DINÂMICA DO MICROCLIMA E FLUXO DE CALOR SENSÍVEL ... · de Andrade e a minha irmã Tereza...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS CLIMÁTICAS DINÂMICA DO MICROCLIMA E FLUXO DE CALOR SENSÍVEL ARMAZENADO NO DOSSEL VEGETATIVO DA CAATINGA NO SEMIÁRIDO DO BRASIL RÊNIO LEITE DE ANDRADE Natal 2015 RÊNIO LEITE DE ANDRADE
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS
CLIMÁTICAS
DINÂMICA DO MICROCLIMA E FLUXO DE CALOR
SENSÍVEL ARMAZENADO NO DOSSEL VEGETATIVO DA
CAATINGA NO SEMIÁRIDO DO BRASIL
RÊNIO LEITE DE ANDRADE
Natal
2015
RÊNIO LEITE DE ANDRADE
Dinâmica do microclima e fluxo de calor sensível armazenado no dossel
vegetativo da caatinga no semiárido do Brasil
Tese de Doutorado apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Ciências Climáticas, do
Centro de Ciências Exatas e da Terra da
Universidade Federal do Rio Grande do Norte,
como parte dos requisitos para obtenção do título
de Doutor em Ciências Climáticas.
Orientador: Prof. Dr. Fernando Moreira da Silva.
Comissão Examinadora:
__________________________________
Prof. Dr. Fernando Moreira da Silva
Orientador – UFRN - Presidente da Banca
__________________________________
Prof. Dra. Marcia Regina Farias da Silva
UERN – Examinador Externo
__________________________________
Pesq. Dr. Marcos Aurelio Ferreira dos Santos
INPE - Examinador Externo
__________________________________
Prof. Dr. Arthur Mattos
UFRN - Examinador Interno
_________________________________
Prof. Dr. George Santos Marinho
UFRN - Examinador Interno
NATAL
2015
DEUS,
Dedico
A minha mãe Maria de Lourdes Leite de Andrade e ao meu pai Raimundo Ferreira de Andrade
(in memorian), minha irmã Tereza Vitória e a toda minha família. Essa conquista também é de
vocês!
Ofereço...
AGRADECIMENTOS
A Deus, principalmente, por minha vida e por me conceder a oportunidade de está
concluindo mais uma etapa na minha vida acadêmica.
Aos meus pais Raimundo Ferreira de Andrade (In Memoria) e Maria de Lourdes Leite
de Andrade e a minha irmã Tereza Vitória que me conduziram para que eu alcançasse meus
objetivos, incentivando-me nos momentos difíceis para que não desistisse dos meus sonhos,
por todo amor, carinho e compreensão muito obrigado.
A minha família como todo, que me apoiou e fortaleceu para que eu atingisse mais
essa vitória.
Ao meu orientador, Prof. Dr. Fernando Moreira da Silva pela amizade, compreensão,
paciência e acolhimento, durante o curso e execução deste trabalho, sem tal apoio, não seria
possível a realização do mesmo.
Ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Climáticas – PPGCC, da Universidade
Federal do Rio Grande do Norte, pela disponibilidade de infraestruturas de material e de
recursos humanos.
A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), pela
concessão da bolsa de estudo.
Aos professores do Programa de Pós Graduação em Ciências Climáticas pelos
ensinamentos, sugestões, contribuições e conselhos concedidos.
Aos amigos de faculdade, Bruce, João Gualberto, Marcos Aurélio, em fim a todos que
conviveram comigo e, em especial, a Darlan e Francisco Raimundo (Lampadinha) pela
confiança, respeito e sinceridade passada na nossa amizade.
A todos o meu muito obrigado.
“Você me pede na carta
que eu desapareça
que eu nunca mais te procure
Pra sempre te esqueça
Posso fazer sua vontade
atender seu pedido
mas esquecer, é bobagem
é tempo perdido
Ainda ontem chorei de saudade
Relendo a carta, sentindo o perfume
Mas que fazer com essa dor que me invade
Mato esse amor ou me mata o ciúme
O dia inteiro te odeio, te busco, te caço
Mas em meu sonho de noite, eu te beijo e te abraço
Porque os sonhos são meus, ninguém rouba e nem tira
Melhor sonhar na verdade
Que amar na mentira”
Ainda Ontem Chorei de Saudade
Moacyr Franco
RESUMO
ANDRADE, RÊNIO LEITE. Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Maio, 2015.
Dinâmica do microclima e fluxo de calor sensível armazenado no dossel vegetativo
da caatinga no semiárido do Brasil. Orientador: Prof. Dr. Fernando Moreira da Silva.
No presente trabalho, utilizaram-se dados do Experimento Cariri coletados em região de
caatinga nativa no município de São João do Cariri estado da Paraíba nas coordenadas de
7º22'45,1"S e 36º31'47,2"W com altitude de 458 m. As medidas microclimáticas foram
realizadas em duas épocas, nos período de 01 a 13 de janeiro de 2002 (Período Chuvoso) e 07
a 19 de setembro de 2002 (Período Seco). O objetivo deste trabalho foi realizar a
caracterização microclimática e comportamento do fluxo de calor sensível armazenado no
dossel vegetativo. O estudo microclimático envolveu a medição das seguintes variáveis
meteorológicas: precipitação; saldo de radiação; radiação solar global; temperatura do ar no
dossel vegetativo e fora do dossel vegetativo; fluxo de calor no solo vegetado e não vegetado
e umidade relativa do ar. Foram comparadas as médias durante o período experimental por
meio da análise de variância e estatística descritiva. Os resultados referentes às variáveis
estudadas durante o período experimental e submetidos à análise estatística revelaram efeitos
significativos a 1% pelo teste F. O saldo de radiação médio foi superior durante o período
seco quando comparado ao período chuvoso, com médias 163,20 Wm-2
e 44,26 Wm-2
,
respectivamente. No período noturno o saldo de radiação foi negativo enquanto que durante o
dia foi positivo. A radiação solar global durante o período chuvoso foi menor do que no
período seco, com médias de 208,27 Wm-2
e 265,49 Wm-2
, respectivamente. As temperaturas
do ar dentro do dossel vegetativo foram maiores que a temperatura do ar fora do dossel
vegetativo em ambos os períodos estudados. O fluxo médio de calor no solo foi superior no
solo não vegetado quando comparado ao solo vegetado, com médias no período chuvoso de
26,79 Wm-2
e 6,52 Wm-2
, respectivamente em ambos os períodos estudados. Para o período
seco o fluxo de calor médio foi de 30,50 Wm-2
solo não vegetado e 3,88 Wm-2
no solo
vegetado. A umidade relativa do ar no período chuvoso foi maior do que no período seco com
médias de 79,60% e 62,73%, respectivamente. O fluxo de calor sensível armazenado no
dossel vegetativo não revelou efeito significativo a 5% entre o período seco e chuvoso, com
média de -0,011 Wm-2
no período chuvoso e -0,017 Wm-2
no período seco.
