CENTRO DE C I E N C I A S E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE C I E N C I A S ATMOSFERICAS
COOR.DO MESTRADO EM METEOROLOGIA
AVAL I AC AO DO MICROCLIMA EM AREA DE CAATINGA E
AREA REFLORESTADA COM ALGAROBA NO SEMI-ARIDO
ANDREIA DE AVILA SIQUEIRA
V
CAMPINA GRANDE - PB
AGOSTO - 1997
ANDREIA DE AVILA SIQUEIRA
AVALIACAO DO MICROCLIMA EM AREA DE CAATINGA E
AREA REFLORESTADA COM ALGAROBA NO SEMI-ARIDO
D i s s e r t a g a o
.
.
. a p r e s e n t a d a ao
C u r s o de M e s t r a d o em
M e t e o r o l o g i a , da U n i v e r s i d a d e
F e d e r a l da P a r a i b a , em
c u m p r i m e n t o as e x i g e n c i a s
p a r a o b t e n g a o do g r a u de
m e s t r e .
A r e a de c o n c e n t r a g a o : M i c r o m e t e o r o l o g i a
O r i e n t a d o r : MARIO DE MIRANDA V. B. R. LEITAO
Campina G r a n d e , PB
A N D R d A DE AVILA SIQUEiRA
\VALIACAO DC MICROCLIMA EM AREAS DE CAATiNGA E AREAS R E F L O R E S TAD A 3 C O M A L G A R O S A NO SEMI-ARIDO
APROVADA EM 2 5 . 8 / 9 "
o n i i ^ n C L A / M V I H N r t U u r \ A
Prof. Dr. MARiOJDETMRANDA VILAS BOAS R A M O S LEITAO - Orientador
Prof. Dr. P E D R O VIELRA DE A 2 E V E D 0 i ; J i _ rr _ i i j _ n ; u
-<_fi I I v S i 2 i u a u « r e u c i d i uca r a i a i u a
Prof. Dr. R O B E R T O F E R N A N D O DA FONSECA LYRA
Claudia de Avila Siqueira e a minha avo Joaquina Audes Brum, de Avila, OFERECO.
Com amor, ao meu etemo namorado Luiz Antonio da Silva Junior, DEDICO.
AGRADECIMENTOS Ao D r . M a r i o de M i r a n d a V. B. R. L e i t a o , p e l a o r i e n t a g a o e p r o f u n d o s e n s i n a m e n t o s t r a n s m i t i d o s . Ao C o n s e l h o N a c i o n a l de D e s e n v o l v i m e n t o C i e n t i f i c o e T e c n o l o g i c o (CNPq), p e l o a p o i o f i n a n c e i r o d u r a n t e a v i g e n c i a do c u r s o , a t r a v e s da c o n c e s s a o de b o l s a de e s t u d o . A c o o r d e n a g a o do C u r s o de P 6 s - G r a d u a c a o em M e t e o r o l o g i a , na p e s s o a do P r o f e s s o r P e d r o V i e i r a de A z e v e d o , p e l o i m p o r t a n t e a p o i o dado a r e a l i z a g a o da p e s q u i s a que o r i g i n o u e s t e t r a b a l h o . Aos p r o f e s s o r e s do DCA, c o l e g a s de c u r s o ( J o s a d a r k , I o n e i d e , G i l d a r t e , N i l s a e A d r i a n e ) e t o d o s o s a m i g o s c o n q u i s t a d o s n e s t e p e r i o d o . A D i v a n e t e C r u z Rocha, p e l a s u a p r e s t e z a e d e d i c a g a o . A F l a v i a n o F e r r e i r a F e r n a n d e s e F l a v i o B a r b o s a J u s t i n o p e l a a j u d a n a r e a l i z a g a o d e s t e t r a b a l h o . A J a q u e l i n e de A v i l a N e t t o , p e l o s e u c o m p a n h e i r i s m o e o t i s m o . Ao I n s t i t u t o B r a s i l e i r o do M e i o A m b i e n t e e R e c u r s o s H i d r i c o s R e n o v a v e i s (IBAMA), n a s p e s s o a s de A d s o n B o r g e s Macedo ( c h e f e da E s t a g a o E c o l o g i c a do S e r i d o ) e d o s f u n c i o n a r i o s A r m e n i o M e d e i r o s da C o s t a e P a u l o C e s a r Reys B a s t o s , p e l o a p o i o d a d o . Ao D r . D i n a r t e M a r i z de M e d e i r o s J u n i o r ( p r o p i e t a r i o da Fazenda S o l i d a o ) p o r t e r p o s s i b i l i t a d o a r e a l i z a g a o d e s t e t r a b a l h o .
A t o d o s os a m i g o s e f a m i l i a r e s que, mesmo d i s t a n t e s , i n c e n t i v a r a m - m e a p r o s s e g u i r e r e a l i z a r e s t e t r a b a l h o .
RE SUMO
Nos u l t i m o s a n o s a l g u m a s a r e a s de v e g e t a g a o n a t i v a do N o r d e s t e do B r a s i l (NEB) comegaram a s e r r e f l o r e s t a d a s com a l g a r o b a . 0 p r e s e n t e e s t u d o f a z uma c o m p a r a c a o dos m i c r o c l i m a s nas a r e a s de c a a t i n g a e r e f l o r e s t a d a com a l g a r o b a , d u r a n t e os p e r i o d o s de j a n e i r o f e v e r e i r o e j u n h o -j u l h o de 1996 em S e r r a N e g r a do N o r t e - R N . A n a l i s o u - s e p a r a e s t a s a r e a s os b a l a n g o s de r a d i a g a o e e n e r g i a , a t e m p e r a t u r a do a r a c i m a e d e n t r o dos d o s s e i s , as u m i d a d e s e s p e c i f i c a e r e l a t i v a , a v e l o c i d a d e do v e n t o e a t r a n s f e r e n c i a de agua p a r a a a t m o s f e r a a t r a v e s da a p l i c a g a o do m e t o d o da Razao de Bowen. As a q u i s i g o e s dos d a d o s f o r a m e f e t u a d a s com d o i s d a t a l o g g e r s , que p o s s i b i l i t a r a m r e a l i z a r l e i t u r a s em i n t e r v a l o s de 1 em 1 s e g u n d o e, a p a r t i r d a i c a l c u l a r m e d i a s de 5 em 5 m i n u t o s . Os f l u x o s de c a l o r l a t e n t e e s e n s i v e l , d u r a n t e o p e r i o d o c h u v o s o , r e p r e s e n t a r a m c e r c a de 68,2% e 2 7 , 0 % do s a l d o de r a d i a g a o (Rn) na a r e a de c a a t i n g a , e n q u a n t o na a r e a de a l g a r o b a r e p r e s e n t a r a m 80,3% e 9,6% de Rn. Apos o p e r i o d o c h u v o s o e s t e s f l u x o s na c a a t i n g a r e p r e s e n t a r a m 93,3% e 4,0% de Rn e, na a l g a r o b a 92,8% e 3,0%, r e s p e c t i v a m e n t e . A e q u a g a o de B r u n t d u r a n t e o p e r i o d o c h u v o s o e s t i m o u m e l h o r a r a d i a g a o de o n d a s l o n g a s p r o v e n i e n t e da a t m o s f e r a (L4-) em ambas as a r e a s . Apos o p e r i o d o c h u v o s o a e q u a g a o de S a t t e r l u n d e s t i m o u m e l h o r L-l p a r a a r e a de c a a t i n g a e a e q u a g a o de I d s o p a r a a a r e a de a l g a r o b a . Em t e r m o s de l a m i n a de a g u a , as a r e a s de c a a t i n g a e a l g a r o b a no p r i m e i r o p e r i o d o , t r a n s f e r i r a m o e q u i v a l e n t e a 4,6 e 5 , l m m / d i a , e n q u a n t o que no s e g u n d o p e r i o d o , as l a m i n a s c o r r e s p o n d e r a m a 4,7 e 4,6mm/dia, r e s p e c t i v a m e n t e . A t e m p e r a t u r a do a r d e n t r o do d o s s e l em ambos os p e r i o d o s , f o i m a i s e l e v a d a na a r e a de c a a t i n g a d u r a n t e o d i a e, com p e q u e n a s v a r i a g o e s d u r a n t e a n o i t e . D e v i d o a e s c a s s e z de agua na r e g i a o s e m i - a r i d a do NEB, nao e a c o n s e l h a v e l a i m p l a n t a g a o da a l g a r o b a p r o x i m o de p e q u e n a s f o n t e s de a g u a , p o i s e s t a p l a n t a tern uma g r a n d e c a p a c i d a d e de t r a n s f e r i r agua do s u b s o l o p a r a a a t m o s f e r a .
