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O presente trabalho analisa e mapeia a ocorrência de Ondas Internas (OI) ao largo da Plataforma Continental Amazônica (PCA). Utilizando um banco de dados de 21 anos (2000 a 2020) de imagens de satélite captadas pelo sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) a bordo dos satélites AQUA e TERRA, a região de estudo já havia sido apontada como um importante sítio de OI do Atlântico equatorial. Este trabalho aprofunda o conhecimento sobre este fenômeno oceanográfico na região. Utilizando imagens pertencentes ao espectro do visível e contendo "sunglint", foi possível identificar e medir as OI, coletando informações importantes como comprimento de crista (distância medida de ponta a ponta de uma crista), quantidade de ondas por pacote, distâncias entre as ondas (dentro do mesmo pacote ou entre diferentes pacotes) e ainda realizando cálculos para
inferir sobre a relação das componentes harmônicas das marés com a geração e propagação destas ondas. A interação entre as ondas do mar e o relevo do assoalho oceânico é o principal gerador de OI na área de estudo. O trabalho reuniu 21 anos de imagens de satélites, totalizando 1483 OI mapeadas, divididas em 226 imagens. Assim, questões relacionadas a locais com maior índice de formação, tamanho médio das Ondas Internas e áreas com maior densidade de propagação são esclarecidas pelo trabalho aqui desenvolvido.

Dados de satélites e observações in situ mostram variações significativas no padrão e intensidade de salinidade da superfı́cie do mar (SSM) entre 2010 e 2012 no oceano Atlântico tropical oeste. Essa variabilidade de SSM está associada com eventos hidrológicos extremos de precipitação na bacia do rio Amazonas que provocaram redução e aumento anormal da descarga do rio Amazonas em 2010 e 2012, respectivamente. O presente trabalho visa investigar a variação sazonal de SSM e dos mecanismos fı́sicos que governam o balanço de salinidade da camada de mistura (SCM) no oceano Atlântico tropical oeste entre 2010 e 2012. Para isso, foram empregados os dados de SSM do satélite SMOS e resultados do modelo HYCOM de resolução 1/12◦ . O emprego do modelo permitiu ainda avaliar o impacto das marés no balanço de SCM a partir de duas simulações numéricas em um sistema de grades aninhadas, com e sem o efeito das marés. A pluma do rio Amazonas foi cerca de 1.2 menos salina e cobriu uma área maior durante a primavera e verão boreal de 2010 em relação a 2012, mesmo com o aumento expressivo da descarga do rio Amazonas durante a primavera boreal de 2012 em relação a 2010. Essa variabilidade de SSM está associada com o aumento de precipitação na região e o fortalecimento do transporte de águas menos salinas em direção noroeste durante a primavera e verão boreal. A variabilidade dessas forçantes também sofre influência do modo meridional do Atlântico. O balanço de SCM do modelo mostrou que o fluxo superficial de água doce, advecção horizontal e o entranhamento vertical dominam o ciclo sazonal de SSM da região, apresentam mesma ordem de magnitude. Na região próxima à foz dos rio Amazonas e Pará, os resultados do modelo mostram que o aumento da descarga do rio Amazonas em 2012 comparado com 2010 provocou maior contribuição do fluxo superficial de água doce que implicou num maior entranhamento de salinidade na região da camada de mistura, promovendo aumento de SCM. O balanço de SCM do modelo mostrou forte compensação entre a componente atmosférica e os processos oceânicos verticais, principalmente na região do fluxo da contracorrente Norte Equatorial (CCNE) e na área central do Atlântico tropical. O impacto das oscilações de maré no balanço de SCM da região oeste do oceano Atlântico tropical ocorre principalmente na área próxima à foz dos rios Amazonas e Pará, especialmente na porção noroeste da foz do rio Amazonas até aproximadamente Cabo Cassiporé. O modelo forçado com maré mostra aumento de SCM ao longo de todo o ciclo sazonal (cerca de 1.2), assim como diminuição da contribuição de advecção zonal para o balanço de SCM da região, reduzindo a componente zonal de oeste e aumentando a componente meridional em direção ao norte.

O presente trabalho verifica os efeitos da ressurgência costeira no gradiente de densidade longitudinal dentro do estuário e, dessa forma, o seu efeito na circulação gravitacional na entrada da Baía de Todos os Santos (BTS), assim como o efeito da circulação gravitacional, já presente na entrada do estuário, na ressurgência que ocorre na plataforma adjacente. Foi utilizado um conjunto de dados de 1 ano de monitoramento da temperatura da água, circulação média, aporte fluvial, e 2 anos de simulação por modelagem numérica da BTS e da plataforma oceânica. Os resultados mostram que a ressurgência tem efeito considerável na regulação do campo termohalino da BTS, tendo intensidade suficiente para acelerar ou estabelecer a circulação gravitacional estuarina. Observa-se ainda que a frequente antecipação da intensificação do fluxo de troca às quedas de temperatura indica que a circulação gravitacional atua como facilitadora do processo de ressurgência costeira na região. Além disso, com base nos resultados obtidos com as simulações numéricas, verifica-se que os eventos de ressurgência costeira são capazes de reestabelecer um gradiente estuarino de densidade em período quando a circulação estuarina foi interrompida.

A construção de imagens sísmicas através da migração reversa no tempo (Reverse Time Migration - RTM), em dados pré-empilhados e no domínio do tempo, requer a correlação cruzada entre o campo de onda da propagação direta da fonte e aquele oriundo da propagação reversa dos receptores. No presente trabalho, além do que é feito convencionalmete, a migração RTM será feita mediante propagação direta do campo de onda da fonte e propagação reversa do campo nos receptores realizadas ao mesmo tempo e, a cada passo de extrapolação, sendo transformadas para o domínio da frequência. Nesse novo domínio a condição de imagem é aplicada e a imagem é construída sem a necessidade de armazenar os instantâneos de propagação direta da fonte. 

