As inundações são ocasionadas devido às chuvas intensas e/ou contínuas, que excedem a capacidade de infiltração no solo e geram escoamento superficial, resultando em aumento dos fluxos dos rios. Em geral, no meio rural danificam plantações e nas áreas urbanas causam perdas de móveis e eletrodomésticos, desabamento de residências e até mesmo mortes. Os principais motivos da ocorrência de inundações é o uso inadequado do solo, fazendo com que diminua a infiltração da água da chuva e o assoreamento do leito do rio.Considerando a importância de se prever a ocorrência de inundação, este trabalho tem como propósito estudar a bacia do Rio Lençóis para determinar as condições que causam as inundações na região metropolitana de Lençóis Paulista - SP. Para isso, serão utilizados os dados do radar meteorológico do IPMet/Unesp instalado em Bauru - SP e o produto de umidade do solo, executado do IPMet, proveniente do modelo de superfície JULES. Serão analisados alguns casos de inundação na cidade, registrados no Banco de Dados de Desastre Naturais do IPMet, para verificar as condições de precipitação e umidade do solo em que ocorreram as inundações e a partir daí construir um Índice de Probabilidade de Inundação (IPI) para a cidade de Lençóis Paulista.

O processo de fragmentação e de perda de habitats causados pelas atividades antrópicas vêm impactando severamente a biodiversidade, o que pode estar afetando diversos processos ecológicos e serviços ecossistêmicos associados. Desses processos, a chuva de semente merece destaque por ser o ponto de partida para a renovação de populações de plantas, contribuindo para sua estrutura demográfica, variabilidade genética e para a distribuição espaço-temporal das florestas tropicais. Entretanto, embora seja de elevada importância, pouco se sabe sobre como as mudanças da paisagem afetam este processo. Neste estudo pretendemos entender como a composição e a configuração da paisagem afetam a riqueza e a abundância de sementes oriundas do processo de chuva de sementes em fragmentos florestais na Mata Atlântica. Para tanto, vamos coletar informações ao longo de gradientes de quantidade de floresta, tamanho dos fragmentos, conectividade florestal e distância de borda em direção ao interior dos fragmentos. Este estudo vai ser desenvolvido na região do projeto de Pesquisa Ecológica de Longa Duração do Corredor Cantareira-Mantiqueira (PELD CCM). Serão colocados coletores de sementes no interior das florestas de 20 paisagens, sendo 4 sítios por paisagem e num total de 80 sítios. Os sítios serão monitorados por 6 meses, durante o período de alta produção de frutos e sementes na região (agosto à dezembro). Utilizaremos uma abordagem de múltiplas hipóteses concorrentes para quantificar a contribuição relativa das variáveis de paisagem (cobertura florestal em %, área dos fragmentos, conectividade e distância da borda em direção ao interior do fragmento) sobre a chuva de sementes.

