SAZONALIDADE DE ELEMENTOS METEOROLÓGICOS EM ECOSSISTEMA DE
MANGUEZAL NA REGIÃO EQUATORIAL, PARÁ, BRASIL
João de AthAydes silvA JúnioR
1, RAfAel feRReiRA dA CostA
2,
Antonio CARlos lôlA dA CostA
3, PAulo henRique loPes GonçAlves
3,
AlAn PAntoJA BRAGA
3, yAdvindeR s. MAlhi
4,
luiz eduARdo o. e C. de ARAGão
e C. de ARAGão
C. de ARAGão
4e PAtRiCk MeiR
51, 2
universidade federal de Campina Grande, unidade Acadêmica de Ciências Atmosféricas.
Av. Aprígio veloso, 882, Bodocongó, CeP 58109‑970, Campina Grande, PB, Brasil.
e‑mail:
1athaydesjunior@yahoo.co.uk,
2rfcostampeg@bol.com.br
3universidade federal do Pará, departamento de Meteorologia.
Rua Augusto Corrêa, nº 01, CeP 66075‑110, Belém, PA, Brasil
4university of oxford, school of Geography and the environment.
Mansfield Road, Oxford OX1 3TB, United Kingdom.
5
university of edinburgh –school of Geosciences, institute of Geography.
Drummond Street, Edinburgh. EH8 9XP. Scotland, United Kingdom.
Recebido Abril 2005 ‑ Aceito Agosto 2006
RESUMO
Realizou‑se um estudo sobre a variabilidade média horária dos principais elementos meteorológicos em uma área de manguezal no estado do Pará, referente aos anos de 2001 a 2003. os resultados encontrados mostraram que as maiores temperaturas médias do ar ocorreram no mês de dezembro, enquanto que as menores ocorreram no mês de abril, sendo a temperatura média anual do ar de 27°C. A umidade relativa do ar apresentou valor médio anual de 83%. em relação à radiação solar, foi observada uma variação sazonal da ordem de 62%. A velocidade média do vento foi maior durante a época seca, sendo que a sua predominância foi de nordeste, durante todo o ano. observou‑se que cerca de 64% dos eventos anuais de chuvas ocorreram entre as 00:00 e 12:00 horas, e que 82% destes eventos ocorreram nos meses de janeiro a abril, sendo de apenas 2,5% o total anual precipitado nos meses de setembro a dezembro, o que caracteriza a grande variabilidade sazonal deste elemento. Observou‑se uma grande sazonalidade no balanço de energia, sendo evidente a grande influência das precipitações locais, influenciando decisivamente no comportamento destes fluxos energéticos. Palavras‑chave: manguezal, micrometeorologia, sazonalidade.
ABSTRACT: sAzonAlity of MeteoRoloGiCAl eleMents in A MAnGRove eCosysteM in the equAtoRiAl ReGion, PARÁ, BRAzil
in this study, the hourly variability of the main meteorological elements at a Mangrove area in Pará state was evaluated during a 2 years period from 2001 to 2003. the highest mean air temperatures were recorded in december and the lowest in April. during the period analyzed the mean annual temperature was 27°C. Relative humidity had an annual average of 83%. it was observed a seasonal variation of 62% in solar radiation in this area. the highest values of wind speed occurred during the dry season with a predominance of northeast winds during all the year. it was observed that about 64% of the hourly rain events along the year occurred between 00:00 and 12:00, and that 82% of these events occurred between January and April. the driest period is between september and december when rainfall corresponds to only 2.5% total precipitated. this rainfall pattern characterizes the seasonal variability of this element in this region. It was observed a high seasonality of the energy budget, being evident the great influence of local precipitations, therefore, influencing decisively in the behavior of these energy flows.