PALAVRAS – CHAVE: Fluxo de energia; Micrometeorologia; Temperatura do dossel.
ABSTRACT
ANDRADE, RÊNIO LEITE. Federal University of the Rio Grande of the Norte. May, 2015.
Dynamics of microclimate and sensible heat flux stored in the canopy of caatinga in
the semiarid region of Brazil. Adviser: Dr. Fernando Moreira da Silva.
In this study, we used the data of Cariri Experiment collected in native caatinga region in the
municipality of São João do Cariri, Paraíba state, in the coordinates of 7º22'45.1 "S and
36º31'47.2" W with altitude of 458 m . Microclimate measurements were taken at two stages
in the period from 01 to 13 January 2002 (rainy period) and 07 to 19 September 2002 (dry
Period). The objective of this work was the microclimate characterization and behavior of the
sensible heat flux stored in the canopy. The microclimate study involved the measurement of
the following meteorological variables: precipitation; radiation; solar radiation; air
temperature in the canopy and out of the canopy; heat flow in non-vegetated and vegetated
soil and air relative humidity. We compared the average during the experimental period by
analysis of variance and descriptive statistics. The results for the variables studied during the
experimental period and submitted to statistical analyzes revealed significant effect from 1%
by F test. The average net radiation was higher during the dry season when compared to the
rainy season with average of 163.20 Wm-2
and 44.26 Wm-2
, respectively. At night the net
radiation was negative while during the day was positive. The global solar radiation during
the rainy season was lower than in the dry season with an average of 208.27 Wm-2 and 265.49
Wm-2
, respectively. At nighttime the net radiation was negative while during the day was
positive. The air temperature inside of the canopy are higher than the temperature of the air
outside the canopy in both periods. The heat flow in the medium soil was higher in non-
vegetated soil when compared to vegetated soil in the rainy season with an average of 26.79
Wm-2
and 6.52 Wm-2
, respectively in both periods studied. For the dry period showed average
of 30.50 Wm-2
to non-vegetated soil 3.88 Wm-2
to vegetated soil. The relative humidity in the
rainy season was higher than in the dry season with averages of 79.60% and 62.73%,
respectively. The sensible heat flux stored in the canopy revealed no significant effect of 5%
between the dry and rainy season by F test, with an average of -0.011 Wm-2
in the rainy
season and -0.017 Wm-2
in the dry season.
KEY - WORDS: Energies fluxes; Micrometeorology; Canopy temperature.
LISTA DE FIGURAS
Página
Figura 01 Nova Delimitação do Semiárido do Nordeste Brasileiro. 07
Figura 02 Cactáceas (a), arbustos (b), flores da caatinga (c), árvores (d) e plantas
da caatinga no início do período chuvoso (e) e plantas em pleno
período chuvoso (f).
10
Figura 03 Esquema do balanço de energia em cobertura vegetal no ciclo diurno,
em dia sem chuva.
23
Figura 04 Localização geográfica do município de São João do Cariri-PB. 26
Figura 05 Tipos de clima do estado da Paraíba, segundo a classificação de
Koppen.
27
Figura 06 Vista da torre experimental instalada em São João do Cariri-PB, área
de caatinga nativa.
28
Figura 07 Regra de decisão para o teste de F ao nível de α% de probabilidade. 34
Figura 08 Comportamento dos valores diários médio da precipitação pluvial
durante o período chuvoso no bioma caatinga em São João do Cariri-
PB, em 2002.
36
Figura 09 Comportamento horário do saldo de radiação durante o período
chuvoso e seco no bioma caatinga em São João do Cariri-PB, em 2002.
39
Figura 10 Comportamento horário da radiação solar global (Rg) durante o período
chuvoso e seco no bioma caatinga em São João do Cariri-PB, em 2002.
42
Figura 11 Comportamento horário da temperatura do ar no dossel vegetativo e
fora do dossel vegetativo durante o período chuvoso no bioma caatinga
em São João do Cariri-PB, em 2002.
45
Figura 12 Comportamento horário da temperatura do ar no dossel vegetativo e
fora do dossel vegetativo durante o período seco no bioma caatinga em
São João do Cariri-PB, em 2002.
46
Figura 13 Comportamento horário do fluxo de calor no solo durante o período
chuvoso no bioma caatinga em São João do Cariri-PB, em 2002.
49
Figura 14 Comportamento horário do fluxo de calor no solo durante o período
seco no bioma caatinga em São João do Cariri-PB, em 2002.
50
Figura 15 Comportamento horário do fluxo de calor sensível armazenado pelo
dossel vegetativo durante o período chuvoso no bioma caatinga em São
João do Cariri-PB, em 2002.
52
Figura 16 Comportamento horário do fluxo de calor sensível armazenado pelo
dossel vegetativo durante o período seco no bioma caatinga em São
João do Cariri-PB, em 2002.
53
Figura 17 Comportamento horário da umidade relativa do ar durante o período
chuvoso e seco no bioma caatinga em São João do Cariri-PB, em 2002.
56
LISTA DE TABELAS
Página
Tabela 01 Análise de variância. 33
Tabela 02 Valores médios do saldo de radiação (Wm-2
) em vegetação de caatinga
no período chuvoso e seco no município de São João do Cariri – PB.