O processo de urbanização acelerado e pouco organizado gerou um crescimento desenfreado dos centros urbanos, contribuindo efetivamente para a degradação ambiental em todo o mundo. Diante disso, medidas indutoras da proteção do ambiente, que englobem medidas, além de ambientais, sociais e econômicas, têm sido vistas como uma estratégia em direção ao desenvolvimento sustentável dos centros urbanos. Neste sentido, a implantação de áreas verdes alternativas neste meio é uma ideia surgida na Alemanha, que estimula de forma permanente a implantação da natureza em nosso meio. Além de parques e jardins, incrementou-se, nas últimas décadas, a implantação de vegetação em coberturas, os telhados verdes. Em países de clima quente e úmido, como boa parte do Brasil, os telhados verdes podem apresentar grande contribuição para a diminuição da carga térmica dos edifícios e redução da velocidade de escoamento das águas pluviais em dias de chuvas intensas. Apesar deste potencial, eles ainda são pouco utilizados no país, o que se deve a: 1) falta de conhecimento de arquitetos e engenheiros civis sobre o sistema construtivo e seu detalhamento para execução; 2) problemas relacionados à manutenção; 3) falta de dados quantitativos que demonstrem os potenciais de ganhos; e 4) falta de um sistema de baixo custo que apresente facilidade de execução e manutenção, além dos ganhos energéticos e de escoamento de águas pluviais. Diante disso, o objetivo do presente projeto é propor um sistema construtivo inovador para telhados verdes, que apresente facilidade de execução, facilidade de manutenção e bom desempenho térmico, acústico e de redução do escoamento pluvial nas edificações. A metodologia buscará avaliar, comparativamente, o desempenho de sistemas de telhados convencionais (telhas cerâmicas ou fibrocimento) e sistemas de telhados verdes já conhecidos ou novos no mercado, com o intuito de quantificar as diferenças significativas no que diz respeito ao conforto térmico, acústico, contribuição para o escoamento e reaproveitamento de águas pluviais e facilidade de construção e manutenção. Para isso, serão executados protótipos em estações localizadas nas dependências do Laboratório de Construção Civil (LCC) do Instituto de Arquitetura e Urbanismo da USP - campus São Carlos, os quais terão dados acompanhados por 6 meses (dados englobarão o verão e o inverno) relacionados a térmica, acústica, escoamento de águas pluviais e possíveis pontos críticos para manutenção. Posteriormente, será realizado levantamento sobre dificuldades encontradas pelos profissionais de construção no Brasil sobre a aplicação das tecnologias atuais disponíveis. A terceira e última etapa irá, a partir dos dados levantados nas duas anteriores, realizar uma proposta de novo sistema construtivo de telhados verdes visando otimizar os problemas e dificuldades encontrados. Como produto final, espera-se obter um sistema construtivo de telhado verde que tenha potencial real para aplicação, o que poderia trazer benefícios significativos em escala urbana. (AU)

O bolsita será o pesquisador responsável deste projeto e terá como objetivo o desenvolvimento de um sistema automatizado de inteligência artificial que forneça previsões hidrometeorológicas competitivas na escala sub-sazonal (sistema "MIA"). As inovações desse projeto encontram-se na ordem de processos e de serviços. Em termos de processo, o projeto irá conectar técnicas avançadas de inteligência artificial, ainda pouco exploradas na meteorologia, em um sistema completamente automatizado de treinamento de modelos, previsão e otimização de hiper-parâmetros. Em termos de serviço, o sistema proposto será um dos poucos no mundo especializados na escala sub-sazonal, visando melhorar a previsibilidade entre as escalas de tempo e clima, onde encontram-se as maiores limitações das metodologias tradicionais de modelagem climática. A execução da proposta deverá diminuir as incertezas e melhorar o planejamento do mercado nacional à variabilidade hídrica associada a fatores climáticos e enquadrar a empresa dentro dos contextos recentes de indústria 4.0 e aprendizado de máquina automatizado (AutoML). (AU)

