destaque-se quea maior parte das séries de posicionamento GNSS foram descontinuadas pelo eventoe portanto só existem séries ou antes ou depois do evento. Neste estudo apresenta-seuma alternativa independente para a quantificação da deformação vertical da crostacom base nas variações do potencial anômalo fornecidas pelos coeficientes de Stokes mensais da missão GRACE. Diferenças de altura geoidal entre setembro de2009 até maio de 2011, obtidas com base nos coeficientes de Stokes em relação auma solução estática foram calculas para 4 estações pertencentes a rede demonitoramento contínuo (LLFN, ANTC, CONZ e VALP). A expansão doscoeficientes de Stokes foi restrita ao grau e ordem 45. O efeito hidrológico foiremovido por intermédio da EWT (Equivalent Water Thickness, traduzido comoEquivalente à Espessura d’Água) após o uso de um filtro Gaussiano suavizado de600 km. Os resultados obtidos após a filtragem têm uma alta consistência com osobtidos em poucas estações GNSS remanescentes, conforme reportado em outrasinvestigações

ASSESSMENT OF HYDROLOGICAL MASS LOSSES IN THE NORTHEAST ATLANTIC EASTERN HYDROGRAPHIC REGION, BRAZIL

Freshwater monitoring globally is fundamental to support decision-making. However, long-term hydrological data for some regions are lacking due to limited of observational networks. Remote sensing products come to aggregate the in situ observations and overcome obstacles about data availability. This study assesses the hydrological mass losses in the Northeast Atlantic Eastern Hydrographic Region (NAEHR) in Brazil through temporal data sources. GRACE RL06 Mascon solutions, reservoirs volume, vegetation index and rainfall stations are used. The results confirm the cohesion between the TWS variations with water volume and NDVI, obtaining a strong correlation of 0.78 and 0.77 respectively. The Standardized Precipitation Index scales (12, 24 and 36 months) showed a moderate and strong correlation with the TWS of 0.57, 0.73 and 0.72 respectively and identified the last regional severe drought from 2012 to 2017. The NEAHR is located almost entirely in the Brazilian semiarid region, comprises about 24 million inhabitants, it is high vulnerable to drought, thus justifying the importance of monitoring its water resources availability

DETERMINAÇÃO DE FUNÇÃO COVARIÂNCIA LOCAL PARA A PREDIÇÃO DE ANOMALIAS DA GRAVIDADE BOUGUER E VALORES DA GRAVIDADE VISANDO À OBTENÇÃO DE NÚMEROS GEOPOTENCIAIS

Considerando as dimensões de um país como o Brasil, realizar observações gravimétricas sobre todas as linhas de nivelamento do país ainda constitui-se um problema pertinente quando o objetivo é a determinação de números geopotenciais e/ou quantidades relacionadas ao campo da gravidade (e.g. anomalias da gravidade). Funções de covariância locais foram construídas a partir de valores da gravidade disponibilizados pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). Estes valores foram digitalizados e anexados à base de dados do Laboratório de Referenciais Geodésicos e Altimetria por Satélites (LARAS) da UFPR, a qual já contém dados da rede gravimétrica argentina. Estas funções de covariância foram desenvolvidas para anomalias da gravidade Bouguer na região fronteiriça Brasil/Argentina. Estudos com funções polinomiais e de Fourier foram avaliadas utilizando dez por cento dos pontos originais para checagem. Os resultados obtidos em termos de Erro Médio Quadrático (RMS) para a função polinomial de quarta ordem e para a função de Fourier de terceira ordem foram do nível do mGal

Proposta de alternativas para conexão dos Data Verticais brasileiros de Imbituba e Santana

