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11:11 Sistema Estuarinos Costeiros Introdução a Modelagem Carlos Ruberto Fragoso Júnior.

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11:11 Ecologia Numérica Aula 1: Introdução a Modelagem Ecológica Carlos Ruberto Fragoso Júnior.

11:11 Modelagem em Ciências Biológicas Aula 1: Introdução a Modelagem Ecológica Carlos Ruberto Fragoso Júnior.

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1 11:11 Sistema Estuarinos Costeiros Introdução a Modelagem Carlos Ruberto Fragoso Júnior

2 11:11 Sumário Elementos da modelagem Etapas da modelagem matemática Os principais propósitos da aplicação de modelos O modelo que veremos

3 11:11 Elementos da Modelagem Funções governantes ou Variáveis externas Processos Parâmetros Fenômeno de interesse

4 11:11 Etapas da Modelagem Definição do problema Simplificação e formulação de hipótese Dedução do modelo Resolução do problema Calibração e validação Aplicação do modelo

5 11:11 Etapas da Modelagem Definição do problema Simplificação e formulação de hipótese Dedução do modelo Resolução do problema Calibração e validação Aplicação do modelo

6 11:11 Etapas da Modelagem Problemas em Ecologia Biomanipulação Interações tróficas Estados alternativos Usos da águaPesca predatória Piscicultura Floração de cianobactérias Eutrofização

7 11:11 Etapas da Modelagem Definição do problema Simplificação e formulação de hipótese Dedução do modelo Resolução do problema Calibração e validação Aplicação do modelo

8 11:11 Etapas da Modelagem Quais são as variáveis? Quais são as hipóteses ? Quais são os processos? Essa é a minha proposta!!! Simplificações e formulação de hipóteses

9 11:11 Etapas da Modelagem Simplificações e formulação de hipóteses

10 11:11 Etapas da Modelagem Simplificações e formulação de hipóteses Produção LuzTemperaturaNutrientes Taxa constante

11 11:11 Etapas da Modelagem Simplificações e formulação de hipóteses Nº de parâmetros Complexidade Aproximação Nº ótimo de parâmetros

12 11:11 Etapas da Modelagem Definição do problema Simplificação e formulação de hipótese Dedução do modelo Resolução do problema Calibração e validação Aplicação do modelo

13 11:11 Etapas da Modelagem Modelos Qualidade Água e Hidrodinâmica Derivado aplicação Leias de Conservação Propriedades conservativas intrínsecas internas momentum, calor energia, massa água, massa contaminantes Prediz: Mudanças em propriedades conservativas; Mudanças estado sistema resulta de mudanças em uma ou mais propriedades intrínsecas. Conservação de Energia Balanço Calor e Evaporação Relações de mistura Conservação de Massa Massa água na hidrodinâmica e transporte Massa materiais dissolvidos ou suspensos na água Balanço massa expandido para incluir mudanças cinéticas Conservação de Momento Água: movimento Água: Fluxo Acumulação Líquida = Transporte Fonte/Sumidouro (transformações) Fluxo Propriedades Conservativas devido movimento água (advecção, mistura turbulenta, difusão) Funções Forçantes As Leis da Natureza!!!

14 11:11 Etapas da Modelagem Dedução do modelo matemático Modelo conceitual

15 11:11 Etapas da Modelagem Dedução do modelo matemático

16 11:11 Etapas da Modelagem Definição do problema Simplificação e formulação de hipótese Dedução do modelo Resolução do problema Calibração e validação Aplicação do modelo

17 11:11 Etapas da Modelagem Resolução do problema Solução das equações diferenciais através de um método numérico: Métodos analíticos Métodos numéricos Euler Diferenças finitas Elementos Finitos Elementos de contorno Runge-Kutta Método dos Coeficientes Não-determinados Transformadas de Laplace

18 11:11 Etapas da Modelagem Resolução do problema Discretização temporal Discretização espacial Método numérico x y

19 11:11 Etapas da Modelagem Resolução do problema

20 11:11 Etapas da Modelagem

21 11:11 Etapas da Modelagem Definição do problema Simplificação e formulação de hipótese Dedução do modelo Resolução do problema Calibração e validação Aplicação do modelo

22 11:11 Etapas da Modelagem Calibração e validação do modelo Observado Calculado Período de calibraçãoPeríodo de validação A

23 11:11 Etapas da Modelagem Definição do problema Simplificação e formulação de hipótese Dedução do modelo Resolução do problema Calibração e validação Aplicação do modelo

24 11:11 Etapas da Modelagem Aplicação do modelo K

25 11:11 Etapas da Modelagem Aplicação do modelo Entendimento dos processos Geração de hipóteses Preenchimento de dados Previsão Teste de cenários

26 11:11 Módulo hidrodinâmico Módulo transporte de massa Módulo qualidade da água RESULTADOSRESULTADOS Calibração Dados de campo: - Regime de maré - Rios afluentes - vento Dados de campo: - Fluxos no contorno - Condições iniciais - Entr. de nutrientes - Temperatura H2O - Luz Dados de campo: - Estudos com corrantes - Medição salinidade Validation Dados de campo: - Velocidade (int. e dir) -- Nível da água CalibraçãoValidação Dados de Campo: - Sensoriamento remoto (clorofila- a) Dados de campo: - Fluxos no contorno - Condições iniciais Banco de dados Módulo Batimetria Entrada Dados de campo: - batimetria Literatura - Levantamentos ant. Dados de campo: - Google Earth Validação Entrada ESTÁGIO IVESTÁGIO IIIESTÁGIO IIESTÁGIO I Estágios da Modelagem

27 11:11 Limitações para modelagem Dados de entrada Estrutura do modelo Parâmetros

28 11:11 HEC-RAS Modelo hidrodinâmico e de qualidade da água 1D Regime permanente e não permanente Interface gráfica Integrado a um SIG Modelo que veremos


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