1. INTRODUÇÃO
o estado do Pará possui extenso território, e nele encontram‑se diferentes ecossistemas, dentre os quais destaca‑ mos os manguezais. A costa nordeste do estado do Pará possui extensa área de manguezais, que exerce papel fundamental na cadeia alimentar costeira e na plataforma continental, funcio‑ nando como um berçário natural para reprodução de várias espécies �Ribeiro, 2001� e é de fundamental importância para o equilíbrio costeiro, pois é o abrigo para in�meras espécies de plantas, animais e microorganismos, que são altamente adapta‑ dos a variações diárias de marés além de representar a base de subsistência para grande parte da população local. As florestas de manguezais cobrem mais de 100.000 km² das costas tropicais do mundo. os manguezais da região Bragantina compreendem uma área de aproximadamente 120 km2 �silva J�nior, et al
2003�. o experimento de Grande escala da Biosfera‑Atmosfera na Amazônia �lBA� desenvolve atividades de pesquisa em um sítio experimental nessa área na região nordeste do estado do Pará.
o manguezal da região em estudo apresenta um bosque em excelente estado de conservação, com um dossel médio de 18 metros de altura e algumas árvores emergentes que alcan‑ çam até 25 metros. As espécies vegetais predominantes nesse ecossistema são: Mangue vermelho �Rhizophora mangle�, siri�ba �Avicennia germinans� e Mangue Branco �laguncularia racemosa�.
As análises apresentadas neste trabalho referem‑se a informações obtidas durante os anos de 2001 a 2003.
2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1. Localização
o município de Bragança localiza‑se no nordeste do estado do Pará, na microrregião Bragantina, com uma área de 3.258 km2. limita‑se ao norte com o oceano Atlântico, a leste
com os municípios de Augusto Corrêa e viseu, ao sul com o município de ourém e a oeste com os municípios de tracuateua e Capanema �ferreira da Costa, et al. 2003�. o manguezal em estudo localiza‑se no estuário do rio Caeté. o Projeto lBA opera um sitio experimental nesse ecossistema, cuja localização geográfica é 00° 50’ 31’’S e 046° 38’ 56’’W.
2.2. Caracterização climática
segundo as normais Climatológicas do instituto nacional de Meteorologia �inMet, 1992�, a temperatura do ar apresenta pequena variação anual na microrregião Bragantina, com as máximas, médias e mínimas anuais de 31,3ºC, 25,9ºC e 21,2ºC, respectivamente. As amplitudes térmicas diárias podem
apresentar valores superiores a 10°C, principalmente na época seca da região. os valores médios mensais de umidade relativa do ar são sempre elevados, variando entre um mínimo de 77% e um máximo de 91%. A precipitação pluviométrica apresenta um valor médio anual da ordem de 2.500mm. observa‑se a existência de duas épocas de características distintas quanto à distribuição das chuvas, sendo uma estação chuvosa, que se estende de janeiro a junho, e outra época seca, que vai de julho a dezembro. neste estudo, os meses de fevereiro a abril representaram a época chuvosa e os meses de agosto a outubro a época seca.
2.3. Dados
foram utilizadas informações obtidas através de uma estação meteorológica automática instalada no topo de uma torre micrometeorológica de 25 metros de altura, referentes ao período de 2001 a 2003. os sensores que medem os elementos meteorológicos estão a 27 m de altura acima do solo. A tempera‑ tura do ar e a umidade relativa do ar foram medidas com o sensor hMP45C‑l �vaisala�. nas medidas de direção e velocidade do vento foi utilizado o sensor WIND SENTRY 03001‑5 (R.M. YOUNG COMPANY). A radiação solar global foi quantificada através do piranômetro SP‑LITE, �kipp & zonen� que capta a radiação solar na faixa espectral de 400 a 1100 nm. o saldo de radiação foi obtido através do sensor q7.1 que funciona na faixa espectral de 0,25 a 60 µm. A precipitação pluviométrica foi obtida através de um pluviógrafo de báscula, tB4‑l, com uma resolução de 0,254 mm. o nível da área alagada pela maré �ndA� foi medido através do sensor Cs420‑l que tem uma precisão de ±0,1%. Os fluxos de calor sensível e calor latente foram medidos usando‑se a técnica de eddy covariance, o qual possui um sistema do tipo “closed path” baseado em um ane‑ mômetro sônico 3d �solent R‑3, Gill instruments, lymington, uk� e um analisador de gás infravermelho licor 6262 �liCoR, lincoln, nebraska, usA� �Moncrieff et al. 1997�.