Orientador : Prof. Dr. Sílvio R.C. de FreitasCo-Orientador : Prof. Dr. Roberto Teixeira LuzDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciencias da Terra, Programa de Pós-Graduação em Ciencias Geodésicas. Defesa: Curitiba, 25/11/2011Bibliografia: fls. 91-94Resumo: O sistema de altitudes brasileiro foi materializado por duas redes verticais, com origens nos marégrafos de Imbituba – Sul do Brasil e Santana – Norte do Brasil, devido a dificuldades de transposição da foz do Rio Amazonas, terras úmidas da Ilha de Marajó e região de floresta. Isto impõe dificuldades de modelagem do geóide gravimétrico principalmente em função do vazio gravimétrico de cerca de 330 km na região referida e inexistência de conexão física via nivelamento. Hoje, com a gravimetria por satélite com as missões CHAMP, GRACE e GOCE, torna-se possível explorar novas soluções do geopotencial baseados em dados somente de satélites e associados com modelos digitais de elevação (MDEs). Isto permite uma melhoria espectral do modelo de geopotencial global (MGG) com base na modelagem residual do terreno (RTM). Esta técnica apresenta-se como uma alternativa para preencher as informações não fornecidas pelo MGG (principalmente o erro de omissão ou truncamento). Nesta abordagem busca-se uma melhoria espectral do MGG objetivando integrar os data verticais a um modelo mais realista, e sem estar preso aos referenciais locais. Na presente pesquisa, duas alternativas para a conexão indireta das redes verticais fundamentais do Brasil foram realizadas: uma solução fundamentada na combinação de um MGG só satélite oriundo da missão GOCE e a contribuição espectral do RTM; a outra solução baseou-se na integração de informações do MGG da missão GOCE, do EGM2008 e do efeito RTM. Os afastamentos médios obtidos revelam que o datum de Imbituba se localiza 1,32 ou 1,43 m abaixo do datum de Santana para as soluções de MGGGOCE+RTM e MGGGOCE+EGM2008+RTM respectivamente.Abstract: Due to the challenge that the Amazon basin impose for traditional geodetic surveys, the Brazilian height system was materialized by two vertical networks. One starting in the Imbituba tide gauge (South of Brazil) and the other in the Santana tide gauge (North of Brazil). The mouth of the Amazon River and its surrounding wetlands generate and area of about 330 km which lacks of gravity data. Nowadays, satellite gravity missions such as CHAMP, GRACE and GOCE, make possible to explore new solutions of the geopotential based only in satellite data associated with Digital Elevation Models (DEMs). This allows an improvement of in the spectral resolution of the Global Geopotential Model (MGG) based on Residual Terrain Modeling (RTM). This technique is presented as an alternative to complete the gaps of information in the MGG (especially errors of omission). This approach seeks an spectral improvement of the MGG aiming to integrate the vertical datums to a more realistic model, and without being tied to local reference frames. In this study, two alternatives to the indirect connection of the fundamental vertical networks of Brazil were analyzed. A solution based on a combination of MGG satellite data from the mission GOCE and the spectral contribution of the RTM. The other solution was based on the integration of information from GOCE MGG, EGM2008 and the RTM effect. The offset obtained shows that the Imbituba datum is located 1.32 or 1.43 m below the Santana datum for the solutions MGGGOCE+RTM and MGGGOCE+EGM2008+RTM respectively

Avaliação das variações temporais nos sistemas de referência verticais na América do Sul baseada em observações GPS e GRACE

Orientador : Prof Dr. Silvio R. C. de FreitasTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Setor de Ciências da Terra , Programa de Pós Graduação em Ciências Geodésicas. Defesa : Curitiba, 23/02/2018Inclui referênciasÁrea de concentração : GeodésiaResumo

Análise de deformação por variação do geopotencial: estudo de caso para o terremoto maule (Mw 8,8) com base em dados mensais da missão Grace

O Chile é um laboratório natural de estudos de Geodinâmica em vista da amplitude e variedade de eventos tectônicos. Um caso notável de deformação produzida é a decorrente do evento sísmico com magnitude Mw 8,8, denominado de terremoto do Maule. Este teve epicentro localizado a 60 km ao Sul de Constitución, região que já apresentava consideráveis velocidades obtidas por intermédio de medições GNSS. Vários estudos relacionados com o sinal geofísico gerado pelo terremoto foram realizados, principalmente explorados por intermédio deresultados GNSS e InSAR, somente um estudo com base em gravimetria. No entanto, tais estudos evidenciaram dificuldades relativas às séries temporais analisadas. Destaque-se que a maior parte das séries de posicionamento GNSS foram descontinuadas pelo evento e portanto só existem séries ou antes ou depois do evento. Neste estudo apresenta-se uma alternativa independente para a quantificação da deformação vertical da crosta com base nas variações do potencial anômalo fornecidas pelos coeficientes de Stokes mensais da missão GRACE. Diferenças de altura geoidal entre setembro de 2009 até maio de 2011, obtidas com base nos coeficientes de Stokes em relação a uma solução estática foram calculas para 4 estações pertencentes a rede de monitoramento contínuo (LLFN, ANTC, CONZ e VALP). A expansão dos coeficientes de Stokes foi restrita ao grau e ordem 45. O efeito hidrológico foi removido por intermédio da EWT (Equivalent Water Thickness, traduzido como Equivalente à Espessura d'Água) após o uso de um filtro Gaussiano suavizado de 600 km. Os resultados obtidos após a filtragem têm uma alta consistência com os obtidos em poucas estações GNSS remanescentes, conforme reportado em outras investigações

A study of the chilean vertical network through global geopotential models and the cnes cls 2011 global mean sea surface

Most aspects related to the horizontal component of the Geocentric Reference System for the Americas (SIRGAS) have been solved. However, in the case of the vertical component there are still aspects of definition, national realizations and continental unification still not accomplished. Chile is no exception; due to its particular geographic characteristics, a number of tide gauges (TG) had to be installed in the coast from which the leveling lines that compose the Chilean Vertical Network (CHVN) were established. This study explored the offsets of the CHVN by two different approaches; one geodetic and one oceanographic. In the first approach, the offsets were obtained in relation to the following Global Geopotential Models (GGM): the satellite-only model (unbiased) GO_CONS_gcf_2_tim_r3 derived from GOCE satellite mission; EGM2008 (combined-biased); and GOEGM08, combining information from the GO_CONS_gcf_2_tim_r3 in long wavelengths (n max~200) with the mean/short wavelengths of EGM2008 (n>200). In the oceanographic method, we used the CNES CLS 2011 Global Mean Sea surface and EIGEN_GRACE_5C GGM to obtain the values of MDT at the different TG. We also evaluated the CHVN in relation to different GGMs. The results showed consistency between the values obtained by the two methods at the TG of Valparaíso and Puerto Chacabuco. In terms of the evaluation of the GGM, GOEGM08 produced the best results