O surgimento de funções biológicas complexas depende da formação espontânea de padrões espaço-temporais entre agentes como células, plantas e animais. Na primeira parte deste projeto, investigaremos o comportamento coletivo de misturas binárias de células bacterianas e como elas formam padrões cooperativos ou competitivos. Vamos nos concentrar em fenômenos semelhantes à chamada ""separação de fases induzida por motilidade"" encontrada em coleções de partículas ativas (i.e., com motilidade) como fluidos bacterianos, onde a persistência de movimento assume o papel das ""forças atrativas"" na geração de aglomeração. É conhecido que, em comparação com sistemas de partículas idênticas, a fenomenologia das misturas passivas (i.e., sem motilidade) é muito mais rica. O estudo de misturas bacterianas é, portanto, de grande relevância, pois diferentes espécies e cepas bacterianas frequentemente coexistem na natureza. Este projeto busca descobrir novas características que aparecem apenas para misturas, e.g., a evolução lenta dos perfis de segregação em sistemas densos, para os quais não há resultados. Nossas perguntas serão respondidas por meio de uma combinação de métodos teóricos, simulações e colaboração com experimentalistas. Inicialmente, consideraremos misturas recíprocas onde ambos os tipos de bactérias possuem a mesma motilidade, ou seja, as mesmas velocidades de autopropulsão e taxas de reorientação. Conforme encontrado em Biologia, consideraremos o cenário em que as propriedades de motilidade de cada tipo são afetadas reciprocamente pela presença do outro tipo. Essas interações de ""quorum-sensing"" podem ser alcançadas no laboratório através da modificação genética da sinalização bioquímica de cada tipo; ao fazer isso, suas propriedades de motilidade passam a depender da concentração de moléculas altamente difusivas produzidas somente pelo outro tipo. Com esse mecanismo, foi demonstrado o surgimento de co-localização (ou anti-localização) dos tipos. No entanto, várias questões permanecem abertas. Um exemplo é o acoplamento ambiental que surge em misturas bacterianas compartimentalizadas em nichos espaciais. Outra questão é se os tipos bacterianos Ae B podem regular suas motilidades de modo que A se mova com velocidade de autopropulsão mais alta na presença de B, enquanto B se move com uma velocidadede autopropulsão mais baixa na presença de A, efetivamente levando a um fenômeno de ""perseguição"". Finalmente, consideraremos bactérias com diferentes motilidades. Responder a essas perguntas corresponderá a passos importantes para evitar a formação patogênica de aglomerados bacterianos encontrados em contaminação médica. Em seguida, investigaremos os requisitos ecológicos mínimos para a formação de padrões de vegetação. Particularmente, estudaremos os efeitos dos gradientes de chuva (como em fronteiras de desertos) e sua variabilidade sazonal. Espera-se que esses ingredientes gerem coexistência entre padrões. Um comportamento similar ocorre durante a separação de fases de fluidos termodinâmicos, onde se sabe que mudanças ambientais abruptas geram a formação de domínios secundários em uma matriz de estruturas primárias em evolução. Mais adiante na dinâmica, todos os domínios se fundem já que o sistema se aproxima do equilíbrio termodinâmico. Para os padrões de vegetação, no entanto, o equilíbrio termodinâmico não existe, o que significa que os ""domínios"" primários e secundários coexistem indefinidamente. As implicações de tal acoplamento primário-secundário de de domínios serão analisadas. Nossos resultados serão comparados com a análise de imagens a partir de dados de satélite disponíveis. Este projeto foi concebido para trazer avanços notáveis em matéria ativa e ecologia teórica, envolvendo uma sinergia de interesses, bem como conhecimentos teóricos e experimentais. A proposta é fisicamente relevante, viável e apresenta grande potencial de aplicação. (AU)

Os eventos climáticos extremos possuem grande importância nos estudos hidrológicos, como no dimensionamento de estruturas hidráulicas e na gestão de recursos hídricos. Uma precisa caracterização desses eventos é essencial para sociedade, buscando evitar possíveis danos nos mais diversos sistemas naturais e socioeconômicos. No contexto atual de mudanças climáticas, com frequentes alterações nas dinâmicas climáticas, essa etapa de caracterização se torna mais complexa. Embora diversas metodologias tenham sido desenvolvidas para considerar o impacto das mudanças climáticas nas variáveis de interesse, não há ainda um consenso sobre qual delas é a mais adequada. Além disso, no Brasil, essas metodologias ainda são pouco difundidas para a caracterização de eventos extremos. Sendo assim, este estudo tem como foco a caracterização de eventos climáticos extremos do país considerando o impacto das mudanças climáticas. Inicialmente, será construído um banco de dados para todo o país das variáveis de precipitação e temperatura, considerando diferentes cenários futuros gerados por modelos climáticos. Esses dados serão utilizados para entender as dinâmicas espaço-temporais, bem como possíveis relações causais, entre os eventos extremos em toda a extensão do território brasileiro. Por fim, em um estudo de caso considerando o estado de São Paulo, serão propostas duas metodologias para caracterização de eventos de chuvas intensas e secas meteorológicas em um contexto de mudanças climáticas. Espera-se que o estudo contribua para um melhor entendimento das dinâmicas climáticas no país, auxiliando tomadores de decisões na caracterização de eventos extremos por meio das metodologias propostas. (AU)

Nuvens convectivas desempenham um papel fundamental nos orçamentos de água, carbono e energia na Amazônia. A poluição emitida pela queima de biomassa ou atividades antropogênicas perturba significativamente as características da nuvem, aumentando o número de gotas e reduzindo seu tamanho médio. Propomos uma nova abordagem para investigar se tais mudanças levam ao fortalecimento ou inibição das nuvens, respectivamente aumentando ou diminuindo sua área horizontal, profundidade e probabilidade de transição de convecção rasa para profunda. A originalidade depende da integração de processos microfísicos, dinâmicos e químicos. O projeto é oportuno, uma vez que estudos recentes ligaram nuvens convectivas profundas à formação de novas partículas de aerossol na troposfera superior que, posteriormente, nuclear nuvens na camada limite. Vamos nos concentrar nos processos que ocorrem no núcleo da nuvem e em suas margens. Nossa hipótese combinada é que gotas menores produzem tanto uma intensificação das correntes ascendentes no núcleo, levando ao revigoramento, quanto uma intensificação das correntes descendentes nas margens, promovendo a inibição. Propomos analisar objetivamente a variabilidade diurna da anatomia da nuvem convectiva sobre a Amazônia usando experimentos numéricos de alta resolução (escala de metros) e medições recentes de sensoriamento remoto e baseadas em aeronaves. O Pós-Doutor participou ativamente de diversas campanhas de medição na região, conforme consta em seu currículo. O resultado do ACCA nos permitirá entender como o ciclo diurno das nuvens depende da instabilidade, cisalhamento do vento e umidade para identificar regimes de fortalecimento de aerossóis ou inibição de nuvens e o efeito na transição raso-profundo. Isso é crucial para representar a sazonalidade local, uma vez que as concentrações de aerossol abrangem mais de 2 ordens de magnitude entre as estações chuvosa e seca. Este novo entendimento visa reduzir a incerteza em torno das nuvens na região amazônica. (AU)

Um dos processos ecológicos que nos últimos anos tem atraído a atenção dos ecólogos vegetais é a "limitação de recrutamento", ou seja, a incapacidade das plantas ocuparem todos os lugares disponíveis no ambiente para o recrutamento de novos indivíduos. Esta limitação tem profundas implicações para a estrutura e dinâmica das populações e comunidades vegetais. Entre os mecanismos envolvidos na limitação de recrutamento estão a "limitação de dispersão", que ocorre quando as sementes não chegam aos locais disponíveis para o recrutamento, e a "limitação de estabelecimento", que ocorre quando as sementes, apesar de chegarem aos locais disponíveis para recrutamento, não conseguem aí se estabelecer como plântulas devido a condições bióticas e/ou abióticas inapropriadas. Tais mecanismos, ainda pouco estudados para florestas tropicais em geral, podem ser afetados por perturbações ambientais. O projeto aqui proposto visa investigar os padrões de limitação de recrutamento de plantas em fragmentos de Floresta Atlântica de Alagoas. Para isso serão estudadas a chuva de sementes e o estabelecimento das plântulas. Com este projeto pretende-se conhecer os fatores que influenciam o recrutamento nas populações de plantas em ambientes florestais perturbados. Estas informações serão úteis para o delineamento de práticas de manejo que promovam a manutenção das populações vegetais nativas nos fragmentos de floresta estudados.

O Laboratório de Tecnologia Educacional (LTE) do IB tem atuado no desenvolvimento de experimentos remotos para o ensino de Biologia, oferecendo a escolas públicas a possibilidade de realização de experimentos remotamente, envolvendo conteúdos curriculares diversos, com ênfase naqueles que envolvem o estudo da biodiversidade de microorganismos de vida livre, o que envolve monitoramento de condições ambientais e microscopia. Dentre os equipamentos desenvolvidos pelo LTE, existem vários que fazem medidas de umidade em solo e outros que necessitam medidas de chuva e nível de água em aquários. Os sensores disponíveis amplamente no mercado a preços acessíveis usam compostos metálicos que precisam ficar muito tempo em contato com a água, o que tem ocasionado em problemas de desgaste, que em muitos casos prejudicam os experimentos, pois os sensores param de funcionar antes do final dos experimentos que, em alguns casos chegam a durar alguns meses. Frente a esse cenário, este projeto visa o desenvolvimento e avaliação de sensores não metálicos, a base de grafite condutor de alta performance, que possibilitem a realização das medidas necessárias em longos intervalos de tempo.

O desenvolvimento de um Sistema de Informações Geográficas (SIG) interativo, permitindo agregar todas informações da precipitação em tempo real e também de acervo histórico dos últimos 15 anos, estabelecendo mecanismos de comparação espaço-temporal, de todas os municípios e bacias hidrográficas do Brasil. Esse software estará disponível para todos os usuários interessados, principalmente os Centros Operacionais de Monitoramento, Gestores Públicos de diversas esferas governamentais.