Após a coleta e consistência dos dados, esses foram analisados estatisticamente através da planilha eletrônica excel.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
3.1. Temperatura do ar e umidade relativa do ar A temperatura do ar é um fator importante no que se refere ao balanço de energia no interior dos manguezais. A figura 1 mostra os ciclos diários da temperatura do ar. Obser‑ vou‑se que os valores médios para a época seca da região foram 1,9°C maiores do que na época chuvosa, fato este associado diretamente com as diferentes quantidades de nebulosidade. na época seca as maiores temperaturas ocorreram por volta
das 13:00 horas, com valores da ordem de 29,1ºC, enquanto que os menores valores oscilaram por volta das 04:00 horas, com valores da ordem de 26,7ºC. na época chuvosa as maiores temperaturas observadas ocorreram em torno das 15:00 horas, com valores oscilando por volta de 27,0 ºC, enquanto que os menores valores oscilaram em torno de 24,6 ºC, observados por volta das 06:00 horas. este atraso na ocorrência das máximas temperaturas na época chuvosa da região, certamente, está relacionado com as chuvas predominantemente noturnas, que causam maior resfriamento da superfície durante as primeiras horas do dia.
Figura 1 – Ciclos diários da temperatura média do ar.
A figura 2 mostra os ciclos diários da umidade relativa do ar. observou‑se que na época chuvosa a umidade relativa do ar variou entre máximos da ordem de 88%, ocorrido por volta das 06:00 horas, e mínimos de 78%, variando entre 12:00 e 13:00 horas. na época seca os máximos e mínimos valores oscilaram em torno de 76% e 67%, respectivamente. deste modo ficou evidente que, apesar das variações nos valores absolutos deste elemento, o padrão de comportamento médio diário foi mantido, com muita similaridade. os valores médios diários para as épocas chuvosas e secas, foram de 83,8% e 72,5%, respectivamente.
Figura 2 – Ciclos diários da umidade relativa do ar.
A figura 3 mostra a variabilidade média horária mensal da temperatura e umidade relativa do ar para o período estu‑ dado, onde se observou a marcante redução dos valores de
temperatura do ar, assim como, redução das suas amplitudes durante a época chuvosa da região. esta variabilidade deve‑se, principalmente, aos efeitos da nebulosidade, que causam grande variabilidade sazonal no balanço de radiação. A umidade rela‑ tiva do ar, como era de se esperar, sofre variação inversa à da temperatura do ar.
Figura 3 – variabilidade média horária mensal da temperatura e
umidade relativa do ar.
3.2. Radiação Solar Global
A figura 4 mostra os ciclos diários da radiação solar global. observou‑se que para a época chuvosa os valores médios diários foram de 16,0 MJ.dia‑1, enquanto que na época seca
este valor foi de 25,7MJ.dia‑1, apresentando uma variabilidade
sazonal da ordem de 38%. esta redução durante a época chuvosa deve‑se, principalmente, ao grande aumento na nebulosidade durante esta época do ano. em relação à média dos valores máximos, estes foram de 522,9 W.m‑2 para a época chuvosa e
de 825,6 W.m‑2 para a época seca, sempre ocorrendo por volta
das 12:00 horas.
Figura 4 – Ciclos diários da radiação solar global.
A figura 5 mostra a variabilidade média horária mensal da radiação solar global, onde é marcante a grande variabili‑ dade sazonal deste elemento é influenciado pela distribuição das chuvas na região, que proporcionam alterações no balanço global de radiação solar.
Figura 5 – variabilidade média horária mensal da radiação solar
global.
