Caruzzo, Amaury; Belderrain, Mischel Carmen Neyra; Fisch, Gilberto; Young, George; Hanlon, Christopher; Verlinde, Johannes

doi:10.1590/0102-778632120160045

Amaury Caruzzo Autor de correspondência: Amaury Caruzzo, amaury.caruzzo@mail.mcgill.ca, acaruzzo@gmail.com.

Department of Atmospheric & Oceanic Sciences, McGill University, Montreal, QC, Canada.

Mischel Carmen Neyra Belderrain

Departamento de Gestão e Apoio à Decisão, Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, SP, Brasil.

Gilberto Fisch

Departamento de Ciências Atmosféricas, Instituto de Aeronáutica e Espaço, São José dos Campos, SP, Brasil.

George Young

Department of Meteorology and Atmospheric Science, Pennsylvania State University, University Park, PA, United States of America.

Christopher Hanlon

Department of Meteorology and Atmospheric Science, Pennsylvania State University, University Park, PA, United States of America.

Johannes Verlinde

Department of Meteorology and Atmospheric Science, Pennsylvania State University, University Park, PA, United States of America.

Autor de correspondência: Amaury Caruzzo, amaury.caruzzo@mail.mcgill.ca, acaruzzo@gmail.com.

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Figura 1
Foguete VLS-1 próximo a TMI.

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Figura 2
Hierárquica do modelo de decisão com os respectivos pesos entre as variáveis.

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Figura 3
Proposta do modelo de decisão para o estudo de caso.

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Figura 2
Hierárquica do modelo de decisão com os respectivos pesos entre as variáveis.

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Figura 3
Proposta do modelo de decisão para o estudo de caso.

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Figura 4
Função IDM global para as três condições meteorológicas.

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Figura 5
Variação do idm parcial da AS para os quatro critérios meteorológicos.

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Figura 6
Novos IDM globais da AS com a modificação dos pesos para os quatro critérios meteorológicos.

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Tabela 1
Limites meteorológicos de cada critério do estudo de caso.

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Tabela 2
Classificação do perigo meteorológico a partir dos valores dos LMs.

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Tabela 3
Relação dos potenciais cenários meteorológicos e os respectivos valores referência do IDM máximo.

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Tabela 4
Relação dos portfólios de mitigação de acordo com os cenários e o valor do IDM máximo correspondente.

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Tabela 5
Características das condições meteorológicas utilizadas no estudo de caso.

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Tabela 6
IDMs globais para as três condições meteorológicos do estudo de caso e a respectiva recomendação de portfólio de mitigação em intervalos a cada 3 h.

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Tabela 7
Atitude do usuário em relação às variações nas probabilidades e nos prazos de validade da informação meteorológica.

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Chuva Vento Relamp Campo elétrico Peso entre critérios 0,35 0,25 0,25 0,15

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Parâmetros da informação meteorológica (observação + previsão de tempo) prazo de validade (h) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 probabilidade (%) 100 100 95 90 85 80 75 70 70 I(t) 1 0,9546 0,8183 0,6819 0,5455 0,4092 0,2728 0,1365 0,0001 I(p) 1 1 1 1 1 0,9228 0,8458 0,7689 0,7689

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Condição Meteorológica - Otimista (O) prazo de validade (h) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 probabilidade (%) 100 100 95 90 85 80 75 70 70 chuva (mm h−1) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 vento (m s−1) 24 16 12 10 9 8 8 7 6 relâmpago (km) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 campo elétrico (kV m−1) 0,2 0,3 0,0 0,2 0,2 0,3 0,2 0,1 0,2

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Índice ‘n’ (Otimista) I(r) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I(w) 0,5330 0,7997 0,9330 1 1 1 1 1 1 I(l) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I(ef) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 idm parcial idm(r) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 idm(w) 0,5330 0,8043 0,9394 1 1 1 1 1 1 idm(l) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 idm(ef) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 IDM-O 0,8833 0,9511 0,9848 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 Portfolio M2 M2 M2 M1 M1 M1 M1 M1 M1

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Condição Meteorológica - Intermediária (M) prazo de validade (h) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 probabilidade (%) 100 100 95 90 85 80 75 70 70 chuva (mm h−1) 8 6 6 5 4 4 5 5 10 vento (m s−1) 20 18 14 16 20 22 20 18 15 relâmpago (km) 95 80 80 75 70 71 60 55 55 campo elétrico (kV m−1) 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,7 0,7 0,8 0,7

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Índice ‘n’ (Intermediária) I(r) 0,6319 0,7372 0,7372 0,7898 0,8425 0,8425 0,7898 0,7898 0,5267 I(w) 0,6663 0,7330 0,8663 0,7997 0,6663 0,5997 0,6663 0,7330 0,8330 I(l) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I(ef) 0,6664 0,6664 0,6664 0,6664 0,6664 0,8331 0,8331 0,6664 0,8331 idm parcial idm(r) 0,6319 0,7432 0,7623 0,8265 0,8836 0,9032 0,8990 0,9319 0,9960 idm(w) 0,6663 0,7391 0,8791 0,8346 0,7536 0,7540 0,8397 0,9135 0,9986 idm(l) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 idm(ef) 0,6664 0,6741 0,6982 0,7245 0,7536 0,8974 0,9198 0,8919 0,9986 IDM-M 0,7377 0,7960 0,8413 0,8566 0,8607 0,8892 0,9126 0,9383 0,9981 Portfolio M3 M3 M3 M2 M2 M2 M2 M2 M2

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Condição Meteorológica - Pessimista (P) prazo de validade (h) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 probabilidade (%) 100 100 95 90 85 80 75 70 70 chuva (mm h−1) 10 8 6 10 7 5 5 5 10 vento (m s−1) 14 15 15 15 22 22 20 18 15 relâmpago (km) 45 40 30 25 15 10 8 5 0 campo elétrico (kV m−1) 0,7 0,8 0,9 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,8 Índice ‘n’ (Pessimista) I(r) 0,5267 0,6319 0,7372 0,5267 0,6846 0,7898 0,7898 0,7898 0,5267 I(w) 0,8663 0,8330 0,8330 0,8330 0,5997 0,5997 0,6663 0,7330 0,8330 I(l) 0,8750 0,7500 0,5000 0,3750 0,1250 0 0 0 0 I(ef) 0,8331 0,6664 0,4997 0,6664 0,4997 0,3330 0 0 0 idm parcial idm(r) 0,5267 0,6404 0,7623 0,6091 0,7670 0,8709 0,8990 0,9319 0,9960 idm(w) 0,8663 0,8368 0,8489 0,8621 0,7043 0,7540 0,8397 0,9135 0,9986 idm(l) 0,8750 0,7557 0,5477 0,4839 0,3537 0,3855 0,5196 0,6761 0,9916 idm(ef) 0,8331 0,6741 0,5474 0,7245 0,6305 0,5901 0,5194 0,6761 0,9916 IDM-P 0,7446 0,7234 0,6981 0,6584 0,6275 0,6782 0,7324 0,8250 0,9949 Portfolio M3 M3 M3 M4 M4 M3 M3 M3 M2

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Peso Critério meteorológico IDM-M IDM-r IDM-w IDM-l IDM-ef chuva 0,35 0,70 0,10 0,10 0,10 vento 0,25 0,10 0,70 0,10 0,10 relâmpago 0,25 0,10 0,10 0,70 0,10 campo elétrico 0,15 0,10 0,10 0,10 0,70

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Parâmetros da informação meteorológica (observação + previsão de tempo) prazo de validade (h) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 probabilidade (%) 100 100 95 90 85 80 75 70 70 I(t) 1 0,9546 0,8183 0,6819 0,5455 0,4092 0,2728 0,1365 0,0001 I(p) 1 1 1 1 1 0,9228 0,8458 0,7689 0,7689

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Condição Meteorológica - Intermediária (M) chuva (mm h−1) 8 6 6 5 4 4 5 5 10 vento (m s−1) 20 18 14 16 20 22 20 18 15 relâmpago (km) 95 80 80 75 70 71 60 55 55 campo elétrico (kV m−1) 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,7 0,7 0,8 0,7 Índice ‘n’ (Intermediária) I(r) 0,6319 0,7372 0,7372 0,7898 0,8425 0,8425 0,7898 0,7898 0,5267 I(w) 0,6663 0,7330 0,8663 0,7997 0,6663 0,5997 0,6663 0,7330 0,8330 I(l) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I(ef) 0,6664 0,6664 0,6664 0,6664 0,6664 0,8331 0,8331 0,6664 0,8331 idm parcial idm(r) 0,6319 0,7432 0,7623 0,8265 0,8836 0,9032 0,8990 0,9319 0,9960 idm(w) 0,6663 0,7391 0,8791 0,8346 0,7536 0,7540 0,8397 0,9135 0,9986 idm(l) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 idm(ef) 0,6664 0,6741 0,6982 0,7245 0,7536 0,8974 0,9198 0,8919 0,9986 IDM Global IDM-M 0,7377 0,7960 0,8413 0,8566 0,8607 0,8892 0,9126 0,9383 0,9981 IDM-r 0,6756 0,7616 0,7913 0,8344 0,8693 0,8974 0,9053 0,9329 0,9970 IDM-w 0,6963 0,7591 0,8614 0,8393 0,7912 0,8079 0,8697 0,9218 0,9985 IDM-l 0,8965 0,9156 0,9340 0,9386 0,9391 0,9555 0,9659 0,9737 0,9993 IDM-ef 0,6963 0,7201 0,7529 0,7733 0,7912 0,8939 0,9178 0,9089 0,9985

