Efeito de escala

O monitoramento de uma bacia hidrográfica pode fornecer indicações sobre as alterações que ocorrem nos recursos naturais como consequência de práticas de manejo. A bacia hidrográfica como unidade de análise e de planejamento permite identificar possíveis práticas que influenciam a sustentabilidade dos sistemas, sendo que tais práticas podem ser realizadas em diferentes escalas (RENNÓ, 2003), seja lavoura (gleba), encosta ou até mesmo, em sub-bacias ou bacia hidrográfica.

Em hidrologia florestal os estudos se concentram em pequenas bacias hidrográficas, as quais são comparáveis em tamanho aos compartimentos ou talhões de manejo florestal, sendo que a área dessas bacias varia entre 10 a 100 ha (LIMA, 2008). Para Borsato; Martoni (2004), bacias pequenas são aquelas com área inferior a 300 ha, bacias médias com área variando de 300 a 1000 ha, e bacias grandes com área superior a 1000 ha.

Na escala de bacias hidrográficas, é possível definir indicadores de sustentabilidade dos recursos hídricos, principalmente em pequenas e médias bacias. Rennó (2003) cita como exemplo a alocação das estradas, quando o traçado não considera as características da bacia, pois, a partir disso, elas constituem-se como focos permanentes de erosão, degradando tanto o potencial produtivo do solo, como a qualidade da água. Em bacias hidrográficas maiores, os indicadores de sustentabilidade dos recursos hídricos estão relacionados à disponibilidade de água, que pode ser quantificada pelo balanço hídrico (RENNÓ, 2003).

As escalas temporais e espaciais são diferentes para diversos fenômenos e processos hidroclimatológicos. Por isso, a área ou o tempo de influência deles são diferentes e, para situações diferentes, é provável que distintos processos interfiram em cada situação ou, simplesmente, interfiram diferenciadamente (BATISTA, 2006). Nesse sentido, a observação dos processos físicos deveria ser realizada na mesma escala que ocorrem e, a partir daí, derivar diretamente a melhor relação que descreveria o fenômeno físico. Entretanto, isso nem sempre é possível para qualquer escala da bacia hidrográfica (SILVA; EWEN, 2000; DAVI, 2004), tendo em vista que as observações, geralmente, acontecem em escala pontual e os processos hidrossedimentológicos acontecem simultaneamente, em distintas escalas.

O comportamento hidrológico de bacias hidrográficas de diferentes escalas apresenta informações incipientes. A relevância deste tipo de informação foi destacada por Minella et al. (2010b). Segundo eles, os efeitos de práticas de uso e manejo inadequados do solo e dos fenômenos climáticos globais, que alteram o regime das chuvas, comprometendo a recarga de aquíferos e impossibilitando a existência de escoamento subterrâneo (CASTILLO et al., 2003; CROKER et al., 2003), apresentam comportamento distinto de acordo com a escala em que os mesmos ocorrem (MELLO et al., 2007).

Os estudos relacionados aos efeitos de escala nos processos de escoamento superficial e de erosão do solo são de grande relevância tanto para bacias hidrográficas pequenas quanto para bacias hidrográficas médias. Em bacias maiores, os processos hidrológicos são afetados não só pelas variações dentro da bacia (clima, solo, vegetação, relevo, hidrografia), como também pelas não- linearidades destes processos (DAVI, 2004). Atualmente, a hidrossedimentologia está amplamente direcionada ao desenvolvimento e aprimoramento da representação de processos e de modelagem matemática. Para tanto, faz-se

necessário o entendimento de como os processos naturais acontecem em diferentes níveis de detalhamento espacial e em diferentes escalas de tempo.

A descrição e a caracterização detalhada dos processos hidrossedimentológicos nas escalas em que acontecem são, também, fundamentais para sua utilização na modelagem matemática dos distintos processos, uma vez que a modelagem tem demonstrado grande potencial ao servir de ferramenta para a descrição de processos naturais complexos, como aqueles que ocorrem em bacias hidrográficas. De acordo com Moro (2011), a erosão do solo e a produção de sedimentos em bacias são processos fisicamente difíceis de modelar, devido à complexidade dos fatores envolvidos que, geralmente, apresentam caráter não linear e são altamente dependentes do fator de escala.

Há possibilidade de não só detalhar a análise dos processos hidrológicos e sedimentológicos, como também apropriá-la aos pequenos intervalos de tempo e de espaço ou pode ser mais simples e genérica ao simular o comportamento de regiões inteiras e/ou longos períodos de tempo (RENNÓ; SOARES, 2003).

Para a modelagem matemática, alguns processos podem ser simulados, de modo a se considerar intervalos de tempo bastante pequenos (minutos, horas e dias) e escalas espaciais muito detalhadas (estômato, folha, planta), a partir disso os resultados podem ser também generalizados para intervalos de tempo maiores (dias, anos, décadas) e escalas espaciais menos detalhadas (comunidade, região) (BATISTA, 2006). Nesse sentido, a escolha da escala espacial e da temporal para monitoramento e caracterização deve ser feita em um nível apropriado de conceituação dos processos hidrológicos e sedimentológicos que seja compatível com o fenômeno observado (RENNÓ; SOARES, 2003; BATISTA, 2006).

A heterogeneidade espacial dos sistemas naturais em escala de bacia e a incerteza com a qual os processos ocorrem e, por isso, medidos em diferentes escalas (BATISTA, 2006), a dificuldade de representar os processos caracterizados e analisados na escala pontual para outras escalas da bacia hidrográfica e a dificuldade em descrever e representar a conectividade entre as distintas escalas espaciais tem limitado o monitoramento e a disponibilização de informações relativas ao efeito de escala, principalmente em pequenas e médias bacias hidrográficas. Ainda, a modelagem dos diferentes processos necessita de uma adequada caracterização e discretização. Contudo, tem-se verificado a falta de relação entre os parâmetros de modelos matemáticos com as diferentes configurações espaciais

encontradas na natureza (MEDIONDO; TUCCI, 1997). De acordo com Silva; Ewen (2000), a maioria dos modelos matemáticos não inclui em sua parametrização abordagens para a questão de escala e esse fato constitui uma grande limitação para a compreensão da interação entre as escalas. Tal interação é considerada um dos problemas mais complexos na modelagem matemática dos fenômenos físicos naturais e na transferência de informações entre escalas.