3.3. Velocidade e direção do vento
os ciclos diários da velocidade horizontal média do vento são apresentados na figura 6. Verificou‑se que as maio‑ res velocidades do vento ocorreram na época seca, devido ao maior aquecimento diferencial da superfície, o que proporciona maiores diferenças de pressão e, conseqüentemente, maiores velocidades do vento. A maior velocidade média ocorreu por volta das 11:00 horas, com valor de 4,3 m.s‑1, enquanto que a
menor foi verificada por volta das 06:00 horas, com valor de 2,7 m.s‑1. na época chuvosa as maiores velocidades médias
ocorreram em torno das 16:00 horas, com valores da ordem de 2,8 m.s‑1, enquanto que as menores ocorreram entre 06:00
e 07:00 horas, com valores da ordem de 1,1 m.s‑1. em termos
médios sazonais, para a época chuvosa e seca, seus valores foram de 1,9 m.s‑1 e 3,4 m.s‑1, respectivamente. observou‑se
que no período chuvoso a velocidade do vento apresentou um retardamento nos seus valores máximos, quando comparados com a época seca, certamente associado com as características das precipitações nesta época do ano, que ocorrem preferen‑ cialmente no período noturno, proporcionando também um retardamento no aquecimento da superfície.
Figura 6 – Ciclos diários da velocidade horizontal média do vento.
os ciclos diários da velocidade vertical do vento são apresentados na figura 7. Observou‑se que na época chuvosa, existe uma diminuição considerável dos movimentos verticais, sendo que na época seca, é observado um grande aumento
nesses movimentos, principalmente no período diurno, o que caracteriza a intensificação dos movimentos convectivos nessa época do ano.
Figura 7 – Ciclos diários da velocidade vertical do vento.
A variação sazonal média da direção predominante do vento é apresentada na figura 8. Observou‑se que para a época chuvosa a predominância na direção do vento oscilou entre os quadrantes norte – nordeste, sendo esta predominância de 42% na direção norte e 40% na direção nordeste. na época seca observou‑se que a direção predominante do vento foi de nordeste �87%�. esta característica de predominância está diretamente associada com os ventos alísios daquela região.
Figura 8 ‑ variabilidade sazonal média da direção do vento. 3.4. Precipitação Pluviométrica
A figura 9 mostra os ciclos diários da precipitação pluviométrica. observou‑se que na época chuvosa a maior ocorrência das precipitações foi no período das 06:00 às 12:00 horas �33,5 % do total�, enquanto que no período das 12:00 às 18:00 horas, apenas 15,9 %. Para a época seca 100% da precipitação ocorreram no período diurno. esta característica de distribuição das precipitações evidencia o regime predo‑ minantemente oceânico durante a época chuvosa da região, contrastando com a característica de precipitações continentais durante a época seca.
Figura 9 – Ciclos diários da precipitação pluviométrica.
A figura 10 mostra a variação mensal da precipitação pluviométrica. observou‑se que o total pluviométrico médio anual nesse período foi de 2.188,4 mm, sendo o mês de março o mais chuvoso. em relação à época seca, que compreende os meses de agosto a outubro, a precipitação acumulada foi de 4,5 mm, correspondendo a apenas 0,2% do total anual. durante o período chuvoso, o total precipitado foi da ordem de 1.412,1 mm, o que corresponde a 65% do total precipitado. deste modo, é evidente a grande variabilidade sazonal da precipitação.
Figura 10 – variação mensal da precipitação pluviométrica de 2001
a 2003.
3.5. Balanço de Energia
As figuras 11 e 12 apresentam os resultados médios dos ciclos diários dos principais componentes do balanço de energia durante a época chuvosa e seca, respectivamente. observou‑se que durante a época chuvosa da região houve uma redução de 38% no total da radiação solar global �RG�, quando comparada com a época seca. sendo esta redução da ordem de 27,4 MJ.dia‑1 para 17,1 MJ.dia‑1 . esta redução deve‑se,
principalmente, ao efeito da grande nebulosidade presente durante esta época do ano, proporcionando grande atenuação na radiação solar incidente. quando analisado o saldo de radia‑ ção solar �Rnet�, observou‑se que este sofreu uma variação de 19,5 MJ.dia‑1 para 13 MJ.dia‑1, correspondendo a uma redução
de 33% entre o período seco para o período chuvoso. o saldo de radiação também sofreu uma pequena oscilação sazonal em relação à radiação solar global, correspondendo a 71% na época seca e de 76% na época chuvosa. A maior variabilidade foi verificada no fluxo de calor sensível (H), sendo que este sofreu uma redução em seu valor no período chuvoso em relação ao período seco da ordem de 63%. esta característica evidencia a grande influência do regime pluviométrico neste ecossistema. Quando analisado o fluxo de calor latente (LE), este foi o que sofreu a menor variabilidade, apresentando uma redução de 13% em seus totais, quando comparadas à época seca com a chuvosa.