(1)

(2)

(3)

(4)

Critério	Unidade	LM₁	LM*	LM₂
Taxa de precipitação (chuva)	mm h⁻¹	1	10,5	20
Velocidade do vento em superfície	m s⁻¹	10	25	40
Ocorrência de relâmpago (distância)	km	50	30	10
Valor do campo elétrico	kV m⁻¹	0,6	0,9	1,2

Nível de perigo meteorológico	Valor do critério (somente relâmpago)	Valor do critério (demais variáveis)
Baixo (θ₁)	x ≥ LM₁	x ≤ LM₁
Médio (θ₂)	LM₁ > x > LM*	LM₁ < x < LM*
Alto (θ₃)	LM* ≥ x > LM₂	LM* ≤ x < LM₂
Extremo (θ₄)	x ≤ LM₂	x ≥ LM₂

Cenário	Observação	IDM máximo
S1 (risco baixo)	todas as variáveis meteorológicas no nível de perigo baixo (condições totalmente favoráveis)	1
S2	1 variável no nível de perigo médio	0,9997
S3	2 variáveis no nível de perigo médio	0,9991
S4	3 variáveis no nível de perigo médio	0,9986
S5 (risco médio)	todas as variáveis meteorológicas no nível de perigo médio	0,9950
S6	1 variável no nível de perigo alto	0,9250
S7	2 variáveis no nível de perigo alto	0,8000
S8	3 variáveis no nível de perigo alto	0,6749
S9 (risco alto)	todas as variáveis meteorológicas no nível de perigo alto	0,5000
S10	1 variável no nível de perigo extremo	0,8500
S11	2 variáveis no nível de perigo extremo	0,6000
S12	3 variáveis no nível de perigo extremo	0,3499
S13 (risco extremo)	todas as variáveis meteorológicas no nível de perigo extremo (condições de evento extremo)	0

Cenário referência	Classe portfólio	Ações de mitigação	IDM limite
S1	M1 (nenhuma ação)	nenhuma ação de mitigação é executada	≤ 1,0000
S3	M2	proteção do VLS e da carga útil com a TMI	≤ 0,9991
S10	M3	suspensão de todas as atividades externas a TMI	≤ 0,8500
S8	M4	suspensão de todas as atividades internas na TMI	≤ 0,6749
S9	M5	evacuação do pessoal próximo ao VLS e da TMI	≤ 0,5000
S12	M6 (todas as ações)	suspensão de todas as atividades no CLA (condição de evento meteorológico extremo)	≤ 0,3499

Condição meteorológica	Características
Otimista (O)	as condições iniciam no cenário S2 e no prazo de 24 h passam para o cenário S1
Intermediário (M)	as condições meteorológicas se mantêm no cenário S4 durante a toda a previsão até o prazo de 24 h
Pessimista (P)	as condições iniciam com o cenário S5 e no prazo de 24 h passam para o cenário S11, caracterizando como um evento meteorológico extremo

	Prazo de validade da informação meteorológica (h)
	0	3	6	9	12	15	18	21	24
IDM-O	0,8833	0,9511	0,9848	1	1	1	1	1	1
portfólio	M2	M2	M2	M1	M1	M1	M1	M1	M1
IDM-M	0,7377	0,7960	0,8413	0,8566	0,8607	0,8892	0,9126	0,9383	0,9981
portfólio	M3	M3	M3	M2	M2	M2	M2	M2	M2
IDM-P	0,7446	0,7234	0,6981	0,6584	0,6275	0,6782	0,7324	0,8250	0,9949
portfólio	M3	M3	M3	M4	M4	M3	M3	M3	M2

Condições informação meteorológica		Atitude do usuário	Descrição da atitude
p (%)	t (h)	Atitude do usuário	Descrição da atitude
≥ 85	≤ 2	confia na informação (alta utilidade)	usuário utiliza a informação meteorológica para tomar decisões e avalia os valores de ‘x’ (variáveis) na seleção de portfólios
85 > p ≥ 20	2 < t ≤ 24	confiança parcial	informação meteorológica tem uma utilidade parcial na decisão, pois os parâmetros ‘p’ e ‘t’ penalizam e reduzem o nível de confiança do usuário
p < 20	t > 24	não confia na informação (baixa utilidade)	usuário não utiliza a informação meteorológica para tomar decisões, independente dos valores de ‘x’ (variáveis)

	Chuva	Vento	Relamp	Campo elétrico
Peso entre critérios	0,35	0,25	0,25	0,15

Parâmetros da informação meteorológica (observação + previsão de tempo)
prazo de validade (h)	0	3	6	9	12	15	18	21	24
probabilidade (%)	100	100	95	90	85	80	75	70	70
I(t)	1	0,9546	0,8183	0,6819	0,5455	0,4092	0,2728	0,1365	0,0001
I(p)	1	1	1	1	1	0,9228	0,8458	0,7689	0,7689

Condição Meteorológica - Otimista (O)
prazo de validade (h)	0	3	6	9	12	15	18	21	24
probabilidade (%)	100	100	95	90	85	80	75	70	70
chuva (mm h⁻¹)	0	0	0	0	0	0	0	0	0
vento (m s⁻¹)	24	16	12	10	9	8	8	7	6
relâmpago (km)	100	100	100	100	100	100	100	100	100
campo elétrico (kV m⁻¹)	0,2	0,3	0,0	0,2	0,2	0,3	0,2	0,1	0,2

Índice ‘n’ (Otimista)
I(r)	1	1	1	1	1	1	1	1	1
I(w)	0,5330	0,7997	0,9330	1	1	1	1	1	1
I(l)	1	1	1	1	1	1	1	1	1
I(ef)	1	1	1	1	1	1	1	1	1
idm parcial
idm(r)	1	1	1	1	1	1	1	1	1
idm(w)	0,5330	0,8043	0,9394	1	1	1	1	1	1
idm(l)	1	1	1	1	1	1	1	1	1
idm(ef)	1	1	1	1	1	1	1	1	1
IDM-O	0,8833	0,9511	0,9848	1,0000	1,0000	1,0000	1,0000	1,0000	1,0000
Portfolio	M2	M2	M2	M1	M1	M1	M1	M1	M1

Condição Meteorológica - Intermediária (M)
prazo de validade (h)	0	3	6	9	12	15	18	21	24
probabilidade (%)	100	100	95	90	85	80	75	70	70
chuva (mm h⁻¹)	8	6	6	5	4	4	5	5	10
vento (m s⁻¹)	20	18	14	16	20	22	20	18	15
relâmpago (km)	95	80	80	75	70	71	60	55	55
campo elétrico (kV m⁻¹)	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,7	0,7	0,8	0,7

Índice ‘n’ (Intermediária)
I(r)	0,6319	0,7372	0,7372	0,7898	0,8425	0,8425	0,7898	0,7898	0,5267
I(w)	0,6663	0,7330	0,8663	0,7997	0,6663	0,5997	0,6663	0,7330	0,8330
I(l)	1	1	1	1	1	1	1	1	1
I(ef)	0,6664	0,6664	0,6664	0,6664	0,6664	0,8331	0,8331	0,6664	0,8331
idm parcial
idm(r)	0,6319	0,7432	0,7623	0,8265	0,8836	0,9032	0,8990	0,9319	0,9960
idm(w)	0,6663	0,7391	0,8791	0,8346	0,7536	0,7540	0,8397	0,9135	0,9986
idm(l)	1	1	1	1	1	1	1	1	1
idm(ef)	0,6664	0,6741	0,6982	0,7245	0,7536	0,8974	0,9198	0,8919	0,9986
IDM-M	0,7377	0,7960	0,8413	0,8566	0,8607	0,8892	0,9126	0,9383	0,9981
Portfolio	M3	M3	M3	M2	M2	M2	M2	M2	M2

