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1. Brêda, João Paulo Lyra Fialho. Assimilação de altimetria espacial para estimativa de batimetria e rugosidade efetivas para modelagem hidrodinâmica.

Degree: 2017, Universidade do Rio Grande do Sul

Modelos hidrodinâmicos de grandes bacias são importantes ferramentas que preveem vazões, níveis e inundações em rios. No entanto, essas técnicas carregam erros consideráveis; uma parcela dos erros relacionadas a incertezas em parâmetros como cota de fundo e coeficientes de rugosidade. Dados de missões de altimetria espaciais recentes oferecem uma oportunidade para reduzir os erros de parâmetros através de métodos inversos. Esse estudo procura desenvolver e avaliar diferentes métodos de assimilação de dados de altimetria para melhorar a estimativa da cota de fundo de rios e da rugosidade de Manning em um modelo hidrodinâmico unidimensional. O estudo de caso foi em um trecho de 1.100 km do rio Madeira, tributário do Amazonas. Os métodos de assimilação testados foram: inserção direta, interpolação linear, o método de otimização global SCE-UA e uma adaptação do Filtro de Kalman. O método do Filtro de Kalman é composto por novas funções de covariância de origem física, baseadas em equações de escoamento permanente e efeitos de remanso. É avaliada a aptidão de missões altimétricas de diferentes resoluções espaciais e temporais, como o ICESAT, ENVISAT e JASON 2. Séries temporais de níveis de 7 estações fluviométricas e 5 perfis longitudinais do nível do rio obtidos por GPS foram usados para avaliar e validar os métodos de assimilação. Por fim, é discutido o potencial de futuras missões altimétricas como o ICESAT-2 e o SWOT através de testes sintéticos. Observou-se que a resolução espacial dos satélites foi um fator determinante no desempenho da assimilação. No caso real os desempenhos dos satélites ENVISAT e ICESAT superaram o desempenho do JASON 2. No caso sintético, a diferença do foi ainda mais evidente, tendo o SWOT apresentado a melhor performance seguido do ICESAT-2, ENVfam e JASfam. Os métodos de assimilação de dados que apresentaram os menores erros no nível modelado, tanto no caso real quanto sintético, foram o SCE-UA e o Filtro de Kalman seguidos pela Interpolação Linear e a Inserção Direta. Vale ressaltar que o método de otimização global (SCE-UA) é cerca de 10³ vezes mais custoso computacionalmente que o método baseado no Filtro de Kalman introduzido neste trabalho, tendo apresentado desempenhos semelhantes.

Hydrodynamic models of large rivers are important prediction tools of river discharge, height and floods. However, these techniques still carry considerable errors; part of them related to parameters uncertainties related to river bathymetry and roughness coefficient. Data from recent spatial altimetry missions offers an opportunity to reduce parameters uncertainty through inverse methods. This study aims to develop and access different methods of altimetry data assimilation to improve river bottom levels and Manning roughness estimations in a 1-D hydrodynamic model. The case study was a 1,100 km reach of the Madeira River, a tributary of the Amazon. The tested assimilation methods are direct insertion, linear interpolation, SCE-UA global optimization algorithm and a Kalman Filter adaptation. The Kalman…

Advisors/Committee Members: Paiva, Rodrigo Cauduro Dias de.

Subjects/Keywords: Altimetria espacial; Batimetria; Modelagem hidrológica

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APA (6th Edition):

Brêda, J. P. L. F. (2017). Assimilação de altimetria espacial para estimativa de batimetria e rugosidade efetivas para modelagem hidrodinâmica. (Thesis). Universidade do Rio Grande do Sul. Retrieved from http://hdl.handle.net/10183/159500

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Chicago Manual of Style (16th Edition):

Brêda, João Paulo Lyra Fialho. “Assimilação de altimetria espacial para estimativa de batimetria e rugosidade efetivas para modelagem hidrodinâmica.” 2017. Thesis, Universidade do Rio Grande do Sul. Accessed August 23, 2017. http://hdl.handle.net/10183/159500.

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MLA Handbook (7th Edition):

Brêda, João Paulo Lyra Fialho. “Assimilação de altimetria espacial para estimativa de batimetria e rugosidade efetivas para modelagem hidrodinâmica.” 2017. Web. 23 Aug 2017.

Vancouver:

Brêda JPLF. Assimilação de altimetria espacial para estimativa de batimetria e rugosidade efetivas para modelagem hidrodinâmica. [Internet] [Thesis]. Universidade do Rio Grande do Sul; 2017. [cited 2017 Aug 23]. Available from: http://hdl.handle.net/10183/159500.

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Council of Science Editors:

Brêda JPLF. Assimilação de altimetria espacial para estimativa de batimetria e rugosidade efetivas para modelagem hidrodinâmica. [Thesis]. Universidade do Rio Grande do Sul; 2017. Available from: http://hdl.handle.net/10183/159500

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