Figura 11 – Ciclos diários dos componentes do balanço de energia
durante o período chuvoso.
Figura 12 – Ciclos diários dos componentes do balanço de energia
durante o período seco.
A figura 13 apresenta os ciclos diários dos fluxos de H e le com o nível da área alagada �ndA� na época chuvosa. observou‑se uma predominância durante todo o período, embora pequena, dos fluxos de calor latente sobre os fluxos de calor sensível, durante a época chuvosa da região.
A figura 14 apresenta os ciclos diários dos fluxos de h e le com o nível da área alagada �ndA� na época seca. Observou‑se uma predominância considerável dos fluxos de calor sensível sobre os fluxos de calor latente durante grande parte do período diurno, enquanto que durante o período noturno houve inversão nesse comportamento. quando compa‑ rados esses fluxos entre as duas épocas estudadas, é evidente o grande aumento de h durante a época seca, fato não observado
com le. de uma maneira geral, a variação diária do nível de água não parece contribuir consideravelmente na variação sazonal desses fluxos.
Figura 13 – Ciclos diários do h e le com o nível da área alagada
�ndA� na época chuvosa.
Figura 14 – Ciclos diários do h e le com o nível da área alagada
�ndA� na época seca.
3.6. Análise de regressão entre os principais componentes do balanço de energia
As figuras 15 e 16 apresentam as diferentes curvas de regressão entre os principais componentes do balanço de energia no ecossistema de manguezal durante a época chuvosa e seca, respectivamente, assim como as suas respectivas equações. Pode‑se observar que dentre os componentes do balanço de energia, os que apresentaram maiores correlações com a radia‑ ção solar global, durante ambos os períodos, foram o saldo de radiação �a� e o calor latente �b�. A menor correlação foi verificada entre os fluxos de radiação solar global e de calor sensível �c�, para ambos os períodos, evidenciando assim a grande dependência destes componentes com o regime de pre‑ cipitação daquela região. A regressão entre os fluxos de calor latente e calor sensível �d� foi melhor explicada durante a época seca. outro fato importante é que durante a época seca todas as regressões apresentaram valores elevados �R2 variando entre
0,90 e 0,96� em relação aqueles encontrados durante a época chuvosa �R2 variando entre 0, 71 e 0,99�, sendo a regressão
linear a que apresentou os melhores resultados para todos os casos estudados, fato não verificado durante a época chuvosa, em que os melhores resultados foram obtidos com a regressão polinomial. estes resultados evidenciam que as interações entre os diferentes componentes do balanço de energia no ecossistema de manguezal são melhor explicados durante a época seca, onde praticamente só os efeitos de marés atuam diretamente.
Figura 15 – Curvas de regressão entre os diferentes componentes do balanço de energia durante a época chuvosa.
a� b�
4. CONCLUSÕES
observou‑se que a maior variabilidade térmica ocorreu na época seca. A umidade relativa do ar apresentou‑se elevada durante todo ano. A radiação solar global sofreu uma conside‑ rável redução na época chuvosa, o que esta associada com as características de nebulosidade da região. o vento predominante foi de norte/nordeste durante todo ano, sendo a sua velocidade media menor na época chuvosa. A precipitação pluviométrica anual apresentou grande variabilidade, influenciando de forma decisiva no comportamento dos demais elementos meteorológi‑ cos. Após as análises das interações dos diferentes componentes do balanço de energia no ecossistema de manguezal, pode‑se concluir que existe uma grande sazonalidade nos mesmos, sendo evidente a grande influência das precipitações locais e das marés, que inundam periodicamente aquele ambiente, influenciando no comportamento destes fluxos energéticos. Os melhores resul‑ tados das analises de regressão entre estes componentes foram encontrados durante a época seca da região.
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Figura 16 – Curvas de regressão entre os diferentes componentes do balanço de energia durante a época seca.
a� b�
