Problemas inversos em física da atmosfera

• Main Author: Roberti, Débora Regina
• Other Authors: Degrazia, Gervásio Annes
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Santa Maria 2017
• Subjects: Problema inverso; Estimação de fontes; Estimação de parâmetros atmosféricos; Inverse problem; Source estimation; Atmospheric parameters estimation; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Online Access: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3940

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior === Techniques for estimating unknown terms - such as eddy diffusivity and counter-gradient - in atmospheric flow are presented in this study. The methos is also used to identify the source term in atmospheric pollution. The scheme adopted is based on inverse problem methodology. The inverse problem is formulated as a non-linear optimization problem, where the objective function is defined as the square difference between observational data and data from a transport mathematical model. For estimating the properties of the atmospheric flux, an implicit strategy was used, and an Eulerian model was used as forward model. The estimation of the pollutant source term was tested employing a source-repector technique. In the pollutant dispersion simulation, a Lagrangian model was applied. For some inversions, regularized solutions should be searched. The Tikhonov and entropy regularizations were considered. Three different optimization methods were used: Levenberg-Marquardt, quasi-Newton (deterministic) e simulated annealing (stochastic). The results show a good performance of the proposed methodology in many tested situations. === Neste estudo apresentam-se técnicas para estimar termos desconhecidos em fluxos atmosféricos, tais como coeficiente de difusão turbulento e termo de contra-gradiente. O método é também usado para a estimação de termos de fonte em poluição atmosférica. O esquema adotado é baseado na metodologia de problema inverso. O problema inverso é formulado como um problema de otimização não linear, onde a função objetivo é definida como a diferença quadrática entre dados experimentais e dados obtidos através de um modelo matemático de transporte. Para a estimação de propriedades de fluxo atmosféricos, uma estratégia de inversão implícita foi utilizada, onde um modelo eureliano foi empregado como modelo matemático. Para a estimação do termo de fonte de poluição, um procedimento de inversão empregando a técnica fonte-receptor foi testado em diversos cenários físicos. Para simulação da dispersão de poluentes na atmosfera foi empregado um modelo lagrangeano. Em alguns casos tornou-se necessário aplicar técnicas de regularização na obtenção da solução inversa. Regularização de Tikhonov e em entrópicas foram empregadas, quando necessário. Três diferentes métodos de otimização são utilizados: Levenberg-Marquardt e quase-Newton (determinísticos) e recozimento simulado (estocástico). Os resultados comprovam a robustez do método de inversão nas diversas situações testadas.