Ademais, tais resultados da migração RTM são utilizados como entrada para a migração RTM por mínimos quadrados (Least-Squares Reverse Time Migration - LSRTM) no domínio da imagem. Diversas são as maneiras de fazer LSRTM e obter uma aproximação da inversa da matriz Hessiana para remover o seu efeito na imagem migrada final, sendo esta matriz o operador de desfocalização responsável pelo efeito "borrador" presente na imagem migrada oriunda da migração convencional. Neste trabalho, busca-se calcular filtros de focalização não-stacionários no domínio da imagem que aproximem a Hessiana para então removê-la do dado migrado, resultando numa imagem com melhor qualidade em termo de resolução e iluminação. Assim, parte-se do resultado das migrações RTM no tempo e na frequência para avaliar o resultado da aplicação posterior do LSRTM no domínio da imagem para essas duas entradas distintas. Ademais, demonstra-se aqui ser mais adequado, numa abordagem de mínimos quadrados, estimar o filtro que aproxima a Hessiana para depois estimar a imagem final, ao invés de estimar o filtro que aproxima a inversa da Hessiana e a partir da aplicação deste obter a imagem final. Os resultados aqui obtidos foram gerados utilizando os modelos Marmousi e Pluto, demonstrando-se que a abordagem através de filtros de forma no domínio da imagem consegue produzir resultados superiores aos obtidos com RTM convencional.

A área de transição entre a Província Borborema Meridional Oeste e o Norte do Cráton São Francisco passou por grandes eventos tectônicos na Era Neoproterozoica e sua história tectônica ainda não está completamente esclarecida devido à insuficiência de estudos geotectônicos e geofísicos. Este trabalho tem como objetivo investigar os principais limites dos blocos crustais entre nesta região. A fim de alcançar os objetivos definidos fez-se o uso de dados geofísicos do tipo gravimétrico, magnético, anomalia de geóide e elevação. As extensões laterais foram determinadas através de transformações no campo magnético anômalo, enquanto as profundidades das fontes foram calculadas pelo método An-Euler e por integração de dados de anomalia de geóide e elevação. As profundidades das fontes foram divididas entre três principais camadas dentro da crosta: a) da superfície até 1 km; b) entre 1 e 5 km e c) superiores a 5 km, as fontes possuem índice estrutural variando de 1 a 3 e estão presentes tanto no Cráton São Francisco como na parte transversal da Província Borborema e a oeste do Cinturão Sergipano. Os resultados da espessura crustal mostraram um afinamento crustal no Cinturão Riacho do Pontal com 37,25 km em relação ao norte do Cráton São Francisco, com valores variando de 41,6 km, esses resultados estão em conformidade com dados sísmicos encontrados na literatura. Esses resultados da Moho foram utilizados como informação, a priori, na modelagem direta crustal 3D para obter a distribuição de contraste de densidade em subsuperfície. Os mapas geofísicos revelam estruturas geológicas marcadas por lineamentos com direção preferencial NE-SW, condizentes com as feições oriundas do evento colisional orogênico Brasiliano, além do limite de contato entre o cráton e a Província Borborema Meridional, assim como o limite entre os domínios Pernambuco-Alagoas e o Cinturão: Sergipano e o Riacho do Pontal. A zona de sutura foi identificada a partir de altas assinaturas magnéticas.

Tentativas de obter informações da subsuperfície da Terra, usualmente requerem simulações numéricas acuradas da equação da onda, essenciais nos processos de inversão que em geral têm como objetivo final a construção do modelo de velocidade ou o imageamento sísmico. Nesta tese, são abordados temas que visam tornar tanto a inversão linear, que usa a aproximação de Born como modelagem, quanto a inversão não linear, que usa a equação completa da onda, de maneira mais eficiente ou podem produzir imagens com melhor resolução espacial quando comparadas aos métodos convencionais. No caso da inversão não linear, a questão abordada tratou especificamente de sua  aplicação a uma região reduzida do modelo de velocidades, uma situação comum em que o geocientista está interessado nas variações das propriedades físicas nas proximidades do reservatório, e como essas variações ocorrem em levantamentos seguintes, como nas análises de sísmica 4D, por exemplo. Comparando duas estratégias diferentes para calcular o campo de ondas localmente, notou-se que calcular o campo de ondas localmente de maneira numericamente exata não trouxe mudanças significativas quando comparada a inversão que despreza iterações do campo de onda local com o modelo exterior, sendo mais proveitoso deter-se a implementação mais simples do método de injeção por diferenças finitas. Sobre as questões abordadas para melhorar o desempenho da migração reversa no tempo por mínimos quadrados, foram analisadas duas maneiras de melhorar a resolução atingida, a primeira se concentrou em usar dados de campo direcional em conjunto com os usualmente usados dados de pressão. Dado que o adjunto do operador de modelagem Born quando carrega adequadamente esses dados direcionais, usa a energia do fantasma do receptor durante o imageamento, atenuando o ruído comumente visto em dados com baixa cobertura de receptores. Esta técnica já havia sido aplicada anteriormente para migração RTM convencional e para a inversão da forma de onda, nesta tese encontra-se a extensão dessa abordagem para a migração reversa no tempo por mínimos quadrados. A segunda abordagem proposta para acelerar a convergência da migração reversa no tempo por mínimos quadrados, consistiu em aplicar um otimizador estocástico que leva em conta uma aproximação da Hessiana, e foi originalmente proposto para problemas de aprendizagem de máquina. Neste caso, foi feito uso da biblioteca conhecida como Devito, capaz de gerar código que envolvem a discretização de equações diferencias de maneira eficiente, incluindo o uso de GPUs. Sendo o Devito escrito em na linguagem Python, torna conveniente a adoção de métodos aplicados em áreas populares como o aprendizado de máquina.