I n r e c e n t y e a r s n a t i v e v e g e t a t i o n i n c e r t a i n a r e a s o f N o r t h e a s t e r n B r a z i l h a s b e i n g r e p l a c e d w i t h a l g a r o b a p l a n t a t i o n s . The p r e s e n t s t u d y was b a s e d o n a c o m p a r a t i v e a n a l y s i s o f t h e m i c r o c l i m a t e a t a r e a s o f c a a t i n g a a n d a l g a r o b a c a r r i e d o u t d u r i n g t h e p e r i o d s o f J a n u a r y - F e b r u a r y a n d J u n e - J u l y 1996 i n S e r r a N e g r a do N o r t e - R N . R a d i a t i o n a n d e n e r g y b a l a n c e p a r a m e t e r s , a i r t e m p e r a t u r e a b o v e a n d b e l o w c a n o p y , w i n d s p e e d a n d s p e c i f i c h u m i d i t y w e r e m e a s u r e d i n b o t h a r e a s . Two m i c r o l o g g e r s w e r e u s e d t o c o l l e c t d a t a a n d mean v a l u e s o f t h e v a r i o u s p a r a m e t e r s w e r e o b t a i n e d f o r e a c h f i v e m i n u t e i n t e r v a l . D u r i n g t h e r a i n n y p e r i o d l a t e n t a n d s e n s i b l e h e a t f l u x e s i n c a a t i n g a w e r e 68,2% a n d 27,0% o f t h e n e t r a d i a t i o n w h i l e i n a l g a r o b a t h e y r e p r e s e n t e d 80,3% a n d 9,6% o f n e t r a d i a t i o n , r e s p e c t i v e l y . A f t e r t h e w e t s e a s o n t h e f l u x e s i n c a a t i n g a w e r e 93,3% a n d 4,0% o f n e t r a d i a t i o n a n d i n a l g a r o b a t h e c o r r e s p o n d i n g v a l u e s w e r e 9 2 , 8 % a n d 3,0% r e p e c t i v e l y . D u r i n g t h e r a i n n y p e r i o d , t h e a t m o s f h e r i c l o n g w a v e r a d i a t i o n (L>1) was b e s t e s t i m a t e d b y t h e B r u n t e q u a t i o n . A f t e r t h e r a i n n y p e r i o d , L-l was b e s t e s t i m a t e d b y t h e e q u a t i o n o f S a t h e r l u n d i n t h e a r e a o f c a a t i n g a a n d b y t h e e q u a t i o n o f I d s o i n t h e a r e a r e f l o r e s t e d w i t h a l g a r o b a . D u r i n g t h e f i r s t p e r i o d e v a p o t r a n s p i r a t i o n was 4,6mm a n d 5,1mm p e r d a y i n c a a t i n g a a n d a l g a r o b a , r e s p e c t i v e l y . I n t h e s e c o n d p e r i o d e v a p o t r a n s p i r a t i o n was 4,7mm a n d 4,6mm p e r d a y i n c a a t i n g a a n d a l g a r o b a , r e s p e c t i v e l y . D u r i n g b o t h p e r i o d s a i r t e m p e r a t u r e w i t h i n t h e c a n o p y d u r i n g d a y t i m e was h i g h e r i n c a a t i n g a t h a n i n a l g a r o b a . Due t o t h e w a t e r s h o r t a g e i n t h e s e m i - a r i d r e g i o n o f t h e N o r t h e a s t e r n B r a z i l , t h e i m p l a n t a t i o n o f t h e a l g a r o b a c l o s e t o t h e s m a l l e r s o u r c e s o f w a t e r i s n o t a d v i s e d , b e c a u s e t h i s p l a n t h a s a l a r g e c a p a c i t y t o t r a n s f e r t h e w a t e r f r o m t h e s u b - s o i l t o t h e a t m o s p h e r e .
SUMARIO Pag. L I S T A DE FIGURAS x L I S T A DE TABELAS • x v L I S T A DE SIMBOLOS .' x v i i i L I S T A DE ABREVIATURAS x x CAPITULO 1 - INTRODUgAO 1
CAPITULO 2 - REVISAO BIBLIOGRAFICA 4
2.1 - R a d i a g a o s o l a r 4 2.1.1 - R a d i a g a o de o n d a s c u r t a s 5 2.2 - R a d i a g a o de o n d a s l o n g a s da a t m o s f e r a 5 2.3 - S a l d o de r a d i a g a o 7 2.4 - A l b e d o 8 2.5 - B a l a n g o de e n e r g i a 9 2.6 - E v a p o t r a n s p i r a g a o 11
CAPITULO 3 - MATERIAL E METODOS 14
3.1 - L o c a l i z a g a o g e o g r a f i c a 14 3.2 - C a r a c t e r i s t i c a s d a s a r e a s e s t u d a d a s 14 3.3 - C a r a c t e r i s t i c a s c l i m a t i c a s 15 3.4 - I n s t a l a g o e s e i n s t r u m e n t a l u t i l i z a d o 15 3.4.1 - D i s t r i d u i g a o do i n s t r u m e n t a l em c a d a d o s s e l . . . 17 3.4.1.1 - No t o p o de c a d a t o r r e 17 3.4.1.2 - No i n t e r i o r de c a d a d o s s e l 17 3.5 - A q u i s i g a o d o s d a d o s 17 3.6 - B a l a n g o de r a d i a g a o 22 3.6.1 - B a l a n g o de r a d i a g a o a s u p e r f i c i e 22 3.6.2 - B a l a n g o de r a d i a g a o de o n d a s c u r t a s 23 3.6.3 - B a l a n g o de r a d i a g a o de o n d a s l o n g a s 23 3.6.4 - D e t e r m i n a g a o do a l b e d o ( rc) 24 3.7 - B a l a n g o de e n e r g i a n a s u p e r f i c i e 25
3.9 - A n a l i s e de p a r a m e t r o s m e t e o r o l o g i c o s 27
CAPITULO 4 - RESULTADOS E DISCUSSAO 28
4.1 - B a l a n g o de r a d i a g a o a s u p e r f i c i e 28 4.2 - R a d i a g a o de o n d a s l o n g a s 43 4.3 - A l b e d o 45 4.4 - B a l a n g o de e n e r g i a 47 4.5 - E s t i m a t i v a da e v a p o t r a s p i r a g a o r e a l 56 4.6 - A n a l i s e d o s p a r a m e t r o s m e t e o r o l o g i c o s 59 4.6.1 - T e m p e r a t u r a do a r 59 4.6.2 - T e m p e r a t u r a d e n t r o do d o s s e l 63 4.6.3 - V e l o c i d a d e do v e n t o 66 4.6.4 - Umidade e s p e c i f i c a 68 4.6.5 - Umidade r e l a t i v a 7 1 CAPITULO 5 - CONCLUSOES 73 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 75 APENDICE A 8 1 APENDICE B 83 APENDICE C 86
L I S T A DE FIGURAS Pag. 3.1 - L o c a l i z a g a o g e o g r a f i c a d a s a r e a s e x p e r i m e n t a i s . . 16 3.2 - Imagem s u p e r i o r dos d o s s e i s d u r a n t e o p e r i o d o c h u v o s o : (a) c a a t i n g a ; (b) a l g a r o b a 20 3.3 - (a) d i s t r i b u i g a o do i n s t r u m e n t a l no t o p o do d o s s e l de a l g a r o b a ; (b) s i s t e m a de a q u i s i g a o de dadOs 2 1 4.1 - C o m p o r t a m e n t o m e d i o d i u r n o d o s c o m p o n e n t e s do b a l a n g o de r a d i a g a o , no p e r i o d o de 16/01/96 a 1 2 / 0 2 / 9 6 : (a) c a a t i n g a ; (b) a l g a r o b a 29 4.2 - C o m p o r t a m e n t o m e d i o d i u r n o d o s c o m p o n e n t e s do b a l a n g o de r a d i a g a o , no p e r i o d o de 26/06/96 a 2 7 / 0 7 / 9 6 : (a) c a a t i n g a ; (b) a l g a r o b a 30 4.3 - C o m p o r t a m e n t o m e d i o d i u r n o da r a d i a g a o s o l a r g l o b a l n a s a r e a s de c a a t i n g a e a l g a r o b a : ( a ) p e r i o d o de 16/01/96 a 1 2 / 0 2 / 9 6 ; (b) p e r i o d o de 26/06/96 a 2 6 / 0 7 / 9 6 3 1 4.4 - C o m p o r t a m e n t o m e d i o d i u r n o da r a d i a g a o s o l a r r e f l e t i d a n a s a r e a s de c a a t i n g a e a l g a r o b a : ( a ) p e r i o d o de 16/01/96 a 1 2 / 0 2 / 9 6 ; (b) p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96 32 4.5 - C o m p o r t a m e n t o m e d i o d i u r n o do s a l d o de r a d i a g a o n a s a r e a s de c a a t i n g a e a l g a r o b a : ( a ) p e r i o d o de 16/01/96 a 1 2 / 0 2 / 9 6 ; (b) p e r i o d o de 26/06/96 a 2 6 / 0 7 / 9 6 33
c a a t i n g a e a l g a r o b a : (a) p e r i o d o de 16/01/96 a 12/02/96; (b) p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96 3 4 4.7 - Comportamento medio d i u r n o da r a d i a c a o e m i t i d a p e l a s u p e r f i c i e t e r r e s t r e nas areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a : (a) p e r i o d o de 16/01/96 a 12/02/96; (b) p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96 3 5 4.8 - Comportamento medio d i a r i o da r a d i a g a o s o l a r g l o b a l e do s a l d o de r a d i a g a o , no p e r i o d o de 16/01/96 a 12/02/96:(a) c a a t i n g a ; (b) a l g a r o b a . . 39 4.9 - Comportamento medio d i a r i o da r a d i a g a o s o l a r g l o b a l e do s a l d o de r a d i a g a o , no p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96: (a) c a a t i n g a ; (b) a l g a r o b a . 40 4.10 - Regressao l i n e a r e n t r e o s a l d o de r a d i a g a o e a r a d i a g a o s o l a r g l o b a l no p e r i o d o de 16/01/96 a 12/02/96: (a) c a a t i n g a ; (b) a l g a r o b a 41 4.11 - Regressao l i n e a r e n t r e o s a l d o de r a d i a g a o e a r a d i a g a o s o l a r g l o b a l no p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96: (a) c a a t i n g a ; (b) a l g a r o b a 42 4.12 - V a r i a g a o media d i u r n a do a l b e d o p a r a as areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a : (a) p e r i o d o de 16/01/96 a 12/02/96; ( b ) p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96 46
4.13 - Comportamento medio d i u r n o dos componentes do b a l a n g o de e n e r g i a no p e r i o d o de 16/01/96 a
4.14 - Comportamento medio d i u r n o dos componentes do b a l a n g o de e n e r g i a no p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96: (a) c a a t i n g a ; (b) a l g a r o b a 49 4.15 - Comportamento medio d i u r n o do f l u x o de c a l o r l a t e n t e nas areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a : ( a ) p e r i o d o de 16/01/96 a 12/02/96; (b) p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96 50 4.16 - Comportamento medio d i u r n o do f l u x o de c a l o r s e n s i v e l nas areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a : ( a ) p e r i o d o de 16/01/96 a 12/02/96; (b) p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96 51 4.17 - Comportamento medio d i u r n o do f l u x o de c a l o r no s o l o nas areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a : ( a ) p e r i o d o de 16/01/96 a 12/02/96; (b) p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96 52
4.18 - Representagao em termos de razoes p e r c e n t u a i s de cada componente do b a l a n g o de e n e r g i a com r e l a g a o a Rn no p e r i o d o de 16/01/96 a 12/02/96:
(a) c a a t i n g a ; (b) a l g a r o b a 54
4.19 - Representagao em termos de r a z o e s p e r c e n t u a i s de cada componente do b a l a n g o de e n e r g i a com r e l a g a o a Rn no p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96:
(a) c a a t i n g a ; (b) a l g a r o b a 55
4.20 - Comparagao da e v a p o t r a n s p i r a g a o e s t i m a d a p e l o metodo da Razao de Bowen, nas areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a : (a) p e r i o d o de 16/01/96 a 12/02/96;
(b) p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96 57
(a) p e r i o d o de 16/01/96 a 12/02/96; (b) p e r i o d o
de 26/06/96 a 26/07/96 58
4.22 - Comportamento d i a r i o da t e m p e r a t u r a do a r media h o r a r i a a 1,5m acima dos d o s s e i s , nas areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a : ( a ) p e r i o d o de 16/01/96 a
12/02/96; ( b ) p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96 61
4.2 3 - Comportamento medio d i a r i o da t e m p e r a t u r a do a r a 1,5m acima dos d o s s e i s , nas areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a : ( a ) p e r i o d o de 16/01/96 a 12/02/96; ( b ) p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96 62 4.2 4 - Comportamento d i a r i o da t e m p e r a t u r a media h o r a r i a d e n t r o dos d o s s e i s de c a a t i n g a e a l g a r o b a : ( a ) p e r i o d o de 16/01/96 a 12/02/96; ( b ) p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96 65 4.25 - Comportamento medio d i a r i o da v e l o c i d a d e do v e n t o acima dos d o s s e i s de c a a t i n g a e a l g a r o b a : ( a ) p e r i o d o de 16/01/96 a 12/02/96; (b) p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96 67
4.27 - Comportamento d i a r i o da umidade r e l a t i v a media h o r a r i a nas areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a :
( a ) p e r i o d o de 16/01/96 a 12/02/96; (b) p e r i o d o
de 26/06/96 a 26/07/96 72
B l - Comportamento da p r e c i p i t a c a o media d i a r i a nos d o i s p e r i o d o s e s t u d a d o s : (a) d u r a n t e o p e r i o d o chuvoso; (b) apos o p e r i o d o chuvoso 85
LISTA DE TABELAS
Pag. 3.1 - D i s r i b u i g a o da p e r c i p i t a g a o media a n u a l no
m u n i c i p i o de S e r r a Negra do Norte-RS 18
3.2 - C a r a c t e r i z a c a o dos i n s t r u m e n t o s u t i l i z a d o s 19
4.1 - D i s t r i b u i g a o dos t o t a i s medios d i a r i o s dos componentes do balango de r a d i a g a o d u r a n t e e apos o p e r i o d o chuvoso 3 6
4.2 - P e r c e n t u a i s de redugao dos t o t a i s medios d i a r i o s dos componentes do balango de r a d i a g a o
observados apos o p e r i o d o chuvoso 37
4.3 - R e s u l t a d o s da r e g r e s s a o l i n e a r d i a r i a e n t r e o s a l d o de r a d i a g a o e a r a d i a g a o s o l a r g l o b a l d u r a n t e o p e r i o d o chuvoso 38 4.4 - R e s u l t a d o s da r e g r e s s a o l i n e a r d i a r i a e n t r e o s a l d o de r a d i a g a o e a r a d i a g a o s o l a r g l o b a l p a r a apos o p e r i o d o chuvoso 38 4-5 - E s t i m a t i v a s de hi p a r a d i a de ceu c l a r o d u r a n t e o p e r i o d o chuvoso (26/01/96) 44 4-6 - E s t i m a t i v a de L-l p a r a d i a de ceu c l a r o apos o p e r i o d o chuvoso (2/07/96) 44 4.7 - V a l o r e s p e r c e n t u a i s medio d i a r i o do albedo p a r a as areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a d u r a n t e e apos o p e r i o d o chuvoso 47
4.8 - T o t a i s medios d i a r i o s dos componentes do balango
areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a , d u r a n t e e apos o p e r i o d o chuvoso 59 4.10 - V a l o r e s medios da t e m p e r a t u r a do a r , a 1,5m acima dos d o s s e i s de c a a t i n g a e a l g a r o b a 60 4.11 - V a l o r e s medios da t e m p e r a t u r a do a r , d e n t r o dos d o s s e i s de c a a t i n g a e a l g a r o b a 65 4.12 - V a l o r e s medios da v e l o c i d a d e do v e n t o , a 1,5m acima dos d o s s e i s de c a a t i n g a e a l g a r o b a 66 4.13 - V a l o r e s medios de umidade e s p e c i f i c a do a r , a 1,5m acima dos d o s s e i s de c a a t i n g a e a l g a r o b a . . . 70 4.14 - V a l o r e s medios de umidade r e l a t i v a do a r , a 1,5m acima dos d o s s e i s de c a a t i n g a e a l g a r o b a 71
A l - Comparagao de v a l o r e s medios d i a r i o s dos componentes do b a l a n g o de e n e r g i a (W/mz) , p a r a
as areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a , d u r a n t e o
p e r i o d o chuvoso 81
A2 - Comparagao de v a l o r e s medios d i a r i o s dos componentes do b a l a n g o de e n e r g i a (W/m2) , p a r a
as areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a , apos o p e r i o d o
chuvoso 82
B l - V a l o r e s medios d i a r i o s de e v a p o t r a n s p i r a g a o estimados p e l o metodo da razao de Bowen (mm/d), p a r a as areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a , d u r a n t e o
B2 - V a l o r e s medios d i a r i o s de e v a p o t r a n s p i r a c a o e s t i m a d o s p e l o metodo da r a z a o de Bowen (mm/d) , p a r a as areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a , apos o p e r i o d o chuvoso 84 CI - V a l o r e s medios de umidade r e l a t i v a do a r , a 0,5m acima dos d o s s e i s de c a a t i n g a e a l g a r o b a 86 C2 - V a l o r e s medios de umidade e s p e c i f i c a do a r , a 0,5m acima dos d o s s e i s de c a a t i n g a e a l g a r o b a . . . 86 C3 - V a l o r e s medios de umidade r e l a t i v a do a r , a 0,5m acima dos d o s s e i s de c a a t i n g a e a l g a r o b a 87
L a t i n o s
- r a d i a g a o de ondas c u r t a s i n c i d e n t e , W.m"2
KT - radiagao de ondas curtas r e f l e t i d a , W.m"2
Rn - s a l d o de r a d i a g a o , W.nf2
LJ, - radiagao de ondas longas da atmosfera, W.m"2
LT - radiagao de ondas longas da s u p e r f i c i e , W.m"2
rc - a l b e d o , a d i m e n s i o n a l Ta " t e m p e r a t u r a da s u p e r f i c i e , °C Ts ~ t e m p e r a t u r a da s u p e r f i c i e , °C e ~ p r e s s a o p a r c i a l do vapor d'agua, mb K* - s a l d o de r a d i a g a o de ondas c u r t a s , W.irf2 H - f l u x o de c a l o r s e n s i v e l , W.m"2 LE - f l u x o de c a l o r l a t e n t e , W.m"2 G - f l u x o de c a l o r no s o l o , W.m"2 L - c a l o r l a t e n t e de v a p o r i z a g a o da agua, J. kg"1 p - p r e s s a o a t m o s f e r i c a , mb q - umidade e s p e c i f i c a do a r , g.kg"1 Cq - c a l o r e s p e c i f i c o do a r a p r e s s a o c o n s t a n t e , J.kg_ 1.K Gregos s _ e m i s s i v i d a d e da s u p e r f i c i e , a d i m e n s i o n a l a _ c o n s t a n t e de S t e f a n - B o l t z m a n , W.m"2.K~4 £ a c _ e m i s s i v i d a d e da a t m o s f e r a p a r a d i a de ceu c l a r o , a d i m e n s i o n a l 0 _ c o n s t a n t e da equagao de Swinbank, W.m"2.K"4 P _ razao de Bowen, a d i m e n s i o n a l p _ densidade do a r , Kg.m~J T _ q u a n t i d a d e de movimento, a d i m e n s i o n a l
y - c o n s t a n t e p s i c r o m e t r i c a , mb.°C Kh - c o e f i c i e n t e de t r a n s f e r e n c i a t u r b u l e n t a p a r a c a l o r s e n s i v e l , m2. s"1 Km - c o e f i c i e n t e de t r a n s f e r e n c i a t u r b u l e n t a p a r a q u a n t i d a d e de movimento, Kv - c o e f i c i e n t e de t r a n s f e r e n c i a t u r b u l e n t a p a r a vapor d'agua Z - a l t u r a de r e f e r e n d a , m U - v e l o c i d a d e do v e n t o , ms"1
MUCLISA - Mudangas C l i m a t i c a s no S e m i - a r i d o
IBAMA - I n s t i t u t o B r a s i l e i r o do Meio Ambiente e Recursos H i d r i c o s Renovaveis
CAPITULO 1
INTRODUCAO
A a l g a r o b a (Prosopis juliflora) e uma p l a n t a r u s t i c a p e r t e n c e n t e a f a m i l i a das leguminosas. C a r a c t e r i z a -se p o r p o s s u i r c a u l e t o r t u o s o , casca rugosa, pre-senga de e s p i n h o s , f o l h a s b i p i n a d a s , f o l i o l o s numerosos, s u b c o r i a c e o s , estomatos em ambas as f a c e s das f o l h a s , i n f l o r e s c e n c i a s a u x i l i a r e s , pedunculadas em e s p i g a s , f l o r e s a m a r e l o - v e r d e s , f l o r a c a o p r o t o g i n a , p r i m a v e r i l a e s t i v a l (BRAGA, 1976). Quando a d u l t a a l c a n g a 12m de a l t u r a , podendo a t i n g i r 18m em casos e s p e c i a i s . Com s e i s anos de v i d a seu t r o n c o a p r e s e n t a mais de 30cm de d i a m e t r o , havendo exemplares com a t e 80cm. E uma e s p e c i e t i p i c a da c o s t a do Peru, e f o i i n t r o d u z i d a no N o r d e s t e p o r v o l t a de 1942 em S e r r a Talhada-PE, e p o s t e r i o r m e n t e nos demais estados da r e g i a o (LIMA, 1984).
Usada i n i c i a l m e n t e como s o m b r e i r o em algumas c i d a d e s e p o s t e r i o r m e n t e como c u l t u r a de r e f l o r e s t a m e n t o em grande e s c a l a a p a r t i r de 1984. A i m p l a n t a g a o d e s t a vegetagao, em m u i t a s areas da r e g i a o s e m i - a r i d a , de c e r t a
forma tern e n v o l v i d o um grande volume de r e c u r s o s f i n a n c e i r o s .
Sob o p o n t o de v i s t a c l i m a t o l o g i c o , nenhum e s t u d o f o i r e a l i z a d o a t e o p r e s e n t e momento, que possa de forma c a t e g o r i c a a f i r m a r se e ou nao b e n e f i c o o r e f l o r e s t a m e n t o com a l g a r o b a . No e n t a n t o , colocagoes tern s i d o f e i t a s p o r a g r i c u l t o r e s , p e c u a r i s t a s e o u t r o s no s e n t i d o de que a a l g a r o b a a t u a de forma p r e j u d i c i a l em areas proximas a f o n t e s de agua, p r i n c i p a l m e n t e de cacimbas. I s t o de c e r t o modo pode s e r c o n s t a t a d o , p o i s a a l g a r o b a p o s s u i uma e s t r u t u r a que pode l h e p e r m i t i r r e t i r a r agua do s u b s o l o a p r o f u n d i d a d e s bem m a i o r e s do que as p l a n t a s n a t i v a s do semi-a r i d o . Deste modo, semi-ao s e r i n t r o d u z i d semi-a p r o x i m semi-a semi-a f o n t e s de agua e e n c o n t r a r um l e n g o l f r e a t i c o pouco p r o f u n d o , a t u a com m a i o r e f i c i e n c i a t r a n s f e r i n d o agua do s u b s o l o p a r a a
a t m o s f e r a .
Como a s p e c t o p o s i t i v o , segundo LIMA ( 1 9 8 4 ) , a a l g a r o b a s e r v e de p r o t e g a o p a r a o s o l o c o n t r a a erosao causada p e l o v e n t o ou p o r f o r t e s e n x u r r a d a s , f o r n e c e m a t e r i a o r g a n i c a a t r a v e s da permanente i n c o r p o r a g a o de suas f o l h a s ao s o l o , gera emprego e renda p a r a a populagao, aumenta a o f e r t a de madeira p a r a d i v e r s o s f i n s , s e r v e de sombra p a r a a n i m a i s e em a l g u n s casos como a l i m e n t a g a o humana. Devido a escassez de a l i m e n t o s na r e g i a o s e m i - a r i d a d u r a n t e os p e r i o d o s de seca, a vagem da a l g a r o b a assume v a l o r
a l i m e n t i c i o , b a s t a n t e n u t r i t i v o e b e n e f i c o aos a n i m a i s , podendo s e r comparada a cevada ou ao m i l h o , sua p o l p a e doce e as sementes r i c a s em p r o t e i n a s (34 a 39% de p r o t e i n a e 7 a 8% de oleo)(ALVES, 1972; AZEVEDO, 1959 e 1961; GOMES, 1961 e 1977) . A vegetagao n a t i v a da r e g i a o s e m i - a r i d a do N o r d e s t e do B r a s i l , denominada de c a a t i n g a , que em t u p i s i g n i f i c a mata a b e r t a , c l a r a e c i n z a , a p r e s e n t a uma m i s t u r a de e r v a s , a r b u s t o s e a r v o r e s de pequeno p o r t e com e l e v a d a r e s i s t e n c i a as secas. A c a a t i n g a , na m a i o r p a r t e do ano,
3
perde t o d a a folhagem, nao ha formagao de p a s t o e capim, e a vegetagao r a s t e i r a t o r n a - s e completamente seca e sem v i d a , enquanto que a capacidade da a l g a r o b e i r a em a b s o r v e r bem a umidade do a r , f a z com que r e s i s t a a longos p e r i o d o s de seca, permanecendo v e r d e ao l o n g o do ano e de c e r t o modo apresentando alguma p r o d u t i v i d a d e . Tendo em v i s t a a i m p o r t a n c i a d e s t e tema, a p r e s e n t e p e s q u i s a t e v e como o b j e t i v o a v a l i a r mudangas m i c r o c l i m a t i c a s causadas p e l o r e f l o r e s t a m e n t o com a l g a r o b a no s e m i - a r i d o do n o r d e s t e b r a s i l e i r o . Serao a n a l i s a d o s , t a n t o p a r a a area de a l g a r o b a como p a r a a c a a t i n g a , o comportamento dos b a l a n g o s de r a d i a g a o e e n e r g i a , da t e m p e r a t u r a do a r acima e d e n t r o do d o s s e l , da umidade e s p e c i f i c a e r e l a t i v a , da v e l o c i d a d e do v e n t o sobre o d o s s e l , bem como a t r a n s f e r e n c i a de agua p a r a a a t m o s f e r a a t r a v e s da a p l i c a g a o do metodo da Razao de Bowen.
REVISAO BIBLIOGRAFICA
2.1 - RADIACAO SOLAR
De acordo com LEITAO ( 1 9 9 4 ) , a r a d i a g a o s o l a r e o mais i m p o r t a n t e f a t o r p a r a os p r o c e s s o s e c o l o g i c o s , t a i s como
e v a p o t r a n s p i r a g a o e f o t o s s i n t e s e , que c o n t r o l a m a d i s t r i b u i g a o , t i p o e f i s i o n o m i a da vegetagao t e r r e s t r e . A r a d i a g a o s o l a r que chega a s u p e r f i c i e da t e r r a , r e p r e s e n t a apenas uma p a r t e da r a d i a g a o que chega no topo da a t m o s f e r a , v i s t o que, d e v i d o a r e f l e x a o p o r nuvens, absorgao e d i f u s a o p e l a a t m o s f e r a , somente uma p a r t e a t i n g e d i r e t a m e n t e a s u p e r f i c i e , enquanto o r e s t a n t e r e p r e s e n t a as r a d i a g o e s d i f u s a e t e r m i c a . A e n e r g i a u t i l i z a d a nos processos de aquecimento do a r e do s o l o , de t r a n s f e r e n c i a de agua na forma de v a p o r , da s u p e r f i c i e p a r a a a t m o s f e r a e do metabolismo das p l a n t a s e a n i m a i s , e p r o v e n i e n t e da r a d i a g a o s o l a r . A p e n e t r a g a o de r a d i a g a o num. d o s s e l de f l o r e s t a e um fenomeno complexo, c o n t r o l a d o p e l a q u a n t i d a d e e d i s t r i b u i g a o de elementos no d o s s e l , suas c a r a c t e r i s t i c a s e s p e c t r a i s , bem como o angulo de i n c i d e n c i a dos r a i o s
5
s o l a r e s em r e l a g a o aos elementos da s u p e r f i c i e do d o s s e l (PUKKALA e t a l . , 1991).
2.1.1 - RADIACAO DE ONDAS CURTAS
A densidade do f l u x o de r a d i a g a o s o l a r g l o b a l , i n c i d e n t e a s u p e r f i c i e da t e r r a , e c o n s t i t u i d a de r a d i a g a o s o l a r d i r e t a e r a d i a g a o s o l a r d i f u s a , tambem chamada de r a d i a g a o de ondas c u r t a s . A r a d i a g a o de ondas c u r t a s e a q u e l a com comprimento de onda na f a i x a de 0,15 a 4,0 [m.
Segundo FEITOSA ( 1 9 9 6 ) , a r a d i a g a o de ondas c u r t a s i n c i d e n t e em uma area de pastagem na Amazonia d u r a n t e a estagao seca, m o s t r a um comportamento d i f e r e n c i a d o em r e l a g a o a area de f l o r e s t a , ou s e j a , enquanto o e f e i t o da presenga de n e b u l o s i d a d e e p e r c e b i d o e n t r e 11 e 13 horas na area de pastagem, na area de f l o r e s t a i s s o o c o r r e e n t r e 12 e 14 h o r a s .
R e s u l t a d o s o b t i d o s p o r LEITAO ( 1 9 9 4 ) , em p e s q u i s a r e a l i z a d a em t r e s e c o s s i s t e m a s na Amazonia, mostram que em mata densa os p i c o s de r a d i a g a o de ondas c u r t a s i n c i d e n t e no
chao da f l o r e s t a , nao chegam a 80 W.m-2, contudo na
campinarana, uma vegetagao menos fechada, a t i n g e m 180 W.m-2 e
na campina, uma mata mais b a i x a e a b e r t a , alcangam 300 W.m-2.
2.2 - RADIACAO DE ONDAS LONGAS DA ATMOSFERA
Em e s c a l a p l a n e t a r i a , as t r o c a s de r a d i a g a o de onda l o n g a e n t r e a t e r r a e o ceu e, e n t r e a a t m o s f e r a e o espago, p e r m i t e m a manutengao de uma t e m p e r a t u r a de e q u i l i b r i o , p e l a emissao de grandes q u a n t i d a d e s de c a l o r que e ganha, a cada d i a p e l a absorgao s o l a r , SANTOS ( 1 9 8 4 ) . Por e x i s t i r d i f i c u l d a d e em se o b t e r medidas de r a d i a g a o de ondas l o n g a s da a t m o s f e r a , e s t a e o b t i d a p o r d i f e r e n g a a t r a v e s do balango
de r a d i a c a o , quando os demais termos sao medidos ou estimados a t r a v e s de modelos t a i s como: SWINBANK, ( 1 9 6 3 ) ; IDSO e JACKSON, ( 1 9 6 9 ) ; BRUNT, (1932) e SATTERLUND, ( 1 9 7 9 ) .
IDSO (1973) u t i l i z a n d o equagoes p a r a e s t i m a r a r a d i a g a o t e r m i c a da a t m o s f e r a , c o n c l u i u que as equagoes de A n g s t r o n s e B r u n t dao r e s u l t a d o s p r a t i c a m e n t e i d e n t i c o s sobre t o d o o range de t e m p e r a t u r a e vapor d'agua. S i m i l a r m e n t e as equagoes de Swinbank e I d s o - J a c k s o n fornecem r e s u l t a d o s e s s e n c i a l m e n t e i d e n t i c o s p a r a t e m p e r a t u r a acima de 0°C.
A v a r i a g a o media d i a r i a do s a l d o de r a d i a g a o de ondas l o n g a s e a f e t a d a p e l a t e m p e r a t u r a da s u p e r f i c i e e p e l a p r e s e n g a de n e b u l o s i d a d e , d e n t r e o u t r o s elementos. As d i f e r e n g a s no s a l d o de r a d i a g a o de ondas l o n g a s e n t r e os p e r i o d o s seco e umido, em area de pastagem na Amazonia, sao d e c o r r e n t e s , predominantemente, de mudangas na c o b e r t u r a de nuvens (WRIGHT e t a l . , 1992 e RIBEIRO, 1994). Em p e s q u i s a r e a l i z a d a em um s i t i o s i t u a d o na Reserva F l o r e s t a l Ducke, VISWANADHAM e t a l . ( 1 9 8 7 ) , c o n s t a t a r a m que o s a l d o de r a d i a g a o de ondas l o n g a s a p r e s e n t o u um comportamento d e c r e s c e n t e d u r a n t e o p e r i o d o da manna, a t i n g i n d o v a l o r e s minimos i n f e r i o r e s a -131 W.m2. T r a b a l h o r e a l i z a d o na f l o r e s t a Amazonica p o r SHUTTLEWORTH e t a l . ( 1 9 8 4 ) , m o s t r a que o f l u x o de r a d i a g a o de -2 ondas l o n g a s sobre mata de t e r r a f i r m e e da ordem de 35W.m e c o n s t a n t e d u r a n t e o d i a . 2.3 - SALDO DE RADIACAO 0 s a l d o de r a d i a g a o sobre s u p e r f i c i e s vegetadas e um p a r a m e t r o i m p o r t a n t e , porque r e p r e s e n t a a p r i n c i p a l f o n t e de e n e r g i a p a r a os p r o c e s s o s f i s i c o s e q u i m i c o s que ocorrem na i n t e r f a c e s u p e r f i c i e - a t m o s f e r a (AZEVEDO e t a l . , 1990).
Quando i n c o r p o r a d o a s u p e r f i c i e , o s a l d o de r a d i a c a o e c o n v e r t i d o em o u t r a s formas de e n e r g i a , que e s t a o a s s o c i a d a s as v a r i a g o e s e s p a c i a i s e t e m p o r a i s de v a r i o s parametros m e t e o r o l o g i c o s , p r i n c i p a l m e n t e proximo da s u p e r f i c i e . Desta
forma o s a l d o de r a d i a g a o , como um dos componentes do balango de e n e r g i a , c o n s t i t u i - s e em elemento f u n d a m e n t a l para os estudos em m i c r o m e t e o r o l o g i a (LEITAO, 1994).
Estudando o s a l d o de r a d i a g a o em areas de f l o r e s t a e pastagem, RIBEIRO (1994) o b s e r v o u que na estagao seca, o s a l d o de r a d i a g a o d u r a n t e o p e r i o d o d i u r n o na area de f l o r e s t a , f o i m a i o r do que na area de pastagem, porem, no p e r i o d o n o t u r n o as perdas de r a d i a g a o foram maiores na
f l o r e s t a do que as observadas na pastagem.
AZEVEDO e t a l . (1995) a n a l i s a n d o o balango de r a d i a g a o em area de c a a t i n g a no s e m i - a r i d o n o r d e s t i n o , Souza-PB, v e r i f i c a r a m que o s a l d o de r a d i a g a o e s t e v e em t o r n o de 70% da r a d i a g a o g l o b a l i n c i d e n t e e a r e f l e t a n c i a da vegetagao f o i c e r c a de 20% da r a d i a g a o s o l a r . 0 f l u x o de c a l o r no s o l o manteve-se sempre i n f e r i o r a 5% da r a d i a g a o s o l a r i n c i d e n t e e a n e b u l o s i d a d e i n t e n s a e i n t e r m i t e n t e i n t e r f e r i u s i g n i f i c a t i v a m e n t e nos f l u x o s r a d i a t i v o s observados. Comparando dados e x p e r i m e n t a i s de d o i s s i t i o s da r e g i a o Amazonica, FISCH (1996) c o n c l u i u que o s a l d o de r a d i a g a o f o i menor na area de pastagem (9,6 MJ.m"" . d i a "1) do
que na f l o r e s t a (11,7 MJ .m"2. d i a "1) , d e v i d o as v a r i a g o e s no
a l b e d o e no balango r a d i a t i v o de ondas l o n g a s .
2.4 - ALBEDO
Medidas r e a l i z a d a s em v a r i o s t i p o s de c u l t u r a s tern mostrado que o albedo a l c a n g a v a l o r e s maximos proximos do nascer e p o r - d o - s o l e, v a l o r e s minimos em t o r n o de meio d i a
s o l a r . 0 a l b e d o v a r i a em fungao do a n g u l o de elevagao do s o l , podendo tambem v a r i a r com a umidade do a r , t i p o de vegetagao, umidade da s u p e r f i c i e , t i p o de s o l o e q u a n t i d a d e de nuvens LEITAO ( 1 9 9 4 ) .
ANDRE e t a l . (1988) a n a l i s a n d o o a l b e d o na Reserva F l o r e s t a l Ducke (Regiao Amazonica) d u r a n t e d o i s p e r i o d o s , observaram v a l o r e s l i g e i r a m e n t e mais elevados p a r a a estagao seca ( c e r c a de 10% m a i o r ) , em d i a s com pouca n e b u l o s i d a d e e p a r c i a l m e n t e n u b l a d o s . Os v a l o r e s medios p a r a as estacoes seca e chuvosa foram, r e s p e c t i v a m e n t e 13% e 12%.
A n a l i s a n d o o a l b e d o em d o i s s i t i o s d i s t i n t o s na Amazonia, sendo o p r i m e i r o a n o r d e s t e de Maraba (PA) e o
segundo ao s u l de Maraba (PA), RIBEIRO (1994) c o n s t a t o u que os v a l o r e s medios do a l b e d o , d u r a n t e a estagao seca foram 18,3% p a r a a pastagem e, 15,7% p a r a a f l o r e s t a . Porem na estagao chuvosa, o albedo medio f o i de 18,2% na pastagem e 13,2% na f l o r e s t a , ou s e j a , uma redugao de 2,5% no albedo na area de f l o r e s t a .
CHANG (1968) v e r i f i c o u que apos a o c o r r e n c i a de chuva, o a l b e d o da grama d i m i n u i de 32% p a r a 22%. I d s o e t a l .
(1975) observaram que o albedo do s o l o umido e menor do que o a l b e d o do s o l o seco.
SHUTTLEWORTH e t a l . ( 1 9 8 4 ) , ao a n a l i s a r e m o comportamento do a l b e d o p a r a uma f l o r e s t a de mata densa, p r o x i m a a Manaus (Reserva F l o r e s t a l Ducke), e n c o n t r a r a m um v a l o r medio d i a r i o de 1 2 , 1 % . BASTABLE e t a l . (1992)
a n a l i s a n d o o albedo da mesma a r e a e x p e r i m e n t a l , e n c o n t r a r a m um v a l o r medio d i a r i o de 1 3 , 1 % . VISWANADHAM e t a l . (1987), tambem a n a l i s a n d o o comportamento do a l b e d o p a r a e s t e mesmo s i t i o (Reserva F l o r e s t a l Ducke), c o n c l u i r a m que uma c a r a c t e r i s t i c a marcante da v a r i a g a o d i u r n a do albedo e a de
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nao a p r e s e n t a r f l u t u a g o e s acentuadas, mostrando quase uma c o n s t a n c i a ao l o n g o do p e r i o d o com v a l o r e s p r o x i m o s a 12%.
2.5 - BALANCO DE ENERGIA
Os p r i m e i r o s e s t u d o s a r e s p e i t o de b a l a n g o de e n e r g i a sobre uma s u p e r f i c i e n a t u r a l , foram d e s e n v o l v i d o s p o r BOWEN ( 1 9 2 6 ) , que d e t e r m i n o u a razao e n t r e os f l u x o s de c a l o r s e n s i v e l e de c a l o r l a t e n t e , numa s u p e r f i c i e de agua, em fungao da p r e s s a o de vapor e da t e m p e r a t u r a observada sobre a s u p e r f i c i e e s t u d a d a . 0 v a l o r a b s o l u t o da t e m p e r a t u r a da s u p e r f i c i e a f e t a os f l u x o s de e n e r g i a em s u p e r f i c i e s s a t u r a d a s ou umidas. Para ALVALA (1993), a presenga de vegetagao m o d i f i c a os f l u x o s t e r m i c o s , na s u p e r f i c i e , quando comparados com a q u e l e s em uma s u p e r f i c i e c o b e r t a p o r pastagem sob as mesmas c o n d i g o e s a m b i e n t a i s , consequentemente, a r a z a o de Bowen e d i f e r e n t e em cada caso.
FISCH (1996) ao a n a l i s a r os f l u x o s de c a l o r s e n s i v e l e l a t e n t e no c i c l o d i u r n o , p a r a d o i s s i t i o s d i s t i n t o s ( f l o r e s t a e pastagem) na Amazonia, c o n c l u i u que na a r e a de f l o r e s t a , os f l u x o s de c a l o r s e n s i v e l e l a t e n t e a t i n g e m seus m a i o r e s v a l o r e s as 13:00 HL, com i n t e n s i d a d e de 85 W.m."' e 349 W.m-2, r e s p e c t i v a m e n t e .
Tomando como base dados e x p e r i m e n t a i s o b t i d o s na Reserva F l o r e s t a l Ducke, CHAVES e t a l . (1993) ao a n a l i s a r e m o comportamento dos componentes do b a l a n g o de e n e r g i a s o l a r , c o n c l u i r a m que o f l u x o de c a l o r l a t e n t e f o i mais acentuado na epoca seca do que na epoca chuvosa, enquanto o c a l o r s e n s i v e l permaneceu u n i f o r m e , com d i s c r e t a s v a r i a g o e s d u r a n t e as mesmas epocas.
Segundo RIBEIRO ( 1 9 9 6 ) , as m a i o r e s a m p l i t u d e s de f l u x o de c a l o r no s o l o na a r e a de Maraba-PA o c o r r e r a m na
pastagem, com 72,0 W.m2 na estagao seca e 58,0 W.m2 na
estagao chuvosa.
CASSARDO e t a l . (1994) v e r i f i c a n d o o desempenho do modelo LSPM (Land-Surface Process M o d e l ) , c o n c l u i r a m que o mesmo e capaz de s i m u l a r m u i t o s a t i s f a t o r i a m e n t e o estado do m i c r o c l i m a em d o i s l o c a i s p a r t i c u l a r e s , mesmo que e s t a s i m u l a g a o estenda-se p o r m u i t o s d i a s e, a f i r m a m que o LSPM tambem e capaz de r e p r o d u z i r os b a l a n g o s de e n e r g i a e de agua p a r a l o n g o s p e r i o d o s .
BOSILOVICH e SUN (1994) u t i l i z a n d o um modelo p a r a s i m u l a r f l u x o de c a l o r l a t e n t e e f l u x o de c a l o r s e n s i v e l a p a r t i r de observagoes de v a r i a v e i s a t m o s f e r i c a s e de r a d i a g a o , c o n c l u i r a m que as s i m u l a g o e s monstram que o modelo e capaz de r e p r o d u z i r observagoes b a s t a n t e r a z o a v e i s do b a l a n g o de e n e r g i a e de t e m p e r a t u r a a s u p e r f i c i e . 2.6 - EVAPOTRANSPIRAQAQ A evaporagao e a t r a n s p i r a g a o ocorrem s i m u l t a n e a m e n t e na n a t u r e z a , e nao e f a c i l d i s t i n g u i r o vapor d'agua p r o d u z i d o p e l o s d o i s p r o c e s s o s , (ROSENBERG e t a l . , 1983) . CHANG (1968) d e f i n e a e v a p o t r a n s p i r a g a o como a evaporagao da s u p e r f i c i e de um c e r t o l o c a l mais a t r a n s p i r a g a o das p l a n t a s n e l e s e x i s t e n t e s . Segundo MATZENAUER ( 1 9 9 2 ) , os v e g e t a i s a t r a v e s de suas r a i z e s , r e t i r a m do s o l o a agua n e c e s s a r i a as suas a t i v i d a d e s v i t a i s , r e s t i t u i n d o p a r t e d e l a a a t m o s f e r a em
forma de vapor, ou s e j a , o p r o c e s s o de evaporagao da agua que o c o r r e nas p l a n t a s e denominado de t r a n s p i r a g a o , enquanto que a evaporagao e d e f i n i d a como o p r o c e s s o f i s i c o p e l o q u a l um l i q u i d o ou s o l i d o e t r a n s f e r i d o p a r a o estado gasoso.
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Para MATZENAUER ( 1 9 9 2 ) , a e v a p o t r a n s p i r a g a o r e a l (ETR) e a perda de agua p a r a a a t m o s f e r a , p o r evaporagao e t r a n s p i r a g a o nas condigoes r e a i s ( e x i s t e n t e s ) de f a t o r e s a t m o s f e r i c o s e umidade do s o l o , e pode s e r i n f l u e n c i a d a p e l a d i s p o n i b i l i d a d e de agua no s o l o e p e l a demanda e v a p o r a t i v a da a t m o s f e r a . A e v a p o t r a n s p i r a g a o r e a l (ETR) s e r a i g u a l a e v a p o t r a n s p i r a g a o maxima (Etm), quando a agua d i s p o n i v e l no s o l o f o r s u f i c i e n t e e, menor quando a agua d i s p o n i v e l no s o l o f o r l i m i t a d a , DOORENBOS e KASSAM ( 1 9 7 9 ) .
A e v a p o t r a n s p i r a g a o pode s e r o b t i d a a t r a v e s de medigoes d i r e t a s ou a t r a v e s de e s t i m a t i v a s . As medigoes d i r e t a s sao f e i t a s u t i l i z a n d o , basicamente, d o i s grupos de metodos: os metodos baseados na equagao do b a l a n g o h i d r i c o e
os metodos m i c r o m e t e o r o l o g i c o s . Em g e r a l , a medigao da e v a p o t r a n s p i r a g a o e f e i t a em n i v e l e x p e r i m e n t a l , em d e c o r r e n c i a dos i n s t r u m e n t o s e do manejo n e c e s s a r i o s . A t r a v e s desses metodos pode-se d e t e r m i n a r a e v a p o t r a n s p i r a g a o r e a l
(ETR) , maxima (Etm) e de r e f e r e n d a (Eto) p a r a i n t e r v a l o s de tempo m u i t o c u r t o s , como m i n u t o s ou horas (FONTANA, 1992).
0 metodo da razao de Bowen pode s e r u t i l i z a d o p a r a d e t e r m i n a r a e v a p o t r a n s p i r a g a o de q u a l q u e r s u p e r f i c i e homogenea, ao assumir que as d i v e r g e n c i a s h o r i z o n t a l s de c a l o r s e n s i v e l e l a t e n t e e n t r e os n i v e i s de medida sao n u l o s . Por o u t r o l a d o , o metodo nao r e q u e r conhecimentos admencionais, d e v i d o a n a t u r e z a e condigoes da s u p e r f i c i e , t a i s como umidade, r u g o s i d a d e ou q u a l q u e r o u t r o p a r a m e t r o que e x i j a sua medigao ou e s t i m a g a o . A d i s p o n i b i l i d a d e de uma boa i n s t r u m e n t a g a o p e r m i t e e s t i m a r a e v a p o t r a n s p i r a g a o com grande p r e c i s a o , t a n t o p a r a p e r i o d o s c u r t o s como p a r a l o n g o s
i n t e r v a l o s de tempo. FUCHS e TANNER ( 1 9 7 0 ) , sugerem p a r a uma melhor e s t i m a t i v a da e v a p o t r a n s p i r a g a o , i n t e g r a r os v a l o r e s a
cada 30-60 m i n u t o s , com i s s o os r e s u l t a d o s sao mais p r e c i s o s do que manipulando v a l o r e s medios d i a r i o s de Rn, G e p.
Segundo ANGUS e WALTS ( 1 9 8 4 ) , o metodo da razao de Bowen s u b e s t i m a a e v a p o t r a n s p i r a g a o em condigoes a d v e c t i v a s , d e v i d o a e s t a s c i r c u n s t a n c i a s , os f l u x o s de c a l o r s e n s i v e l e l a t e n t e sao de s i n a i s o p o s t o s e seus c o e f i c i e n t e s de t r a n s f e r e n c i a t u r b u l e n t a sao d i f e r e n t e s . 0 metodo da razao de Bowen e m u i t o u t i l i z a d o , porque e menos s e n s i v e l aos e r r o s d e r i v a d o s da i n s t r u m e n t a g a o em medidas dos g r a d i e n t e s e nao n e c e s s i t a de p e r f i l de v e l o c i d a d e do v e n t o (TANNER 1960,
1967).
CAHOON e t a l . ( 1 9 9 0 ) , usando observagoes m e t e o r o l o g i c a s l i m i t a d a s , desenvolveram uma t e c n i c a p a r a e s t a b e l e c e r uma equagao c a l i b r a d a de e s t i m a t i v a de evaporagao de tanque p a r a um l o c a l , tendo apenas dados de evaporagao do tanque e v a p o r i m e n t r o c l a s s e A, e c o n c l u i r a m que e s t a equagao pode se a p l i c a d a p a r a l o c a i s p r o x i m o s , com c a r a c t e r i s t i c a s c l i m a t i c a s s i m i l a r e s .
Segundo VILAGRA e t a l . ( 1 9 9 5 ) , o uso da equagao do b a l a n g o de agua no s o l o p a r a e s t i m a r a e v a p o t r a n s p i r a g a o , produz v a l o r e s medios com c o e f i c i e n t e de v a r i a g a o na ordem de 42%, p r i n c i p a l m e n t e como r e s u l t a d o da v a r i a b i l i d a d e dos p a r a m e t r o s do s o l o . I s t o m o s t r a que as aproximagoes e m p i r i c a s e a e r o d i n a m i c a s p a r a e s t i m a r e v a p o t r a n s p i r a g a o , baseadas em observagoes a t m o s f e r i c a s , r e p r e s e n t a m o melhor caminho p a r a e s t i m a t i v a s de e v a p o t r a n s p i r a g a o em s o l o s , com e x p r e s s i v a v a r i a b i l i d a d e e s p a c i a l em suas c a r a c t e r i s t i c a s h i d r a u l i c a s .
FRITSCHEN ( 1 9 6 5 ) , comparando a e v a p o t r a n s p i r a g a o e s t i m a d a p e l o metodo da razao de Bowen com medidas l i s i m e t r i c a s , c o n c l u i u que o metodo da razao de Bowen a p r e s e n t a uma boa p r e c i s a o , com e r r o s a b s o l u t o e r e l a t i v o de apenas 2% e 5%, r e s p e c t i v a m e n t e .
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FEITOSA ( 1 9 9 6 ) , estimando a e v a p o t r a n s p i r a g a o p e l o metodo da razao de Bowen, em a r e a de pastagem na fazenda Dimona na Amazonia C e n t r a l , d u r a n t e o p e r i o d o chuvoso, obteve uma media de 0,30mm/h, enquanto que a e v a p o t r a n s p i r a g a o medida f o i de 0,29mm/h. 0 a u t o r a f i r m a que o metodo da razao de Bowen comparado a o u t r o s metodos f o i o que a p r e s e n t o u as melhores e s t i m a t i v a s .
MATERIAL E METODOS
3.1 - LQCALIZACAO GEOGRAFICA
0 P r o j e t o Mudangas C l i m a t i c a s no S e m i - a r i d o (MUCLISA), f o i d e s e n v o l v i d o em duas areas l o c a l i z a d a s no m u n i c i p i o de S e r r a Negra do N o r t e , na r e g i a o do S e r i d o do R i o Grande do N o r t e ( v e r F i g u r a 3.1) . Uma das areas e r e f l o r e s t a d a com a l g a r o b a com aproximadamente 40ha, l o c a l i z a d a na Fazenda S o l i d a o (6°34'41"S; 37°15'18"W), que p o s s u i uma a r e a t o t a l de 6.000ha. A o u t r a area e composta de vegetagao n a t i v a da r e g i a o s e m i - a r i d a ( c a a t i n g a ) , l o c a l i z a d a na Estagao E c o l o g i c a do S e r i d o , uma area de p r e s e r v a g a o a m b i e n t a l do IBAMA (1.166,38ha), v i z i n h a a fazenda s u p r a c i t a d a ( c e r c a de 3Km de d i s t a n c i a e n t r e as areas e s t u d a d a s ) .
3.2 - CARACTERISTICAS DAS AREAS ESTUDADAS
Para melhor c a r a c t e r i z a r os s i t i o s estudados, foram f e i t a s algumas observagoes e, c o n s t a t o u - s e que na area de c a a t i n g a a d i s t a n c i a media e n t r e as p l a n t a s e de 1,7m, enquanto na a r e a r e f l o r e s t a d a com a l g a r o b a e de 5,lm. Na area de c a a t i n g a , d e v i d o a m a i o r aproximagao das p l a n t a s ,
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f o i n e c e s s a r i o f o r c a r um pouco a vegetagao p a r a a i n s t a l a g a o da t o r r e m i c r o m e t e o r o l o g i c a . Por o u t r o l a d o , na area r e f l o r e t a d a com a l g a r o b a , p o r p o s s u i r m a i o r espagamento e n t r e as p l a n t a s , nao se f e z n e c e s s a r i o f o r g a r a v e g e t a g a o .
Durante o p e r i o d o chuvoso, observou-se que na area de a l g a r o b a , ao c o n t r a r i o da area de c a a t i n g a , nao e x i s t e p r a t i c a m e n t e p l a n t a s germinando, nem mesmo a l g a r o b e i r a . Contudo, na area de a l g a r o b a , notou-se uma r a z o a v e l presenga de m a t e r i a o r g a n i c a sobre a s u p e r f i c i e do s o l o , bem como folhagem seca de a l g a r o b a , com espessura de 1cm aproximadamente. Uma i d e i a de ambos os d o s s e i s d u r a n t e o p e r i o d o chuvoso e dada na F i g u r a 3.2.
3.3 - CARACTERISTICAS CLIMATICAS
A r e g i a o em estudo tern uma p r e c i p i t a g a o media a n u a l de 758,1mm, c o n c e n t r a d a p r i n c i p a l m e n t e no p e r i o d o de f e v e r e i r o a maio, sendo os demais meses secos ou de p o u q u i s s i m a chuva ( v e r Tabela 3 . 1 ) . A t e m p e r a t u r a media mensal d i a r i a do a r v a r i a de 25,8°C no mes de j u n h o a 32,1°C no mes de o u t u b r o , a maxima de 28,6°C no mes de j u n h o , a 34,8°C no mes de o u t u b r o e a minima de 23,2°C no mes de j u n h o a 30,9°C no mes de novembro. 0 s o l o predominante da r e g i a o e do t i p o b r u n o c a l c i o com r o l a m e n t o s e i x o s (IBAMA).
3.4 - INSTALACOES E INSTRUMENTAL UTILIZADO
Os dados u t i l i z a d o s n e s t e t r a b a l h o sao r e l a t i v o s a duas etapas e x p e r i m e n t a i s , d e s e n v o l v i d a s nos p e r i o d o s de
16/01/96 a 12/02/96 ( d u r a n t e o p e r i o d o c h u v o s o ) , e de 26/06/96 a 26/07/96 (apos o p e r i o d o c h u v o s o ) . Para a c o l e t a de dados, na p r i m e i r a e t a p a e x p e r i m e n t a l foram i n s t a l a d a s duas t o r r e s m i c r o m e t e o r o l o g i c a s : uma na area de a l g a r o b a com
10m de a l t u r a e o u t r a na area de c a a t i n g a com 7m de a l t u r a . Na segunda e t a p a , as a l t u r a s de ambas as t o r r e s foram aumentadas p a r a 12m e 8m r e s p e c t i v a m e n t e .
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3.4.1 - DISTRIBUigAO DO INSTRUMENTAL NOS DOSSEIS
0 i n s t r u m e n t a l u t i l i z a d o d u r a n t e as duas campanhas e x p e r i m e n t a i s nas duas a r e a s , f o i d i s t r i b u i d o da s e g u i n t e m a n e i r a :
3.4.1.1 - NO TOPO DE CADA TORRE ( v e r F i g u r a 3.3a)
- um p i r a n o m e t r o p a r a m e d i r r a d i a c a o i n c i d e n t e ;
- um p i r a n o m e t r o p a r a m e d i r r a d i a g a o r e f l e t i d a ;
- um n e t r a d i o m e t r o p a r a m e d i r o s a l d o de r a d i a g a o ;
- um p s i c r o m e t r o , e um anemometro a 0,5m acima do d o s s e l ;
- um p s i c r o m e t r o , e um anemometro a 1,5m acima do d o s s e l .
3.4.1.2 - NO INTERIOR DE CADA DOSSEL
- um sensor de t e m p e r a t u r a do a r a 2m acima da s u p e r f i c i e do s o l o ;
- um f l u x i m e t r o p a r a determinagao do f l u x o de c a l o r no s o l o i n s t a l a d o a 1cm de p r o f u n d i d a d e da s u p e r f i c i e do s o l o .
3.5 - AQUISICAO DOS DADOS
Para a a q u i s i g a o dos dados, em cada t o r r e f o i u t i l i z a d o 1 m i c r o l o g g e r 21X da Campbell S c i , com capacidade p a r a 16 c a n a i s . Este s i s t e m a f o i programado p a r a r e a l i z a r l e i t u r a s em i n t e r v a l o s de 1 em 1 segundo e, a p a r t i r d a i c a l c u l a r medias de 5 em 5 m i n u t o s . Cada s i s t e m a de a q u i s i g a o f o i a l i m e n t a d o p o r um p a i n e l s o l a r . Os dados apos serem armazenados na memoria do 21X, eram t r a n s f e r i d o s a cada 72
horas p a r a um modulo de armazenamento, e em s e g u i d a c o l o c a d o s em um microcomputador e gravados em d i s q u e t e ( v e r F i g u r a 3.3b). A grande vantagem d e s t e t i p o de equipamento e p e r m i t i r o m o n i t o r a m e n t o em tempo r e a l do andamento do e x p e r i m e n t o , o que p o s s i b i l i t a d e t e c t a r q u a l q u e r problema i m e d i a t a m e n t e .
TABELA 3.1 - DISTRIBUigAO DA PRECIPITAgAO MEDIA ANUAL NO MUNICIPIO DE SERRA NEGRA DO NORTE-RN.
MESES MEDIA (mm) D. PADRAO N. ANOS
J a n e i r o 70,4 72, 1 76 F e v e r e i r o 140, 0 111,9 75 Marco 203, 5 121,5 77 A b r i l 184, 8 116, 9 76 Maio 74, 6 64, 4 77 Junho 24,7 26, 9 74 J u l h o 15, 2 25, 1 75 Agosto 3,1 15, 8 76 Setembro 1/9 5,7 76 Outubro 4,4 16, 4 75 Novembro 15, 1 32, 1 Dezembro 20,2 31,4 79 Media a n u a l 758, 1 — —
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Todos os i n s t r u m e n t o s , seus modelos e u n i d a d e s a d o t a d o s , e s t a o d e s c r i t o s na Tabela 3.2.
TABELA 3.2 - CARACTERIZACAO DOS -INSTRUMENTOS UTILIZADOS
INSTRUMENTOJ PARAMETROS UN I DADE MODELO
P s i c r o m e t r o 1 Temperatura do B u l b o Seco e Umido (°C) Termopares Co-b r e c o n s t a n t a Anemometro V e l o c i d a d e do Vento (m. s ) :-..M.Y. Modelo 03002 P i r a n o m e t r o Radiagao S o l a r G l o b a l I n c i d e n t e (W.m"") Modelo E p p l e y PSP P i r a n o m e t r o Radiagao S o l a r G l o b a l R e f l e t i d a (W.m-") Modelo E p p l e y PSP Net Radiometro Saldo de Radiagao (W.m -) R a d i a t i o n Energy Balance Systems Radiometro Saldo de Radiagao (W.m ") INPE T e r m o p i l h a F l u x i m e t r o s F l u x o de C a l o r no Solo (W.m"") Micromet I n s t r u m e n t s
3.6.1 - BALANCO DE RADIACAO A SUPERFICIE
A soma dos f l u x o s de r a d i a g a o de ondas c u r t a s e ondas l o n g a s que chegam e saem da s u p e r f i c i e denomina-se balango de r a d i a g a o a s u p e r f i c i e , expresso p e l a s e g u i n t e equagao: Rn = (K I -K t ) + (L 1 -L t ) (3.1) onde Rn e o s a l d o de r a d i a g a o , K-l e a r a d i a g a o de ondas c u r t a s i n c i d e n t e , KT e a r a d i a g a o de ondas c u r t a s r e f l e t i d a p e l a s u p e r f i c i e , L l e a r a d i agao de ondas l o n g a s da a t m o s f e r a e LT a r a d i a g a o de ondas l o n g a s e m i t i d a p e l a s u p e r f i c i e .
Quando sao conhecidos o albedo ( rc) e a t e m p e r a t u r a
da s u p e r f i c i e ( Ts) , a equagao (3.1) pode s e r e s c r i t a na forma:
R n = ( l - r c ) K l + ( L l - o T s 4 ) (3.2)
onde a e a c o n s t a n t e de S t e f a n - B o l t z m a n n i g u a l a 5,67 x 10"" W.m"" .K"4.
3.6.2 - BALANCO DE RADIACAO DE ONDAS CURTAS
A p a r t i r dos f l u x o s de r a d i a g a o i n c i d e n t e e r e f l e t i d a , d e t e r m i n o u - s e o balango de r a d i a g a o de ondas c u r t a s no topo de cada d o s s e l , tomando-se como base a equagao:
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Quando nao e x i s t e m observagoes de r a d i a g a o r e f l e t i d a (KT) e o a l b e d o e c o n h e c i d o , a equagao (3.3) pode s e r s u b s t i t u i d a p e l a equagao ( 3 . 4 ) :
K* = ( l - rc)K i (3.4)
Na equagao (3.4) o a l b e d o pode s e r modelado com base no a n g u l o de i n c l i n a g a o do s o l , p a r a q u a l q u e r i n s t a n t e , d u r a n t e o p e r i o d o d i u r n o . A equagao (3.4) pode s e r s i m p l i f i c a d a , s u b s t i t u i n d o - s e o a l b e d o p o r seu v a l o r medio, quando o i n t e r e s s e f o r o b a l a n g o de r a d i a g a o d i a r i o .
3.6.3 - BALANCO DE RADIACAO DE ONDAS LONGAS
Os metodos mais p r e c i s o s p a r a c a l c u l a r a r a d i a g a o de ondas l o n g a s da a t m o s f e r a , em d i a s de ceu c l a r o , requerem dados de p e r f i l de umidade e t e m p e r a t u r a . Contudo, e s t e s dados r a r a m e n t e e s t a o d i s p o n i v e i s , como consequencia modelos mais s i m p l e s tern s i d o d e s e n v o l v i d o s baseados na L e i de S t e f a n -B o l t zman: hi = ea c0Ta 4 (3.5) onde sa c e e m i s s i v i d a d e da a t m o s f e r a p a r a d i a s de ceu c l a r o e Ta a t e m p e r a t u r a do a r proximo da s u p e r f i c i e . Na t e n t a t i v a de e s t i m a r a r a d i a g a o t e r m i c a da a t m o s f e r a , p a r a condigoes de ceu c l a r o , v a r i a s equagoes e m p i r i c a s foram a p r e s e n t a d a s p o r d i v e r s o s a u t o r e s . D e n t r e e l a s destacam-se as s e g u i n t e s :
- Equagao de Swinbank (1963) = eTa6 ( 3.6 ) onde 9 e uma c o n s t a n t e i g u a l a 4, 9927 x 10"1 3 W.m~13.K~6. - Equagao de I d s o e Jackson (1969) hi = oTa 4|l - 0,2 61 exp[-l,77 x 10"4(273 -
T
a)
2]J
(3.7) - Equagao de B r u n t (1932) hi = oTa4(0,44 + 0,08Ve) (3.8)onde e e a p r e s s a o p a r c i a l do vapor d'agua em mb. A equagao (3.8) e uma das mais usadas, porem suas c o n s t a n t e s devem s e r a j u s t a d a s ao l o c a l de sua u t i l i z a g a o .
