Propagação atmosférica anômala e potencial de interferências em sistemas de comunicação e monitoramento ambiental: implicações climáticas de mudanças na cobertura e uso da terra.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: PENAFORTE, André Gomes.
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande
Brasil
Centro de Tecnologia e Recursos Naturais - CTRN
PÓS-GRADUAÇÃO EM METEOROLOGIA
UFCG
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/43728
Resumo: As inovações tecnológicas no setor de telecomunicações ampliaram o uso de redes de transmissão de dados de alta eficiência, mas a propagação das ondas eletromagnéticas continua fortemente condicionada à estrutura termodinâmica da atmosfera. Na troposfera, o gradiente vertical da refratividade atmosférica (N) é o principal responsável pela curvatura e comportamento dos sinais nas faixas de VHF, UHF e micro-ondas, amplamente utilizadas em comunicação, sistemas de monitoramento por radar e satélite e navegação aeronáutica, enquanto o gradiente horizontal, embora importante, exerce impacto menos determinante sobre a propagação. As mudanças no uso e cobertura da terra, particularmente no polo agroindustrial de Petrolina–Juazeiro, têm modificado o balanço de energia e a umidade superficial, alterando a estrutura da camada limite atmosférica e os gradientes de refratividade. A formação do Lago de Sobradinho, no final da década de 1970, constituiu o marco dessas transformações, criando condições para o avanço da agricultura irrigada e intensificando circulações locais, como as brisas lacustres, que modulam o transporte de umidade e a refratividade na região. A partir da análise de agrupamento hierárquico, foram identificados cinco grupos homogêneos com padrões distintos de Nu, Ns e N, revelando contrastes marcantes entre áreas agrícolas, zonas urbanas e setores sob influência lacustre. Este estudo, apoiado em dados meteorológicos de superfície, sensoriamento remoto (MapBiomas/LANDSAT) e reanálises do NCEP/CFSR e ERA5, aplicou técnicas de ANOVA e teste de Pettitt, identificando predominância de condições super-refrativas entre 925 e 900 hPa, moduladas tanto pela expansão agrícola quanto por episódios de El Niño–Oscilação Sul (ENOS). Conclui-se que a variabilidade de N resulta da interação entre processos antrópicos e naturais, com implicações diretas na propagação de ondas eletromagnéticas e na confiabilidade dos sistemas de comunicação no semiárido brasileiro.
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Na troposfera, o gradiente vertical da refratividade atmosférica (N) é o principal responsável pela curvatura e comportamento dos sinais nas faixas de VHF, UHF e micro-ondas, amplamente utilizadas em comunicação, sistemas de monitoramento por radar e satélite e navegação aeronáutica, enquanto o gradiente horizontal, embora importante, exerce impacto menos determinante sobre a propagação. As mudanças no uso e cobertura da terra, particularmente no polo agroindustrial de Petrolina–Juazeiro, têm modificado o balanço de energia e a umidade superficial, alterando a estrutura da camada limite atmosférica e os gradientes de refratividade. A formação do Lago de Sobradinho, no final da década de 1970, constituiu o marco dessas transformações, criando condições para o avanço da agricultura irrigada e intensificando circulações locais, como as brisas lacustres, que modulam o transporte de umidade e a refratividade na região. A partir da análise de agrupamento hierárquico, foram identificados cinco grupos homogêneos com padrões distintos de Nu, Ns e N, revelando contrastes marcantes entre áreas agrícolas, zonas urbanas e setores sob influência lacustre. Este estudo, apoiado em dados meteorológicos de superfície, sensoriamento remoto (MapBiomas/LANDSAT) e reanálises do NCEP/CFSR e ERA5, aplicou técnicas de ANOVA e teste de Pettitt, identificando predominância de condições super-refrativas entre 925 e 900 hPa, moduladas tanto pela expansão agrícola quanto por episódios de El Niño–Oscilação Sul (ENOS). Conclui-se que a variabilidade de N resulta da interação entre processos antrópicos e naturais, com implicações diretas na propagação de ondas eletromagnéticas e na confiabilidade dos sistemas de comunicação no semiárido brasileiro.Technological innovations in the telecommunications sector have expanded the use of high-efficiency data transmission networks, yet the propagation of electromagnetic waves remains strongly conditioned by the thermodynamic structure of the atmosphere. In the troposphere, the vertical gradient of atmospheric refractivity (N) is the main factor governing the curvature and behavior of signals in the VHF, UHF, and microwave bands—widely employed in communications, radar and satellite monitoring systems, and aeronautical navigation—while the horizontal gradient, though relevant, exerts a comparatively smaller influence on propagation. Land-use and land-cover changes, particularly in the Petrolina–Juazeiro agro-industrial hub, have altered the surface energy balance and moisture availability, reshaping the boundary-layer structure and refractivity gradients. The formation of the Sobradinho Reservoir in the late 1970s marked the onset of these transformations, enabling the expansion of irrigated agriculture and enhancing local circulations, such as lake breezes, that modulate moisture transport and atmospheric refractivity. Hierarchical cluster analysis identified five homogeneous groups with distinct patterns of Nu, Ns, and N, highlighting sharp contrasts between agricultural, urban, and lacustrine-influenced areas. Supported by surface meteorological data, remote sensing (MapBiomas/LANDSAT), and NCEP/CFSR and ERA5 reanalyses, the study applied ANOVA and the Pettitt test, revealing predominant super-refractive conditions between 925 and 900 hPa, modulated by both irrigated land expansion and El Niño–Southern Oscillation (ENSO) episodes. The results demonstrate that N variability arises from the combined effects of anthropogenic and natural processes, with direct implications for electromagnetic wave propagation and the reliability of communication systems in the Brazilian semiarid region.CNPqUniversidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Tecnologia e Recursos Naturais - CTRNPÓS-GRADUAÇÃO EM METEOROLOGIAUFCGCORREIA, Magaly de Fatima.CORREIA, M Fhttp://lattes.cnpq.br/4257035337685617BRITO, José Ivaldo Barbosa de.ARAGÃO, Maria Regina da Silva.ARAÚJO, Lincoln Eloi de.NOGUEIRA, Virgínia de Fátima Bezerra.PENAFORTE, André Gomes.2025-10-13T22:47:48Z2025-06-042025-10-13T22:47:48Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttps://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/43728PENAFORTE, André Gomes. Propagação atmosférica anômala e potencial de interferências em sistemas de comunicação e monitoramento ambiental: implicações climáticas de mudanças na cobertura e uso da terra. 2025. 144 f. Tese (Doutorado em Meteorologia) Programa de Pós–Graduação em Meteorologia, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2025.porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCG2025-11-18T06:03:41Zoai:dspace.sti.ufcg.edu.br:riufcg/43728Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512025-11-18T06:03:41Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false
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