As técnicas de imageamento sísmico modernas são computacionalmente caras, demandando bastante espaço de memória para armazenamento de dados, além de possuir um alto tempo de execução. Por via de regra, métodos que envolvem propagação da onda no domínio do tempo, tais como RTM, LSRTM e FWI, requerem que os campos de ondas da propagação direta sejam armazenados ou recalculados. Métodos de reconstrução que se baseiam no armazenamento de campos temporalmente espaçados ou no armazenamento das suas bordas têm sido amplamente utilizados na tentativa de contornar o problema da indisponibilidade de memória.

Compreender o domínio computacional desses campos torna-se fundamental para poder manipulá-lo de forma eficiente e diminuir a quantidade de dados a serem armazenados. Na primeira parte desta tese, propomos uma abordagem capaz de diminuir o consumo de memória e, consequentemente, o tempo de execução. Ao considerarmos a esparsidade do campo de ondas nos tempos iniciais de propagação, nós construímos uma abordagem dinâmica que, a partir de um filtro empírico, mapeia a frente de onda, limitando-a a uma região retangular, de forma que armazenamos apenas os dados dessa região. Ou seja, a abordagem dinâmica tenta aproximar o domínio computacional ao domínio de propagação. Com a abordagem dinâmica, obtivemos ganhos significativos em termos de consumo de memória e tempo computacional quando comparados com a técnica de reconstrução de borda efetiva e RTM convencional. Nós aplicamos a abordagem dinâmica em dados sintéticos realistas 2D e 3D a fim de mostrar o bom funcionamento da técnica, e sua robustez quando aplicada em dados ruidosos. Nos experimentos em dados 2D do modelo Pluto, conseguimos uma economia de memória na média de 28% por tiro, e uma diminuição de 34\% do tempo total de execução. Já nos exemplos numéricos com dados 3D do modelo do sal SEG/EAGE,

a abordagem dinâmica, considerando todos os tiros, obteve uma economia de memória de 19TB que corresponde a 23,73\%. Por outro lado, a abordagem dinâmica foi apenas 8 minutos mais rápida do que a abordagem convencional, visto as limitações inerentes ao filtro empírico 3D.

A propagação da onda em meios atenuantes também tem sido objeto de estudos no campo do imageamento sísmico devido a degradação que os efeitos da atenuação podem causar na imagem da subsuperfície caso não sejam tratados. Entender os fenômenos atenuantes torna-se de fundamental importância para poder derivarmos equações de ondas capazes de efetivamente simulá-los na propagação direta e compensá-los na propagação reversa. Sendo assim, na segunda parte desta tese analisamos diferentes equações visco-acústicas baseadas em diferentes modelos mecânicos de atenuação. Nós derivamos e avaliamos as equações adjuntas à de modelagem direta para cada modelo reológico apresentado. A partir dos sismogramas e campos de ondas, exploramos as principais diferenças entre as equações visco-acústicas de modelagem direta. Já para as equações adjuntas, nós analisamos a partir do resultado das imagens migradas. Dessa forma, concluímos que as equações de modelagem direta e adjunta baseadas no modelo sólido linear padrão (SLS) são as que melhor simulam os fenômenos atenuativos e, consequentemente, produzem uma melhor imagem sísmica migrada.

Sendo assim, propomos uma abordagem multi-parâmetro no contexto da aproximação de Born para equação SLS, perturbando o inverso do módulo de bulk e a magnitude do fator de qualidade. Métodos de migração mínimos quadrados em meios visco-acústicos (Q-LSRTM) têm sido vastamente utilizados para melhorar a resolução das imagens sísmicas. Entretanto, esses métodos consideram que apenas os parâmetros relacionados à velocidade são os que caracterizam a refletividade da subsuperfície, obtendo apenas uma única informação do meio físico. Nossa abordagem multi-parâmetro permite conjuntamente estimar modelos de refletividade relacionados à velocidade e ao fator de qualidade, produzindo duas informações a respeito do meio geológico. Para isso, nós derivamos uma equação de modelagem Born multi-parâmetro, a respectiva equação adjunta e as formulações dos respectivos gradientes. Assim, construímos um esquema Q-LSRTM multi-parâmetro (M-QLSRTM) capaz de produzir imagens de refletividades de alta resolução, tanto com respeito ao inverso do módulo de bulk, quanto à magnitude do fator de qualidade.