Condição Meteorológica - Pessimista (P)
prazo de validade (h)	0	3	6	9	12	15	18	21	24
probabilidade (%)	100	100	95	90	85	80	75	70	70
chuva (mm h⁻¹)	10	8	6	10	7	5	5	5	10
vento (m s⁻¹)	14	15	15	15	22	22	20	18	15
relâmpago (km)	45	40	30	25	15	10	8	5	0
campo elétrico (kV m⁻¹)	0,7	0,8	0,9	0,8	0,9	1,0	1,2	1,4	1,8
Índice ‘n’ (Pessimista)
I(r)	0,5267	0,6319	0,7372	0,5267	0,6846	0,7898	0,7898	0,7898	0,5267
I(w)	0,8663	0,8330	0,8330	0,8330	0,5997	0,5997	0,6663	0,7330	0,8330
I(l)	0,8750	0,7500	0,5000	0,3750	0,1250	0	0	0	0
I(ef)	0,8331	0,6664	0,4997	0,6664	0,4997	0,3330	0	0	0
idm parcial
idm(r)	0,5267	0,6404	0,7623	0,6091	0,7670	0,8709	0,8990	0,9319	0,9960
idm(w)	0,8663	0,8368	0,8489	0,8621	0,7043	0,7540	0,8397	0,9135	0,9986
idm(l)	0,8750	0,7557	0,5477	0,4839	0,3537	0,3855	0,5196	0,6761	0,9916
idm(ef)	0,8331	0,6741	0,5474	0,7245	0,6305	0,5901	0,5194	0,6761	0,9916
IDM-P	0,7446	0,7234	0,6981	0,6584	0,6275	0,6782	0,7324	0,8250	0,9949
Portfolio	M3	M3	M3	M4	M4	M3	M3	M3	M2

	Peso
Critério meteorológico	IDM-M	IDM-r	IDM-w	IDM-l	IDM-ef
chuva	0,35	0,70	0,10	0,10	0,10
vento	0,25	0,10	0,70	0,10	0,10
relâmpago	0,25	0,10	0,10	0,70	0,10
campo elétrico	0,15	0,10	0,10	0,10	0,70

Parâmetros da informação meteorológica (observação + previsão de tempo)
prazo de validade (h)	0	3	6	9	12	15	18	21	24
probabilidade (%)	100	100	95	90	85	80	75	70	70
I(t)	1	0,9546	0,8183	0,6819	0,5455	0,4092	0,2728	0,1365	0,0001
I(p)	1	1	1	1	1	0,9228	0,8458	0,7689	0,7689

Condição Meteorológica - Intermediária (M)
chuva (mm h⁻¹)	8	6	6	5	4	4	5	5	10
vento (m s⁻¹)	20	18	14	16	20	22	20	18	15
relâmpago (km)	95	80	80	75	70	71	60	55	55
campo elétrico (kV m⁻¹)	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,7	0,7	0,8	0,7
Índice ‘n’ (Intermediária)
I(r)	0,6319	0,7372	0,7372	0,7898	0,8425	0,8425	0,7898	0,7898	0,5267
I(w)	0,6663	0,7330	0,8663	0,7997	0,6663	0,5997	0,6663	0,7330	0,8330
I(l)	1	1	1	1	1	1	1	1	1
I(ef)	0,6664	0,6664	0,6664	0,6664	0,6664	0,8331	0,8331	0,6664	0,8331
idm parcial
idm(r)	0,6319	0,7432	0,7623	0,8265	0,8836	0,9032	0,8990	0,9319	0,9960
idm(w)	0,6663	0,7391	0,8791	0,8346	0,7536	0,7540	0,8397	0,9135	0,9986
idm(l)	1	1	1	1	1	1	1	1	1
idm(ef)	0,6664	0,6741	0,6982	0,7245	0,7536	0,8974	0,9198	0,8919	0,9986
IDM Global
IDM-M	0,7377	0,7960	0,8413	0,8566	0,8607	0,8892	0,9126	0,9383	0,9981
IDM-r	0,6756	0,7616	0,7913	0,8344	0,8693	0,8974	0,9053	0,9329	0,9970
IDM-w	0,6963	0,7591	0,8614	0,8393	0,7912	0,8079	0,8697	0,9218	0,9985
IDM-l	0,8965	0,9156	0,9340	0,9386	0,9391	0,9555	0,9659	0,9737	0,9993
IDM-ef	0,6963	0,7201	0,7529	0,7733	0,7912	0,8939	0,9178	0,9089	0,9985

[1] Autor de correspondência: Amaury Caruzzo, amaury.caruzzo@mail.mcgill.ca, acaruzzo@gmail.com.

Brasil

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Decision Under Weather Uncertainty and Infrastructure Protection for Alcantara Launch Center

Abstract