- Equagao de S a t t e r l u n d (1979)
L i = oT4|l,04 1 - e x p ^ - e ^0 1 6) j (3.9)
3.6.4 - DETERMINACAO DO ALBEDO ( rc)
O a l b e d o e a razao e n t r e a r a d i a g a o r e f l e t i d a e a r a d i a g a o i n c i d e n t e . Deste modo, tomando-se como base as r a d i a g o e s i n c i d e n t e e r e f l e t i d a , observadas na f a i x a e s p e c t r a l g l o b a l (0,3 a 3,0(im), f o i p o s s i v e l c a l c u l a r , p a r a cada d o s s e l , o albedo ( rc) da s u p e r f i c i e . 0 albedo medio d i a r i o f o i
c a l c u l a d o e f e t u a n d o - s e a razao e n t r e os v a l o r e s i n s t a n t a n e o s de r a d i a g a o r e f l e t i d a e r a d i a g a o i n c i d e n t e , ambos i n t e g r a d o s
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d i a r i a m e n t e d u r a n t e cada p e r i o d o de observagao, p e l a s e g u i n t equagao:
K t
K 4 (3.10)
3.7 - BALANCO DE ENERGIA A SUPERFICIE
Na a u s e n c i a de advecgao e, desprezando-se a v a r i a g a o de armazenamento de e n e r g i a na biomassa, os f l u x o s de c a l o r sobre um d o s s e l q u a l q u e r s a t i s f a z e m a equagao do b a l a n g o de e n e r g i a , que pode s e r e x p r e s s a em sua forma s i m p l i f i c a d a , como:
onde, Rn e o s a l d o de r a d i a g a o , H e o f l u x o de c a l o r s e n s i v e l e LE e o f l u x o de c a l o r l a t e n t e , (sendo L o c a l o r l a t e n t e de evaporagao e E a t a x a de evaporagao) , e G e o f l u x o de c a l o r no s o l o .
3.8 - ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRACAO REAL
3.8.1 - METODO DA RAZAO DE BOWEN
A razao e n t r e o f l u x o de c a l o r s e n s i v e l e o f l u x o de c a l o r l a t e n t e e denominada "Razao de Bowen"; dada p o r :
R n = H + L E + G (3.11)
(3.12)
Tomando-se a equagao (3.11) do balango de e n e r g i a em sua forma s i m p l i f i c a d a e combinando-a com a equagao ( 3 . 1 2 ) , tem-se:
Rn = LE(l + p) + G (3.13;
Onde o t r a n s p o r t e t u r b u l e n t o de c a l o r s e n s i v e l ( H ) , de c a l o r l a t e n t e (LE) e de q u a n t i d a d e de movimento ( t ) na camada l i m i t e s u p e r f i c i a l sao expressos p e l a s equagoes que seguem: H = -pCpKh f \ d T d ZJ (3.14) LE = -pLKv f _\ Kd zJ [3.15] d U d Z) 3.16) onde p e a densidade do a r (l,23Kg/m ) , cp o c a l o r e s p e c i f i c o do a r a p r e s s a o c o n s t a n t e (j/Kg.°K), L o c a l o r l a t e n t e de v a p o r i z a g a o da agua ( j / K g ) , Kh, Kh, e Kh r e s p e c t i v a m e n t e os c o e f i c i e n t e s de t r a n s f e r e n c i a t u r b u l e n t a p a r a c a l o r s e n s i v e l , vapor d'agua e q u a n t i d a d e de movimento (nT/s) ,
d T/ d Z , d q/ d Z e d IJ/ d Z sao os g r a d i e n t e s v e r t i c a l s
medios de t e m p e r a t u r a , umidade e s p e c i f i c a e v e l o c i d a d e do v e n t o , r e s p e c t i v a m e n t e .
Considerando que p a r a q u a l q u e r condigao de i n s t a b i l i d a d e a t m o s f e r i c a Kh = Kv, s u b s t i t u i n d o as equagoes
(3.14) e (3.15) na equagao (3.12) e fazendo q = 0, 622 —, tem-P
27 P = Crp
0,6 2 2L
\ceJ cT 3.17) onde q e a umidade e s p e c i f i c a do a r e P a p r e s s a o a t m o s f e r i c a a s u p e r f i c i e (mb). Fazendo o p a r a m e t r o p s i c r o m e t r i c o y =0,6 2 2L
s u b s t i t u i n d o agora a equagao (3.17) na equagao (3.13) p a r a d i f e r e n g a s f i n i t a s r e s u l t a :
L E = R n - G 3 . I S
Tomando-se como base as medidas de s a l d o de r a d i a g a o , do f l u x o de c a l o r no s o l o , de t e m p e r a t u r a do a r e de p r e s s a o p a r c i a l de v a p o r d'agua nos n i v e i s Z-_ e Z2 sobre os
d o i s d o s s e i s , e s t i m o u - s e o f l u x o de c a l o r l a t e n t e a t r a v e s da equagao (3.18) .
3.9 - ANALISE DE PARAMETROS METEOROLOGICOS
Alem da comparagao dos b a l a n g o s de r a d i a g a o e e n e r g i a , tambem f o r a m a n a l i s a d o s o comportamento da t e m p e r a t u r a do a r d e n t r o e sobre os d o s s e i s , a v e l o c i d a d e do v e n t o , bem como a umidade e s p e c i f i c a e umidade r e l a t i v a .
RESULTADOS E DISCUSSAO
Serao a p r e s e n t a d o s a s e g u i r , em forma de Tabelas e F i g u r a s , os r e s u l t a d o s o b t i d o s d u r a n t e as duas campanhas e x p e r i m e n t a i s d e s e n v o l v i d a s nas areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a , no p e r i o d o chuvoso (16/01/96 a 12/02/96) e apos o p e r i o d o chuvoso (26/06/96 a 26/07/96).
4.1 - BALANCO DE RADIACAO A SUPERFICIE
A F i g u r a 4.1 i l u s t r a o comportamento medio d i u r n o dos componentes do b a l a n g o de r a d i a g a o , nas areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a , p a r a o p e r i o d o de 16/01/96 a 12/02/96. Observa-se no c o n j u n t o de c u r v a s , semelhanga e n t r e as c u r v a s de r a d i a g a o s o l a r g l o b a l nas duas areas e x p e r i m e n t a i s . A n a l i s a n d o o comportamento medio d i u r n o da r a d i a g a o s o l a r r e f l e t i d a p e l a s u p e r f i c i e dos d o s s e i s , v e r i f i c a - s e que em ambas as areas os v a l o r e s maximos o c o r r e m as 12:00HL, c o n s t a t a - s e a i n d a que, o s a l d o de r a d i a g a o medio h o r a r i o f o i um pouco s u p e r i o r na area de c a a t i n g a em t o d o o p e r i o d o d i u r n o e, destacadamente, e n t r e 10:00 e 13:00HL. J a o comportamento medio d i u r n o das r a d i a g o e s de ondas l o n g a s p r o v e n i e n t e da a t m o s f e r a e e m i t i d a p e l a s u p e r f i c i e , a exemplo do que o c o r r e com a r a d i a g a o
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g l o b a l , a p r e s e n t a - s e p r a t i c a m e n t e i g u a l nas duas areas, porem com pouca v a r i a c a o ao longo do d i a .
1000 -600 -I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Hora (local) 1000 •600 -I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Hora (local) -m- K 4r»- Kr- Rn L 4^- L f
F i g u r a 4.1 - Comportamento medio d i u r n o dos componentes do b a l a n g o de r a d i a g a o no p e r i o d o de 16/01/96 a
12/02/96: (a) c a a t i n g a ; (b) a l g a r o b a .
A n a l i s a n d o o comportamento medio d i u r n o dos componentes do b a l a n g o de r a d i a g a o , p a r a o p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96 ( v e r F i g u r a 4 . 2 ) , observa-se que a r a d i a g a o s o l a r g l o b a l a t i n g e v a l o r e s maximos as 12:00HL. As c u r v a s do s a l d o de r a d i a g a o medio d i u r n o comportam-se
p r a t i c a m e n t e i g u a i s , com pequenas v a r i a g o e s no d e c o r r e r do p e r i o d o . Nas F i g u r a s 4.3, 4.4, 4.5, 4.6 e 4.7, observa-se cada componente do b a l a n g o de r a d i a g a o separadamente.
1000 T 1 -200 • • -«00 <| ' • ^ ^ A T T A u u n . Z L ' --600 -I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Hora (local) • K NI ' - ^ K ' t v - R n - A - L 4<«-tT 1000 800 600 ? ? 4 0 0 1 2 0 0 o X U. 0 -200 -400 -600 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Hora (local)
F i g u r a 4.2 - Comportamento medio d i u r n o dos componentes do b a l a n g o de r a d i a g a o , no p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96: (a) c a a t i n g a ; (b) a l g a r o b a .
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900 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Hora (local) caatinga algaroba F i g u r a 4.3 - Comportamento medio d i u r n o da r a d i a g a o s o l a r g l o b a l nas areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a : ( a ) p e r i o d o de 16/01/96 a 12/02/96; (b) p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96.-140 -I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Hora :locaD caatinga - O - algaroba ° 1 -20 -•b O s . jf 40 -f 6 0 ^ 80 100 120 --140 - 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Hora (local) caatinga algaroba F i g u r a 4.4 - Comportamento medio d i u r n o da r a d i a c a o s o l a r r e f l e t i d a nas areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a : ( a ) p e r i o d o de 16/01/96 a 12/02/96; (b) p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96.
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F i g u r a 4.5 - Comportamento medio d i u r n o do s a l d o de r a d i a g a o nas areas de c a a t i n g a e a l g a r o b a : ( a ) p e r i o d o de
16/01/96 a 12/02/96; (b) p e r i o d o de 26/06/96 a 26/07/96.