O processamento de dados sísmicos terrestres 3D é sempre um grande desafio para a indústria de petróleo, constitui tema atual, relevante e aberto a contribuições. Dentre os principais problemas no fluxo de processamento destaca-se os erros estáticos, obtenção do campo de velocidade e atenuação de ruídos, em específico o ground roll e a migração dos gathers em profundidade. Como produto dessa tese, desenvolvemos novas metodologias e algoritmos que contribuem para melhorar o fluxograma de processamento sísmico terrestre 3D e por consequência a imagem sísmica final. A primeira contribuição está associada à definição de picking de primeira quebra em dados sísmicos terrestres 3D utilizando o algoritmo Dynamic Time Warping (DTW). Nessa etapa, o algoritmo DTW que utiliza da similaridade entre os traços sísmicos, calculados a partir de uma matriz de custo acumulado, identifica a primeira quebra no sismograma com base em uma semente pré definida pelo analista. O método foi aplicado no cubo sísmico Polo-Miranga localizado na Bacia Sedimentar do Recôncavo e no cubo sísmico do Blackfoot (localizado em Alberta, Canadá). Os resultados foram satisfatórios para todo o range de offsets dos dados sísmicos. Além disso, os cálculos estáticos também foram efetuados e os resultados se mostraram consistentes pois atenuou as distorções temporais presentes nos traços sísmicos causados pela variação topográfica e da espessura da zona de baixa velocidade. A segunda contribuição está associada a estimativa de perfis de velocidades sísmicas a partir da decomposição de perfis de vagarosidade utilizando a Média Móvel Exponencial Adaptada (MMEA) e Singular Spectral Analysis (SSA). Foram utilizados 9 poços para adensar o modelo de velocidade do cubo sísmico Polo-Miranga. Para suavização do perfil de vagarosidade a partir do MMEA foi utilizado um fator de suavização α = 0.025. Já com o método SSA, o perfil foi decomposto em três componentes e apenas a primeira foi utilizada. Os resultados, ilustrados em slices temporais do cubo sísmico, destacaram uma melhor resolução dos refletores além do aparecimento de novas reflexões antes mascaradas pelo correção ineficaz do normal moveout. A terceira contribuição está associada a atenuação de ruídos. Foi desenvolvido um método que aplica a Decomposição em Valores Singulares (SVD) no domínio do tempo e da frequência, utilizando correlações espaciais multidirecionais em cross-spreads para atenuação do ground roll. O cubo sísmico Polo-Miranga, por possuir geometria ortogonal, foi utilizado para obtenção dos resultados. O método, além de atenuar o ground roll, preservou, destacou, e melhorou a continuidade lateral dos refletores sísmicos, aumentando a razão sinal/ruido do dado. Os resultados são ilustrados no domínio do cross-spread, inlines e crosslines do cubo sísmico.

Esta dissertação aplica as análises espectral e fractal em séries climatológicas e as análises de agrupamento e discriminante em perfis geofísicos de poços. O primeiro caso teve como objetivo estudar a dinâmica climática da região sul de Moçambique, especificamente para determinar a periodicidade, persistência, tendência e variabilidade a longo termo das series de precipitação e de temperaturas extremas do período de 1960-2018. Os resultados das análises são relacionados com as atuais observações e projeções globais do clima constantes no quinto relatório de avaliação do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC-AR5) sobre a região da África Austral que inclui Moçambique. Em geral, o sinal de mudança climática em Moçambique é visível, e as tendências convergem para aquelas reportadas pelo IPCC-AR5. A aplicação das análises de agrupamento e discriminante em perfis de poços teve como objetivo determinar o perfil litológico e contatos fluidos em reservatórios. Foram utilizados dados de perfis de cinco poços perfurados sobre a Bacia sedimentar do Rovuma - Moçambique. Para a discriminação, um poço de referência foi escolhido para treinamento, e as funções obtidas a partir deste são aplicadas aos restantes poços. O processo classificatório foi desmembrado em três fases principais. Os dois métodos foram aplicados de forma paralela e os resultados são confrontados em cada fase classificatória. De modo geral os dois métodos convergiram na definição litológica e na identificação dos fluidos. Os reservatórios da região são predominantemente saturados de gás.

Os métodos de assimilação de dados são peças fundamentais da oceanografia operacional e têm forte impacto na previsibilidade dos modelos oceânicos, tendo em vista que eles produzem as condições iniciais dos modelos previsores. O presente trabalho enfoca o desenvolvimento desses métodos e da oceanografia operacional no Brasil no contexto da Rede de Modelagem e Observação Oceanográfica (REMO). Na primeira parte do trabalho, ênfase é dada à diferentes estratégias para assimilar dados de perfis verticais de temperatura (T) e salinidade (S). Na segunda parte, ênfase é dada na construção e aplicação de um Filtro de Kalman por Conjuntos. Perfis hidrográficos de TS são cruciais para se restringir a estrutura termohalina de modelos oceânicos. Para o modelo oceânico Hybrid Coordinate Ocean Model (HYCOM) pode-se realizar assimilação destes dados em suas coordenadas originais (coordenada Z) ou projetar as observações para as coordenadas verticais do modelo (isopicnal). Estas duas formas foram comparadas assimilando dados de TS dos perfiladores ARGO no HYCOM a cada três dias durante seis anos. Três experimentos foram realizados: (i) ARGO_DP com a inovação calculada no espaço vertical do modelo, em coordenada isopicnal, (ii) ARGO_Z com a inovação calculada no espaço das observações, em coordenada Z e (iii) ARGO_ZT idem ao anterior, porém assimilando apenas T. Ambos os esquemas são adequados para a assimilação de perfis hidrográficos, visto que estes reduziram os erros de TS do modelo em relação aos dados do ARGO. Contudo, a análise do ARGO_Z se mostrou mais acurada, apresentou menor erro para a previsão, melhor representação do conteúdo de calor e profundidades das isopicnais do modelo. Consequentemente, obteve uma melhor representação da altura da superfície do mar (ASM) média, das correntes de contorno oeste (CCOs) e um transporte da Corrente do Brasil (CB) mais próximo às referências. Ainda, demonstrou-se a importância da salinidade para a produção de incrementos de maior magnitude e precisos. Uma nova versão do Remo Ocean Data Assimilation System (RODAS) foi implementada capaz de assimilar conjuntamente todas as observações disponíveis e empregando o Ensemble Kalman Filter (EnKF). Esta foi denominada de RODAS_EnKF e comparada com a versão antiga empregando o Ensemble Optimal Interpolation (EnOI), denominada de RODAS_EnOI. O RODAS_EnKF emprega 11 membros, com perturbação do vento e das observações. Em ambos os experimentos foram assimilados conjuntamente dados de perfis hidrográficos, temperatura da superfície do mar (TSM) e topografia dinâmica absoluta (TDA) a cada dez dias durante sete meses. Foi observada uma boa representação, horizontal e vertical, do espalhamento dos membros do RODAS_EnKF ao final da integração e a média dos erros de cada membro foi maior do que o erro da média dos membros, não ocorrendo divergência do filtro. O RODAS_EnKF representou melhor a TSM e a salinidade, e o RODAS_EnOI a ASM e a temperatura. Para esta, verificou-se uma tendência do RODAS_EnOI em esfriar o modelo e o RODAS_EnKF em esquentar. Ambos produziram bons impactos na energia cinética turbulenta e nas CCOs, com o RODAS_EnKF apresentando resultados ligeiramente melhores. Assim, o RODAS_EnKF foi implementado com sucesso não ocorrendo divergência do filtro e com a média dos erros de cada membro sendo sempre maior do que o erro da média dos membros. Entretanto é necessário o aumento do número de membros e a implementação de um esquema híbrido de assimilação, combinando a matriz de covariância do RODAS_EnOI com a do RODAS_EnKF, para aprimorar os impactos.

O atual interesse em explorar reservatórios não convencionais na Bacia do Recôncavo, de vido ao seu alto potencial em gás de folhelho, busca superar obstáculos devido a baixa razão sinal/ruı́do dos dados sı́smicos. Para isso deve-se realizar um processamento sı́smico ótimo para reservatórios de gás de folhelho, sendo este o objetivo do trabalho. Para otimizar a
resolução dos dados, alguns métodos de filtragem são introduzidos durante as etapas do processamento sı́smico. Entre as técnicas de filtragem apresentadas, encontra-se o Singular Spectrum Analysis que baseado na decomposição SVD, tem como objetivo atenuar a presença do ruı́do de baixa-frequência, o ground roll, e a deconvolução, cujo objetivo é evidenciar altas
frequências, resultando em maior resolução principalmente na região mais rasa dos dados. Após o processamento sı́smico busca-se caracterizar regiões contendo possı́veis reservatórios de shale gas. Para isso pode-se aproveitar informações de poços realizando amarrações sı́smica-poço. Entretanto, em algumas regiões, a identificação dos padrões sı́smicos relacionados ao shale gas não é clara, por isso a utilização dos atributos sı́smicos podem ser utilizados para diminuir incertezas e suposições, permitindo uma melhor interpretação das regiões de interesse. Para realização deste trabalho serão utilizados os softwares de proces-
samento Seisspace, Seismic Unix, a linguagem de programação Fortran, e o software DUG Insight para a etapa de amarração sı́smica-poço.

O Brasil possui em seu território 7 estruturas de impacto comprovadas até o momento. A estrutura de impacto de Santa Marta se localiza a sudoeste do Estado do Piauí, no município de Corrente. Trata-se de uma estrutura de impacto do tipo complexa, com cerca de 10 km de diâmetro e núcleo soerguido estimado em 3,5 km. A estrutura tem idade estimada entre 93 e 100 Ma, sendo formada em um cenário geológico complexo, onde as rochas mesozóicas da Bacia Sanfranciscana se sobrepõem às sequências da Bacia Paleozóica do Parnaíba. Nesse contexto, entender sua estratigrafia e seu processo de formação é um grande desafio. O presente trabalho visou a caracterização das unidades geológicas de Santa Marta a partir do emprego de dados magnetotelúricos. Tais dados magnetotelúricos de banda larga foram coletados ao longo de dois perfis, os quais foram analisados por meio de inversões 1D e 3D. Os resultados mostram que a bacia anular oeste é caracterizada por rochas identificadas como rochas da Bacia Sanfranciscana (r > 50 Wm) e brechas (r > 800 Wm) resultantes do evento de impacto. Sob essa camada, são observadas unidades com resistividade ligeiramente menores na faixa de 100 - 800 Wm provavelmente relacionadas ao embasamento da Bacia do Parnaíba. Sua região central é caracterizada pela descontinuidade do embasamento e um pico de anomalia Bouguer. Tais características estão possivelmente relacionadas com falhas resultantes do soerguimento da elevação central, e podem indicar a localização e o diâmetro da elevação central, estimado cerca de 4 km. Por fim, a bacia anular a leste é caracterizada por baixos valores de resistividade na faixa de 5 a 100 Wm, que são identificados com as rochas da Bacia do Parnaíba e pela presença de um corpo condutor de origem desconhecida, mas muito provavelmente não associado ao impacto. Os resultados demonstram a grande complexidade da estrutura de Santa Marta em função do mapeamento proposto, e a distribuição das anomalias mostra que, apesar da estrutura ser circular, a geologia não se distribui simetricamente como esperado. Pelo contrário, as anomalias mostram que Santa Marta é uma estrutura de impacto assimétrica, o que a grosso modo pode ter relação com o ângulo de impacto.

O presente trabalho propõe uma interpretação dos dados magnetotelúricos adquiridos na região da Ilha de Itaparica, Bahia, Brasil, região limite entre as Bacias do Recôncavo e Camamu. Numa fase anterior ao processamento desses dados, esta pesquisa propõe sua filtragem baseada nas premissas da análise espectral singular e diretamente na sua série temporal. Essa filtragem foi realizada em dois estágios complementares: decomposição da série temporal inicial e reconstrução da série original decomposta. Um modelo sintético bidimencional (2-D) foi gerado para testar a eficiência desse filtro, que se mostrou satisfatório tanto em aplicações sintéticas, quanto em dados reais. A partir da filtragem, processamento e inversao 2-D dos dados de resistividade aparente e fase em duas direções ortogonais (modos TE e TM), foi possível realizar uma análise qualitativa das seções invertidas nos permitindo identificar a distribuição estrutural e sedimentológicas da região estudada. Além da identificação da Falha da Barra, que marca o limite entre as duas bacias citadas, a seção final interpretada sugere um regime estrutural caracterizado por um sistema de falhas que acredita-se estar ligadas ao reflexo da zona de transferência com inversão de polaridade entre as direções de mergulho da Falha de Salvador e Falha da Barra.

A quebra das marés baroclínicas não lineares que se propagaram em direção à Plataforma Noroeste da Austrália (PNA), durante o final do inverno de 2013, foi detalhada através de uma abordagem empírica de observações in situ. Os eventos de onda suportaram o agrupamento das observações em duas categorias distintas: (1) pré- e (2) pós-quebra da onda. Verificou-se que a transição de (1) para (2) foi caracterizada pelo aumento da inclinação não linear e declínio da dispersão, dois coeficientes que parametrizam os efeitos não lineares na equação de Korteweg-de Vries (KdV). Desta forma, um critério para quebra de onda a partir do parâmetro adimensional que relaciona esses termos, < 1, foi proposto. No primeiro grupo, a parte traseira da maré baroclínica foi inicialmente composta por uma série de sólitons de depressão, então essas formas de onda de alta frequência foram fundidas na face posterior da onda longa, a qual se inclinou e formou um bore de empolamento à medida que diminui. No segundo, como declina abaixo da unidade, a onda quebra e múltiplos boluses turbulentos são produzidos na porção traseira da onda. A cinemática do campo de onda, tomada em conjunto com vários parâmetros empíricos adaptados de soluções numéricas para sólitons de depressão, sugeriu que essas feições turbulentas resultam de quebra do tipo colapsante-mergulhante e que os boluses desenvolveram núcleo aprisionado. Esse resultado explica os fortes eventos de mistura diapicnal e transporte de água e material para dentro da costa, observados durante o final do inverno. De acordo com a literatura, este tipo de evento nunca foi observado durante os meses de verão para a região, contrapondo sugestões preconcebidas de que o campo de ondas internas é de importância secundária na dinâmica da PNA nos meses de inverno. Com base nos resultados, foi proposto um ajuste do critério de localização de quebra para as marés baroclínicas, o que produziu um prognóstico que foi confirmado empiricamente através dos perfis medidos pelo glide

Migração reversa no tempo (Reverse Time Migration - RTM ) tem como base a solução da equação de onda e pode ser definido como adjunto do operador de modelagem. A imagem é gerada a partir da correlação cruzada entre a propagação direta do campo da fonte e a progração reversa do campo do receptor. RTM tem o poder de imagear estruturas complexas sem limitação em relação ao mergulho das estruturas. Este tipo de migração é muito usado para imagear áreas de alta complexidade, com forte contraste de velocidade e mergulhos com alta inclinação. Artefatos de migração e iluminação irregular motivaram o surgimento do conceito de migração por mínimos quadrados (Least Squares Migration - LSM ). O objetivo é aprimorar ainda mais o resultado do imageamento, minimizando o resíduo entre o dado calculado e o observado através de uma inversão linear iterativa. Contudo, a LSM tem um alto custo computacional, para cada iteração é necessário uma modelagem e duas migrações. Neste trabalho propômos a utilização de um filtro que funciona como um precondiciona-mento nos domínios do dado e da imagem possibilitando resolver o problema dos mínimos quadrados em apenas uma iteração. Primeiro foi aplicado um filtro de Wiener que utiliza a
expansão de Taylor para contornar o problema de estabilidade gerado por causa da divisão por zeros. O objetivo é usar este filtro para aproximar o dado calculado ao dado observado de forma estável. A partir desse resultado, utilizamos um filtro iterativo no domínio F-k que correlaciona a imagem migrada bruta com a refletividade, em prol de atingir uma imagem final equivalente a uma migração por mínimos quadrados iterativa convencional. A combinação dos dois métodos foi testada usando o modelo de velocidades Marmousi, o qual possui alta complexidade estrutural e forte contraste de velocidade, com o objetivo de ter uma imagem final com menos artefatos e melhor continuidade das camadas. O filtro F-k iterativo pode funcionar também como uma técnica para melhorar a razão sinal/ruído usando apenas a imagem migrada bruta. Foi testado ambas técnicas usando o modelo Marmousi. O filtro foi testado também no modelo Pluto, cuja complexidade se assemelha ao modelo anterior, com complexas estruturas salinas.

O presente trabalho mostra como as alterações climáticas nas últimas 5-6 décadas no Recôncavo Baiano (NE Brasil) impactaram no campo de salinidade da Baía de Todos os Santos (BTS). Foi utilizado um conjunto de dados de mais de 50 anos de monitoramento do aporte hídrico fluvial e atmosférico e da temperatura do ar regional, 7 anos simulação por modelagem numérica da BTS e da plataforma oceânica, e 3 anos de observações do campo de salinidade, os quais serviram para estimar a salinidade média superficial da BTS nos últimos 50 anos. Tendências temporais significativas foram identificadas e quantificadas com base nos métodos estatísticos de Mann-Kendall e Sen's Slope. Os resultados mostram que nas últimas 5-6 décadas existiu uma tendência de aridificação do clima regional. O clima da BTS tornou-se progressivamente menos úmido e mais quente. Os três principais rios afluentes à BTS, rios Paraguaçu, Jaguaripe e Subaé, apresentaram respectivamente redução das vazões médias anuais em 62% , 72% e 24 chuva foi reduzido em 24% dos valores climatológicos (1988-2017). O volume anual de % (Salvador), 29 % (Cruz das Almas) e 50 % (Feira de Santana) da climatologia. A diminuição das chuvas e vazões fluviais resultaram em um decréscimo médio total de 100m 3 /s (57% do valor climatológico) do aporte hídrico médio anual à BTS. Foi observado um aumento da temperatura média do ar regional de 0,75 temperaturas máximas do ar (Salvador = +1,25◦ C ). ◦C , especialmente das Tendência de aridificação regional gerou um acréscimo médio de 0,6 g/kg da salinidade superficial da BTS, com valores superiores a 1,0 g/kg para setores mais internos. Condições hipersalinas na baía iniciaram-se na década de 1990. A região de origem da hipersalinidade ocorre no setor nordeste da BTS, o qual se mostra um local adequado para a identificação prévia de eventos de hipersalinização. Atualmente, a amplitude média de variação sazonal da salinidade da coluna d'água do corpo central da BTS oscila entre 1,5 g/kg (entrada da baía) a 4,0 g/kg (noroeste da baía). O campo de salinidade da BTS é integralmente impactado por episódios de altas descargas do rio Paraguaçu no verão. Os resultados sugerem que a tendência de aridificação regional está enfraquecendo a circulação gravitacional e comprometendo a capacidade de troca da baía, aumentando assim os tempos de residência e de descarga.

A variabilidade da Circulação de Revolvimento Meridional do Atlântico (CRMA) e o Transporte Meridional de Água Doce (Mov) em 24 N, 11 S e 30 S, simulado com o modelo GFDLCM3, sob o histórico (1860-2005) e cenários RCP 4.5 e RCP 8.5 (2006-2100) são examinados. Os resultados são comparados com a climatologia e observações com o intuito de encontrar vieses de salinidade que comprometam a previsão deste modelo sobre o estado do clima futuro. O índice da CRMA mostra uma variabilidade predominantemente decenal, assim o como em 24 N. Já no Atântico Sul, o sinal sazonal é mais proeminente. A magnitude de o Mov varia consideravelmente entre as latitudes, com este aumentando em 24 N, praticamente estável em 11 S e dimunuindo em 30 S. Tal padrão é seguido de um enfraquecimento da CRMA independente da latitude até o final do século 21, indicando que uma redução do Mov no sul do Atlântico Sul e aumento no Atlântico Norte são potenciais causadores da desestabilização da CRMA. No entanto, o modelo e as observações discordam em relação à estabilidade da CRMA com o primeiro exibindo um regime mono-estável de circulação e o segundo bi-estável. Sob o cenário RCP 4.5, o enfraquecimento até 2100 é de 47% da média histórica individual do modelo, enquanto que sob o RCP 8.5, este enfraquecimento, para o mesmo período é de 53% da média histórica. Os mapas de função de corrente revelam não somente o enfraquecimento da CRMA, como também um enraseamento da circulação, sugerindo um aumento no conteúdo de água doce da Água Antártica de Fundo (AAF). Vieses de salinidade foram encontrados principalmente no Atlântico Sul nos primeiros 1000 metros de profundidade, com os resultados do modelo divergindo significativamente das observações e da climatologia. As possíveis causas para os resultados do Mov e da CRMA, incluindo potenciais mecanismos geradores de vieses são discutidos.

O conteúdo de Carbono Orgânico total (COT) é a medida da quantidade de carbono disponível em um composto orgânico e é parâmetro essencial na avaliação de rochas potencialmente geradoras de hidrocarbonetos. O uso de perfis geofísicos de poços na avaliação da geoquímica é uma técnica importante, não apenas por sua utilidade como uma varredura rápida para a identificação de tais rochas, mas também pela sua capacidade de identificar o teor de COT dessas rochas. Os perfis geofísicos podem ser usados para identificar intervalos de rochas geradoras, nos primeiros estágios da perfuração do poço. Consequentemente, os registros utilizados para avaliações de rochas fonte e cálculo do COT comumente inclui os perfis de densidade, sônico, raios gama, neutrônico e resistividade, através dos diversas técnicas amplamente difundidas. Neste trabalho, uma suíte de perfis geofísicos de poços e dados de COT medidos em laboratório, da Bacia de Santos, foram utilizados para a obtenção de perfis de COT, de maneira contínua, ao longo de todo o intervalo perfilado, de modo que seja possível identificar as rochas potencialmente geradoras onde não há dado de COT medido. Em vista da abundância de dados de COT medidos em formações arenosas, foi possível fazer predições nestas regiões também, com interesse meramente científico, uma vez que o conteúdo de COT não é parâmetro de interesse em reservatórios convencionais (arenitos e calcarenitos, por exemplo). Três algoritmos foram aplicados e comparados entre si, dentre eles a clássica regressão linear múltipla (RLM), além do support vector machine (SVM) e random forest (RF). Por fim, retornou-se a média aritmética simples dos resultados dos três algoritmos. Apesar da regressão linear múltipla ser um algoritmo muitas vezes subestimado frente a outros algoritmos mais complexos, apresentou resultados interessantes nesta pesquisa, com os menores erros em rochas argilosas e o segundo menor erro em rochas arenosas (atrás do SVM). No entanto, uma avaliação mais fria mostra que a RLM exibe valores extrapolados em regiões onde os algoritmos SVM e RF saem-se melhor, além de ser menos plástico na capacidade de adaptar-se à variabilidade dos valores de COT dentro de cada litologia.

Atualmente os reservatórios não convencionais tornaram-se muito atrativos para a industria, entre os não convencionais existe o shale gás (gás presente em folhelho). O objetivo deste trabalho é, através do estudo de atributos sísmicos em um cubo processado, obter uma região de interesse, o Sweet Spot . Para tanto foi realizado um processamento sísmico composto por um fluxograma simples de processamento e uma analise dos atributos de frequência média, COT e TecVA. A analise de COT foi obtida através de uma relação linear entre impedância acústica e COT, calculada utilizando o método Total Least Square (mínimos quadrados totais) para minimização do erro em ambas as dimensões. Neste Trabalho foi utilizado o cubo de aquisição sísmica 3D 0026 CEXIS da Bacia do Recôncavo e 14 poços que foram utilizados para linearização do COT. Na literatura, espera-se para reservatórios não convencionais valores de 4 % de COT, em uma região de hidrocarbonetos maturados. Com o estudo realizado foi possível identificar uma região de interesse de exploração, porem com grandes ressalvas à qualidade dos resultados obtidos comparados com o que é informado pela literatura, fazendo uma consideração para regiões de 1 % de COT.

A Bacia do Recôncavo consiste em um aulacógeno desenvolvido a partir da abertura do Supercontinente Gondwana, fenômeno que culminou na formação do Oceano Atlântico sul. Situada na Bahia, a bacia foi a primeira a produzir hidrocarbonetos em território nacional. O trabalho consistiu no processamento de uma linha sísmica situada na região nordeste da Bacia do Recôncavo, na amarração de dois poços e na interpretação sismoestratigráfica sob à ótica da estratigrafia de sequências aplicada a bacias rift . Sendo um dado sísmico ruidoso, diversos métodos de filtragem foram utilizados para gerar a seção empilhada, a qual foi posteriormente migrada por Kirchhoff pós-stack . Dentre as principais etapas do processamento, destacam-se o método SVD no domínio F-X para atenuar a onda direta, o método SVD traço a traço para atenuação do ground-roll e a deconvolução preditiva multicanal, os quais contribuíram significativamente para uma maior continuidade e individualização dos refletores na seção sísmica. A interpretação sismoestratigráfica foi realizada tendo como base o modelo de Prosser (1993) - uma adaptação da estratigrafia de sequências para bacias rift - o qual considera que a tectônica, e não a eustasia, é o principal fator controlador da relação entre taxa de rift a tectônica controla o movimento da linha de costa e os padrões de empilhamento. Desta maneira, a sequência rift é dividida em trato de sistemas tectônicos de início de rift , de clímax de rift e de final de rift , cada um acomodação e aporte sedimentar. Ou seja, em bacias associado a um estágio distinto do rifteamento. Contribuíram para a interpretação sismoestratigráfica os dados de dois poços próximos à linha, os quais foram amarrados e cujos perfis de raio gama foram a base para identificar as superfícies estratigráficas que separam os tratos de sistemas tectônicos.

A tomografia sísmica é utilizada em geofísica de reservatórios como um importante método para o imageamento da região de interesse em alta resolução. Nesse contexto se destaca a tomografia de difração, que utiliza a forma de onda ao invés de tempos de trânsito. A clássica aproximação de Born, utilizada na tomografia de difração monocromática na condição de espalhamento fraco, apresenta como limitação a necessidade do conhecimento prévio da velocidade de background. Nessa tese são propostas abordagens de inversão tomográfica, com formalismo matricial, utilizando a aproximação de Born. Tais abordagens são de natureza iterativa, onde o campo de velocidade de background é atualizado em cada iteração, porém não é necessário o conhecimento do background verdadeiro. Além do processo iterativo, pode-se optar em usar uma única frequência, ou várias frequências em cada inversão. Na primeira abordagem, é utilizada uma única frequência, que é mantida constante. Na segunda, em cada iteração são utilizadas simultaneamente várias frequências, que também são mantidas constantes. Na terceira, além da velocidade de background, a frequência de trabalho também é atualizada. Finalmente, na última abordagem, as múltiplas frequências utilizadas simultaneamente, são atualizadas iteração a iteração. O papel da frequência nas diferentes abordagens foi resumido de um modo comparativo para cada modelo utilizado, evidenciando a abordagem que apresentou menores erros RMS do modelo estimado quando comparado ao modelo verdadeiro. A inversa generalizada foi implementada através da decomposição por valores singulares, e o mau condicionamento da matriz tomográfica foi atenuado utilizando a regularização por matrizes de derivada. Por seu turno, a regularização demanda a busca de um parâmetro ótimo, que foi obtido através das técnicas de validação cruzada generalizada e Regińska. Foi também utilizado o método de Barbieri para uma avaliação qualitativa das inversões, onde pode-se identificar as regiões dos modelos utilizados onde a inversão foi menos satisfatória. As abordagens propostas foram testadas em dois modelos sintéticos: o primeiro contendo uma camada inclinada e um paleocanal, com geometria de aquisição poço a poço, e o segundo apresentando maior complexidade, com duas almofadas de sal entre diferentes camadas sobrepostas em uma geometria de reflexão e sendo os dados contaminados com ruído gaussiano nos dois casos. O processo iterativo proposto gerou resultados com menores erros de parâmetro de modelo, velocidade e dado. Além disso, foi realizada uma inversão pela aproximação de Born utilizando a modelagem por diferenças finitas em modelos de teste e posteriormente essa técnica foi utilizada em uma inversão integrada utilizando a tomografia de difração seguida de uma inversão de forma de onda completa dos modelos apresentados, resultando uma recuperação satisfatória do modelo verdadeiro sem o conhecimento prévio da velocidade de background.