37
Tabela 03 Análise de variância para o saldo de radiação. 40
Tabela 04 Valores médios da radiação solar global (Wm-2
) em vegetação de
caatinga no período chuvoso e seco no município de São João do Cariri
– PB.
41
Tabela 05 Análise de variância para radiação solar global. 43
Tabela 06 Valores médios da temperatura do ar (0C) dentro e fora do dossel
vegetativo em vegetação de caatinga no período chuvoso e seco no
município de São João do Cariri – PB.
44
Tabela 07 Análise de variância para temperatura do ar. 47
Tabela 08 Valores médios do fluxo de calor no solo (Wm-2
) em solo vegetado e
não vegetado na caatinga no período chuvoso e seco no município de
São João do Cariri – PB.
48
Tabela 09 Análise de variância para o fluxo de calor no solo. 50
Tabela 10 Valores médios do fluxo de calor sensível armazenado no dossel
vegetativo (Wm-2
) em vegetação de caatinga no período chuvoso e
seco no município de São João do Cariri – PB.
51
Tabela 11 Análise de variância para o fluxo de calor sensível armazenado no
dossel vegetativo.
54
Tabela 12 Valores médios da umidade relativa do ar (%) em vegetação de
caatinga no período chuvoso e seco no município de São João do Cariri
– PB.
54
Tabela 13 Análise de variância para umidade relativa do ar. 57
SUMÁRIO
Página
RESUMO I
ABSTRACT II
LISTA DE FIGURAS III
LISTA DE TABELAS VII
SUMÁRIO IX
1. INTRODUÇÃO 01
2. OBJETIVOS
2.1 Geral 05
2.2 Específicos 05
3. HIPÓTESE 06
4. REVISÃO DE LITERATURA
4.1 O Semiárido do Nordeste Brasileiro 07
4.2 O Bioma Caatinga 09
4.3 Fatores que determinam o microclima 12
4.4 Caracterização das variáveis meteorológicos estudadas 16
4.5 Influências das variáveis meteorológicas no dossel vegetativo 21
4.6 Radiação solar no dossel vegetativo 21
4.7 Balanço de Energia em Superfícies Vegetadas 22
4.8 Campanhas observacionais em áreas de caatinga 24
5. MATERIAL E PROCEDIMENTOS 26
5.1 Área experimental e clima 26
5.2 O Experimento Cariri 28
5.3 Disponibilidade de dados 29
5.4 Avaliações microclimáticas 29
5.5 Fluxo de calor armazenado no dossel vegetativo 30
5.6 Análise estatística 31
6 RESULTADOS E DISCUSSÕES 36
6.1 Variáveis Meteorológicas 36
6.1.1 Precipitação 36
6.1.2 Saldo de radiação 36
6.1.3 Radiação solar global 40
6.1.4 Temperatura do ar 43
6.1.5 Fluxo de calor no solo 47
6.1.6 Fluxo de calor sensível armazenado no dossel vegetativo 51
6.1.7 Umidade relativa do ar 54
7 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES 58
8 REFERÊNCIAS 60
1
1. INTRODUÇÃO
Os ecossistemas áridos e semiáridos ocupam cerca de 20% das terras emersas do
globo terrestre e ocorrem em grande parte do continente Africano, Sulamericano, Australiano,
na Índia, no Sudeste Asiático e nas regiões temperadas da América do Norte (JELTSCH et.,
2006). Essa ampla distribuição é acompanhada de diferentes condições climáticas, com
precipitação média anual que varia de menos de 100 mm, nas áreas mais secas, a pouco mais
de 1000 mm, e de mudanças edáficas e topográficas, as quais tornam único o conjunto de
processos que envolvem a dinâmica de espécies nesses ambientes (JELTSCH et al., 2000),
bem como as características fisionômicas e estruturais da vegetação desses ecossistemas. Liu
et al., (2012) consideram a quantidade de precipitação como o fator de maior influência em
áreas semiáridas, afetando a dinâmica da fauna e flora anuais e perenes.
A cobertura do dossel vegetativo, em áreas semiáridas, é apontada na literatura como,
além da chuva, outro importante fator natural, por desempenhar, geralmente, impacto
favorável nas condições microclimática, na diversidade, na fenologia e na produtividade das
ervas (GROUZIS e AKPO, 1997).
O domínio geoecológico das caatingas ocupa uma área de 1.037.517 km², sob as
latitudes subequatoriais, compreendidas entre 2º 45’ e 17º 21’ S. Sua área corresponde a 70%
da Região Nordeste e a 13% do território brasileiro, dentro do denominado Polígono das
Secas e engloba os estados Nordestinos do Piauí, Ceará, Rio Grande do Norte, Paraíba,
Pernambuco, Alagoas, Sergipe e Bahia, além da região Norte do estado de Minas Gerais
(ALVES, 2007).
A caatinga é o principal bioma existente na região Nordeste. O clima da região
semiárida apresenta como característica marcante a irregularidade do regime pluviométrico,
com duas estações definidas: a estação chuvosa (verão) que dura de três a cinco meses e a
estação seca (primavera-verão) que dura de sete a nove meses. As chuvas são intensas e
irregulares no tempo e no espaço, provocando periodicamente a ocorrência de secas
prolongadas (ANDRADE, 2008).
A vegetação de caatinga constitui-se na expressão sintética dos elementos físicos e
climáticos, uma vegetação singular cujos elementos florísticos expressam uma morfologia,
anatomia e mecanismo fisiológico convenientes para resistir ao ambiente xérico, caracterizado
por regiões que expressa uma condição de sobrevivência ligada a um ambiente semiárido,
ecologicamente com deficiência hídrica, cuja água disponível às plantas procede unicamente
do curto período da estação chuvosa, já que seus solos são incapazes de acumular água
(SOUTO, 2006).
2
As avaliações microclimáticas realizadas numa floresta são de relevância para se
compreender a dinâmica dos fluxos de energia. Dentre as variáveis meteorológicas, destaca-se
a radiação solar, que, inclusive, serve para subsidiar as classificações ecofisiológicas de
espécies florestais (BUDOWSKI, 1965; WHITMORE, 1983). Entretanto, de acordo com
KIMMINS (1987), as temperaturas do ar e do solo e a umidade atmosférica, dentre outras,
também, influenciam o estabelecimento, crescimento e desenvolvimento das espécies no
interior da floresta.
O conhecimento dos mecanismos de troca de energia entre a superfície e a atmosfera é
de fundamental importância para a compreensão do microclima de uma região. A energia
radiativa proveniente do Sol é a fonte primária do sistema atmosfera-superfície e o principal
componente do balanço radiativo na superfície. O balanço de energia na superfície é
determinado pela energia disponível no sistema, que por sua vez é particionada entre os fluxos
turbulentos de calor e o armazenamento pelo meio (OKE, 1987).
Estudos de trocas de energia entre a superfície e a atmosfera são importantes, não só
para caracterizar o microclima local, como identificar interações existentes entre elas. Além
disso, possibilita conhecer variações do tempo e do clima da região, assim como, pode
auxiliar na identificação de efeitos de atividades antropogênicas, como o desmatamento e
queimadas, ou fatores naturais, sobre diferentes questões ambientais da região. Esse tipo de
estudo é fundamental por fornecer informações sobre a quantidade de umidade transferida
para a atmosfera por uma área vegetada, seja por uma vegetação rasteira ou de médio porte
(OLIVEIRA et al., 2006).
O balanço de radiação à superfície consiste na contabilização da energia radiante
incidente menos àquela emitida pela superfície. Seu estudo é importante e fundamental,
porque correspondem à energia disponível para os processos físico-químicos que ocorrem no
sistema solo-planta-atmosfera, principalmente os processos de aquecimento/esfriamento do ar
e do solo, evapotranspiração e fotossíntese das plantas (PONTES, 1997).
Os processos radiativos em superfície são de grande importância no processo de
redistribuição de umidade e calor no solo e na atmosfera, e que se manifesta não apenas
localmente, mas também em escala global (ROERINK et al., 2000).
Bowen (1926) desenvolveu o método do balanço de energia baseado no quociente
entre os fluxos de calor sensível e latente, os quais combinam as variáveis atmosféricas e a
energia disponível. O conhecimento dos componentes do balanço de energia sobre superfícies
cultivadas é de grande importância para a estimativa das perdas de água por
evapotranspiração e caracterização do microclima local.
3
A maioria dos trabalhos sobre balanço de energia, com base na razão Bowen (1926),
não contabiliza o fluxo de calor armazenado no dossel da planta (DAAMEN e DUGAS, 1999;
SILVA, 2000; TEIXEIRA, 2001). O argumento geralmente utilizado é que esse componente
do balanço de energia é muito pequeno em comparação aos demais fluxos de energia.
Entretanto, espera-se que se a planta tiver um dossel bastante desenvolvido, o calor
armazenado por ela pode apresentar uma contribuição considerável no cálculo do balanço de
energia.
Segundo Heilman e Brittin (1989) o balanço de energia, ao contrário de outros
métodos, não necessita de informações sobre a velocidade do vento nem de propriedades
aerodinâmicas da superfície do solo, visto que os fluxos são independentes da estabilidade do
ar atmosférico, quando é considerada a igualdade entre os coeficientes de transferência
turbulenta de calor latente e sensível. A maior exigência desse método é que os gradientes de
temperatura e umidade devem ser medidos dentro da camada limite interna, de preferência na
parte da camada limite em equilíbrio com a superfície.
As florestas são os ecossistemas mais biodiversos do planeta. No entanto, quando se
faz um passeio pela floresta, essa biodiversidade é pouco evidente pelo simples fato de que a
maioria das atividades nas florestas ocorre no dossel vegetativo sobre uma camada de
sobreposição de ramos e folhas. Além de o dossel ser o “habitat” da biodiversidade florestal,
ele é a fonte de energia da floresta, com milhares de folhas agindo como painéis solares em
miniatura, para converter luz solar em energia fotossinteticamente ativa. Por causa da
altíssima taxa de fotossíntese, as plantas geram rendimentos mais elevados de frutos,
sementes, flores e folhas, que atraem e oferecem suporte à ampla diversidade de vida animal.
Além disso, como o principal lugar de intercâmbio de calor, vapor d'água e gases
atmosféricos, o dossel também desempenha um papel importante no controle climático
regional e global (LOWMAN, 2008).
A variação de energia armazenada no dossel (fluxos do calor sensível e latente) pode
ser um componente significativo do saldo de energia em floresta alta, devido aos grandes
volumes de ar e biomassa no dossel. Apesar desses estudos, ainda não se sabe se os fluxos de
calor sensível e latente são componentes significativas no balanço de energia em florestas
tropicais. As preocupações recentes da vulnerabilidade das florestas ao aquecimento global
Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC-WG-1, 2007). Uma descrição das
características da turbulência atmosférica na camada superficial sobre dosséis de florestas é
essencial para o entendimento do ambiente micro meteorológico da superfície.
4
Grande parte do conhecimento adquirido até o presente sobre a dinâmica da atmosfera
no Nordeste resulta de estudos realizados utilizando informações que permitem diagnosticar
apenas a circulação atmosférica de grande escala. Por outro lado, atividades regionais como
aquelas ligadas ao setor agropecuário necessitam de informações meteorológicas e
climatológicas ao nível sub-regional, inclusive.
Uma das grandes dificuldades encontradas pelos pesquisadores é a ausência de uma
rede de coleta de dados adequada, o que impede a realização de pesquisas hidrológicas e/ou
meteorológicas com a confiabilidade necessária para avaliar o grau de vulnerabilidade de
ecossistemas frágeis como a caatinga decorrente das ações antrópicas. Somente através da
utilização de modelos regionais é possível avaliar o impacto das mudanças na cobertura e uso
do solo em áreas de tensão ecológica.
Simulações numéricas de impactos ambientais na área do Nordeste e, em particular,
em sua porção semiárida, exigem a utilização de diferentes dados, tanto no processo de
realização dos experimentos numéricos quanto na validação de seus resultados. Sem o ajuste
adequado os modelos numéricos podem gerar resultados pouco realistas.
Apenas com informações precisas sobre os mecanismos de troca de energia e água
entre o bioma caatinga e a atmosfera é possível avaliar o efeito das alterações na cobertura e
uso da terra sobre o balanço de energia em superfície. Entretanto, o ponto crítico da realização
desses estudos foi sempre a carência de informações precisas sobre a vegetação nativa da
região.
5
2. OBJETIVOS
2.1 Geral
Avaliar o comportamento micrometeorológico em superfície vegetada e não vegetada
em região de caatinga nativa de São João do Cariri, no Estado da Paraíba.
2.2 Específicos
● Avaliar o saldo de radiação, radiação global e umidade relativa do ar em dois
eventos, seco e chuvoso em área de caatinga nativa;
● Analisar os comportamentos horários de temperatura do ar no dossel vegetativo e
fora do dossel vegetativo em período seco e chuvoso;
● Avaliar o fluxo de calor no solo vegetado e não vegetado na caatinga em período
seco e chuvoso;
● Avaliar o fluxo de calor sensível armazenado no dossel vegetativo em dois eventos,
seco e chuvoso.
6
3. HIPÓTESE
Como a região da caatinga é fortemente influenciada sazonalmente pelo regime de
chuvas, espera-se que o microclima, o fluxo de calor no solo e o fluxo de calor sensível
armazenado no dossel vegetativo apresentem padrões diferentes entre os períodos secos e
chuvosos.
Estudos dessa natureza têm sido amplamente realizados para diversos ecossistemas,
porém para a caatinga é deficiente foi verificado para a caatinga, a qual está inserida em uma
região cujas características climáticas e de vegetação são escassas podendo desta forma
apresentar ampla variabilidade do microclima e dos fluxos de calor sensível armazenado.
7
4. REVISÃO DE LITERATURA
4.1 O Semiárido do Nordeste Brasileiro
O semiárido brasileiro ocupa aproximadamente 980.000 km2, uma vasta área
equivalente a 48 % da área total da região Nordeste e 13 % do território nacional, segundo
Ab’Saber (1996), Barbosa (2000) e MINISTÉRIO DA INTEGRAÇÃO REGIONAL - MIN
(2005). O semiárido brasileiro é um dos maiores, mais populosos e mais úmidos do mundo.
Vivem nessa região 22 milhões de pessoas, sendo 8 milhões na zona rural (IBGE, 2010).
Nove estados compõem a região do semiárido: Norte de Minas Gerais, sertões da Bahia,
Sergipe, Alagoas, Pernambuco, Paraíba, Rio Grande do Norte, Ceará e Piauí (Figura 01),
ocupando uma área equivalente aos territórios de França e Alemanha, somados (NOGUEIRA,
1994). Sendo o semiárido do Nordeste brasileiro considerado uma das regiões com limitação
hídrica mais populosa do mundo, o que resulta em sérias limitações às atividades humanas em
termos sociais, econômicos e ambientais.
FONTE: Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística/IBGE (2011).
Figura 01. Nova Delimitação do Semiárido do Nordeste Brasileiro.
8
Conforme dados do MINISTÉRIO DA INTEGRAÇÃO REGIONAL (2005), estudos
recentes não consideram mais a falta de chuva como único fator que delimita o semiárido
brasileiro, sendo ampliado para três os critérios utilizados para delimitar esta região:
precipitação anual inferior a 800 mm; índice de aridez de até 0,5, calculado pelo balanço
hídrico que relaciona as precipitações e a evapotranspiração potencial no período entre 1961 a
1990; e risco de seca maior que 60 %, tomando-se por base o período entre 1970 e 1990.
Desta forma, a região é caracterizada pela irregularidade das chuvas, longos períodos de seca
e com forte deficiência hídrica, intermitência dos rios, solos rasos e ecossistema xerófilos. As
condições ecológicas típicas desta região estão representadas nas ecorregiões, onde a
vegetação predominante é a Caatinga.
Segundo Ab’sáber (1999), os atributos que dão similaridades às regiões semiáridas são
sempre de origem climática, hídrica e fitogeográfica: baixos níveis de umidade, escassez de
chuvas anuais, irregularidade no ritmo das precipitações ao longo dos anos; prolongados
períodos de carência hídrica; solos problemáticos tanto do ponto de vista físico quanto do
geoquímico e ausência de rios perenes, sobretudo no que se refere às drenagens autóctones.
A vegetação predominante do semiárido nordestino é a caatinga, que, botanicamente,
constitui-se em um complexo vegetal rico em espécies lenhosas e herbáceas, sendo as
primeiras caducifólias e as últimas anuais, em sua maioria. As espécies lenhosas, arbustos e
árvores de pequeno porte, dominam a paisagem da caatinga em seus diferentes sítios
ecológicos.
A diversidade dos tipos de caatinga pode ser determinada pelo jogo mais sensível dos
fatores físicos, acrescido dos biológicos. Enquanto o clima semiárido determina a ocorrência
do tipo de vegetação, a altitude e as formas do relevo, aliadas às formações superficiais, são
os fatores determinantes da variação nos tipos de caatinga (GOMES, 1980).
Os solos são rasos, com boa fertilidade química e pH neutro, podendo tornar-se
alcalino nas áreas calcárias Chaves e Kinjo (1987), estando, segundo Jacomine (1996) e
EMBRAPA (1999), sujeitos à erosão em função da intensidade das chuvas torrenciais, baixa
permeabilidade e profundidade efetiva.
Na área representada pelo semiárido, no estado da Paraíba, predominam os solos de
relevos suavemente ondulado e ondulado do tipo LITOSSOLOS, PLANOSSOLOS,
ARGISSOLOS e CAMBISSOLOS associados à LUVISSOLOS (SUPERINTENDÊNCIA DE
ADMINISTRAÇÃO DO MEIO AMBIENTE - SUDEMA, 2004).
Segundo Mendes (1992), a região semiárida apresenta como característica marcante,
apenas duas estações que se comportam da seguinte maneira: a estação chuvosa, com duração
de três a cinco meses e a estação seca, com intervalo de sete a nove meses. A umidade relativa
9
do ar apresenta-se em torno de 60 % no período chuvoso, enquanto que no período de
estiagem decresce para 40 %, entretanto, os mesmos autores afirmam que dependendo da
localização, a evapotranspiração atinge até 2000 mm anuais, com balanço hídrico deficitário,
em virtude, principalmente, da alta evaporação.
4.2 O Bioma Caatinga
O termo caatinga é uma denominação típica do Nordeste semiárido brasileiro e tem
origem indígena (caa - mata; tinga - branca, clara, aberta), significando mata branca
(NASCIMENTO, 1998).
A área que o bioma caatinga ocupa representa aproximadamente 11% do território
brasileiro e abrange, principalmente, a região semiárida do Nordeste concentrando-se,
sobretudo, nos estados do Bahia, Piauí, Ceará, Rio Grande do Norte, Paraíba e Pernambuco
(ANDRADE et al., 2005). Essa abrangência implica em que as plantas se desenvolvem em
diferentes substratos sendo, portanto, bastante heterogênea quanto à fisionomia e estrutura. A
predominância de uma determinada espécie depende da natureza do substrato e da rigidez do
clima (RIZZINI, 1997). Embora exista um grande número de espécies, em sua maioria as
plantas são constituídas por cactáceas, arbustos e árvores. Diferentes aspectos da vegetação
podem ser vistos na Figura 02 (a-d). Uma característica marcante das plantas da caatinga é a
forte alteração na estrutura do dossel onde as plantas perdem as folhas e entram na fase de
dormência vegetativa, no período de estiagem (Figura 2-e e 2-f).
(a)
(b)
10
(c)
(d)
(e)
(f)
FONTE: http://fatosefotosdacaatinga.blogspot.com
Figura 02. Cactáceas (a), arbustos (b), flores da caatinga (c), árvores (d) e plantas da
caatinga no início do período chuvoso (e) e plantas em pleno período chuvoso (f).
Segundo a Conservation Internacional do Brasil (2003), a caatinga apresenta-se como
uma exceção às demais paisagens do continente Sul-americano, cercada de ecossistemas
florestais. O clima extremo e imprevisível exige que plantas estejam adaptadas a longos
períodos de estiagem e também a enchentes. A caatinga, de acordo com Branco (1994),
também tem denominação de mata seca ou mata branca, tipo de vegetação característica de
regiões de baixa altitude e precipitação pluvial mal distribuída, em média de 500 mm ao ano,
e temperatura oscilante entre 18° e 40° C.
A caatinga constitui o único bioma exclusivamente brasileiro, o que significa dizer que
parte de sua flora e fauna é endêmica, ou seja, não é encontrada em nenhum outro lugar do
mundo (RODAL e SAMPAIO, 2002), é caracterizada pela floresta seca composta de
vegetação xerófila de porte arbóreo, arbustivo e herbáceo, com ampla variação de fisionomia
e flora e elevada diversidade de espécies, pertencentes às famílias Caesalpiniaceae,
Mimosaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae e Cactaceae.
11
A caatinga apresenta grande variação fisionômica, principalmente quanto à densidade
e ao porte das plantas. Mudanças em escala local, a poucas dezenas de metros, são facilmente
reconhecíveis e geralmente ligadas a uma alteração ambiental claramente identificável. É o
caso do maior porte das plantas nos vales e do menor sobre lajedos e solos rasos, em
consequência da maior e menor disponibilidade hídrica (AMORIM, 2005).
A caatinga apresenta-se subdividida ecologicamente em VI unidades, cada uma com
vários tipos. A unidade I é representada por uma floresta alta de caatinga que tem como área
de distribuição o norte de Minas Gerais e centro sul da Bahia, geralmente em rochas calcárias
ou cristalinas. A unidade II representa a típica caatinga florestal, com um estrato arbóreo não
muito denso com alturas entre 7 e 15m. A unidade III representa uma floresta baixa de
caatinga que ocorre em solos arenosos e profundos, com índice pluviométrico variando de
900mm a 600mm. Na unidade IV predomina o porte baixo e a baixa densidade de indivíduos,
com poucas espécies arbustivo-arbóreas. A unidade V é representada pela caatinga arbustiva
espalhada em pequenas manchas de solo em toda região semiárida, especialmente em rochas
metamórficas, com áreas comuns no oeste de Pernambuco, onde os solos são pedregosos ou
rasos e arenosos, em superfície levemente ondulada. A unidade VI é representante das
florestas ciliares da Caatinga que ocorrem nos principais rios dos semiáridos nordestino
(ANDRADE-LIMA, 1981).
Comenta Duque (1980) que na caatinga, a associação florística com o solo e a
atmosfera forma uma simbiose, em função do regime de economia de água para manter as
funções em equilíbrio; o adensamento das espécies protege o solo no inverno com sua
folhagem verdes e no verão com folhas secas, sendo que, parte alimenta os animais e o
restante, após reciclagem natural, adubando o solo.
Segundo Souto (2006), a caatinga constitui - se na expressão sintética dos elementos
físicos e climáticos, numa vegetação singular cujos elementos florísticos expressam uma
morfologia, anatomia e mecanismos fisiológicos para resistir ao ambiente xérico, ou seja, o
xerofilismo que expressa uma condição de sobrevivência ligada a um ambiente seco, cuja
água disponível às plantas resulta da estação chuvosa, uma vez que os solos são incapazes de
armazená-la.
As altas temperaturas, os solos queimados e as plantas retorcidas, de acordo com
MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE - MMA (2002) são elementos inseparáveis da
paisagem da caatinga, que é constituída por elementos lenhosos que perdem as folhas na
estação seca (caducifólias) e se acham mais ou menos dispersos. É grande a correlação da
caatinga com o clima, ao qual se deve atribuir a maior parte de suas características.
12
Segundo Araújo Filho e Carvalho (1995), a caatinga se constitui em um rico complexo
vegetativo em espécies lenhosas, caducifólias e herbáceas, anuais, em sua grande maioria, no
qual são observados três mecanismos de adaptação à seca: 1- a resistência das espécies que
permanecem enfolhadas durante o período de estiagem; 2- a tolerância das espécies
caducifólias que perdem as folhas no início da estação seca; 3- o escape das plantas anuais
que completam o ciclo fenológico durante a época chuvosa.
Em virtude das condições climáticas, a vegetação endêmica é ramificada, com um
aspecto arbustivo, tendo folhas pequenas ou modificadas em espinhos, de modo a evitar a
evapotranspiração (perda de água pela epiderme), ocorrendo a perda de folhas na época seca
(caducifolia). É uma mistura de estratos herbáceo, arbustivo e arbóreo de pequeno porte,
tortuosa, espinhenta e resistente às secas. A vegetação é distribuída de forma irregular,
contrastando áreas que se assemelham a florestas, com áreas com solo quase descoberto.
Apresenta uma grande biodiversidade com espécies de portes e arranjos fitosociológicos
variados que o torna bastante complexo, no qual pouco se conhece sobre a sua dinâmica.
4.3 Fatores que determinam o microclima
Microclima pode ser definido como o clima próximo à superfície. No caso de uma
floresta, os estudos microclimáticos envolvem a caracterização do ambiente que se estende
desde alguns metros acima do dossel vegetativo até o interior destas, no sub-bosque ou nas
primeiras camadas do solo. A caracterização do microclima de uma superfície qualquer
envolve a análise do comportamento de variáveis como radiação solar, temperatura e umidade
do ar e solo, velocidade do vento dentre outras. Em cultivos agrícolas, pastagem ou floresta, o
microclima afeta diretamente o crescimento e desenvolvimento das plantas (JONES, 1992).
As condições microclimáticas em uma comunidade vegetal são controladas pelo
balanço de energia em sua superfície. O balanço de energia pode ser definido como partição
do saldo de radiação (Rn), em fluxo de calor sensível (H), fluxo de calor latente (LE), fluxo de
calor para o solo (G) além da energia utilizada no processo fotossintético (P) e do calor
armazenado nas plantas (S).
No balanço de energia, a superfície passa a ser fonte ou dreno de energia em função do
comportamento do saldo de radiação. Se Rn é positivo, a superfície comporta-se como fonte
de calor, ou seja, fornece calor sensível para as camadas próximas (aquecendo o ar) e calor
latente, por meio da evaporação, além de fornecer calor para o solo. Isto é o que ocorre
durante o dia, pois como foi visto anteriormente Rn é positivo durante o dia. À noite, como Rn
é negativo, a superfície comporta-se como sumidouro de energia, resfriando o ar adjacente a
13
esta superfície e o solo. De maneira resumida, este é o balanço de energia que condiciona o
microclima próximo a uma superfície qualquer (ROSENBERG et al., 1983). Porém, este
balanço apresenta somente componentes verticais, podendo ser alterado pelos fluxos
horizontais de energia, ou seja, pela advecção.
Por outro lado, duas superfícies podem apresentar saldos de radiação parecidos, mas
com partição de energia completamente diferente, uma vez que características como a
densidade de cobertura vegetal, área transpiracional, fisiologia das plantas, teor de água no
solo, entre outras, podem modificar os fluxos de calor sensível, latente e de transferência de
calor para o solo (GEIGER, 1960).
Microclima no interior e exterior de florestas
As diferentes características entre as superfícies promovem alterações no saldo de
radiação e, consequentemente, no balanço de energia, modificando, assim, as características
microclimáticas. Comparando o microclima acima da copa das árvores e sobre pastagem,
Ribeiro (1994) e Reschke (1997) observaram amplitudes diárias da temperatura do ar e défice
de pressão de vapor maiores nas áreas de pastagens. Estes trabalhos relatam valores bem
diferenciados, mas todos mostram maior amplitude térmica durante a estação seca.
Comparando a temperatura do ar observada sobre floresta e pastagem, Ribeiro (1994)
verificou que o comportamento ao longo do dia é semelhante, mas a amplitude é
significativamente diferente. Acima do dossel da floresta, a temperatura mínima é maior e a
temperatura máxima é menor, o mesmo acontecendo com o défice de pressão de vapor.
Wright et al., (1996) estudaram o comportamento da amplitude térmica diária em três
locais diferentes, ao longo do ano, acima de floresta e de pastagem. Em todos os locais, a
amplitude térmica foi maior sobre a pastagem, tendo sido explicado, parcialmente, pela baixa
rugosidade da pastagem e mudanças nos fluxos do balanço de energia. À noite, a temperatura
sobre a pastagem é mais baixa devido a menor eficiência para quebrar a inversão térmica.
Durante o dia, principalmente na estação seca, a maior temperatura diurna é observada sobre a
pastagem devido à redução da evaporação (menor fluxo de calor latente), com consequente
aumento do calor sensível (aquecimento do ar). As pequenas diferenças encontradas entre os
locais estudados, acima do dossel da floresta, podem ser, também, devido à altura de
instalação dos sensores, que não foi a mesma em todos os locais, e também devido a variação
da rugosidade das superfícies.
14
Os trabalhos de Bastable et al., (1993), Ribeiro (1994), Wright et al., (1996) e Reschke
(1997) compararam medidas realizadas em área de pastagem com medidas acima das copas
das árvores dentro da camada limite. Medições no interior da floresta deverão apresentar,
provavelmente, diferenças ainda maior pelo fato do dossel comportar-se como proteção.
Comparando a temperatura do solo sob uma floresta em relação a solo desnudo ou
coberto por uma camada menos densa, como, por exemplo, pastagem ou cultivo agrícola de
pequeno porte, espera-se menor valor de temperatura no interior da floresta, além de uma
menor amplitude térmica diária. Comparando floresta com pastagem, Souza, Pinheiro Araújo,
(1996) observaram que a temperatura do solo (a 20 cm de profundidade) sob pastagem foi 3,7
0C maior em relação a floresta, às 10:00 h, na estação seca, quando as diferenças são mais
pronunciadas.
Estudando o fluxo de calor no solo sob floresta e em pastagem, Reschke (1997)
verificou que as diferenças são maiores na estação seca, quando a pastagem apresenta
flutuação significativa do fluxo de calor ao longo do dia. Isto é causado, provavelmente, pela
presença de nuvens no verão, que reduz a radiação solar incidente, além de maior umidade no
solo no período chuvoso que altera os componentes do balanço de energia.
Avaliações microclimáticas comparando o interior da floresta com áreas abertas,
geralmente uma pastagem, são interessantes, para dar uma ideia das modificações ambientais
provocadas pela retirada da floresta. Essa informação é importante para o entendimento do
manejo da regeneração natural. Comparando o microclima, a um metro de altura do solo,
dentro de uma floresta e sobre pastagem na Costa Rica, Holl (1999) verificou que a área de
pastagem apresentou maior temperatura do ar e maior défice de pressão de vapor. Cestaro
(1988), comparando medidas micrometeorológicas no interior de Mata de Araucária e
pastagem, observou uma acentuada diminuição da amplitude térmica do solo na mata, além de
pequenas alterações na temperatura e umidade relativa do ar.
As diferenças microclimáticas entre o interior da floresta e áreas abertas na região de
clima temperado apresentam a mesma tendência observada nos trópicos, mas com diferente
magnitude devido à modificação da disponibilidade energética. Em floresta na América do
Norte (latitude 48o), Chen et al., (1993) observaram um aumento significativo da temperatura
do solo e do défice de pressão de vapor após o seu corte em relação aos valores medidos no
interior da floresta. Também verificaram que na zona de transição, entre a área explorada e a
remanescente, existe um gradiente de radiação solar, no entanto, os valores de temperatura e
défice de pressão de vapor foram semelhantes aos da área explorada.
15
A abertura de clareira promove modificação microambiental importante para o
processo de sucessão ecológica em floresta. A maior disponibilidade energética numa clareira
favorece a ocorrência de maior temperatura do ar e do solo comparado à superfície abaixo de
floresta fechada. Trabalhando em floresta tropical chuvosa, Ashton (1992) verificou que as
clareiras apresentaram maior amplitude térmica do ar, mas as maiores diferenças foram
verificadas no solo, principalmente em dias claros, tendo sido observado aumento de até 9 oC
na temperatura do solo na clareira, em comparação com o sub-bosque da floresta. Em floresta
temperada, também, ocorrem modificações ambientais provocadas pelo surgimento de
clareiras. Freitas e Enright (1995) verificaram aumento de 3,5 oC na temperatura máxima do
ar e de 7,6 hPa no défice de pressão de vapor no interior de clareiras de maior tamanho (250
m2 ). Por outro lado, uma clareira de menor porte apresentou comportamento intermediário
entre a clareira maior e o sub-bosque no interior da floresta.
A retirada total da floresta e a abertura de clareira provocam modificações ambientais
significativas, que podem ser expressas por variações na radiação solar, temperatura e
umidade do ar e solo. O conhecimento da magnitude dessas modificações é de extrema
importância para o conhecimento do microclima da floresta como um todo.
4.4 Caracterização das variáveis meteorológicas estudadas
Balanço de radiação
A energia proveniente do Sol é o fator mais importante para o desenvolvimento dos
processos físicos que influenciam as condições de tempo e clima. De maneira geral, todos os
fenômenos físicos, químicos e biológicos ocorridos no solo estão direta ou indiretamente
relacionados com a quantidade de radiação solar incidente sobre a sua superfície (LEITÃO et
al., 2000). O saldo de radiação sobre um dossel vegetal representa a quantidade de energia na
forma de ondas eletromagnéticas que este dispõe para repartir entre os fluxos de energia
necessários aos processos de evapotranspiração, aquecimento do ar, aquecimento do solo e
fotossíntese (TUBELIS et al., 1980). A circulação atmosférica, que é responsável pelas
condições meteorológicas num certo instante, também é regida pela disponibilidade de
energia proveniente do Sol (QUERINO et al., 2006).
O balanço de radiação à superfície é a contabilização entre ganhos e perdas de energia
radiante, ou seja, entre os fluxos descendentes e ascendentes de radiação. A quantidade de
energia que fica retida na superfície e que será utilizada nos fenômenos físicos e biológicos,
denomina-se saldo de radiação (LEIVAS, 2007). Essa energia é a diferença entre os fluxos
16
totais da radiação incidente e a perdida (emitida e/ou refletida) por uma superfície, medida,
normalmente, em plano horizontal. Ao longo do dia, nas horas de brilho solar, o saldo de
radiação em uma superfície qualquer tende a ser positivo, pois os fluxos incidentes (global e
atmosférico) são superiores às frações refletidas e emitidas. Por outro lado, durante a noite, é
comum que esses valores sejam negativos, pois o fluxo incidente passa a ser apenas
atmosférico e a energia emitida pela superfície, superior a este, resultando em um saldo de
radiação negativo (MONTEITH e UNSWORTH, 1990; PEZZOPANE et al., 1995).
Para Oyama (2002) a vegetação exerce uma forte influência na radiação solar,
designadamente ao reduzirem a radiação devido ao consumo de energia nos seus processos
fisiológicos, nos quais a energia radiante é utilizada na síntese dos constituintes da planta.
Parte da radiação absorvida pela copa das árvores é utilizada no processo de
evapotranspiração pelas folhas. De fato, a vegetação desempenha o papel de termoregulador
da temperatura do ar, contribuindo também para o aumento do teor de umidade.
Segundo Andrade et al., (2007) o saldo de radiação é uma informação de suma
importância, visto que, é a variável básica na estimativa da evapotranspiração (ET) e no
cálculo do balanço hídrico, que são essenciais para a utilização racional dos recursos hídricos.
Borges (2002) diz que o balanço de radiação em superfícies vegetadas é um parâmetro para
determinações de perdas de água e de acumulação de matéria seca pelos vegetais, além de
caracterizar o seu microclima. Essas medidas possibilitam, também, a caracterização dos
estados de conforto térmico e hídrico bem como muitas reações bioquímicas e biofísicas.
Segundo Silva et al., (2010) é natural que em áreas com solo exposto ocorra maior
reflexão da radiação incidente do que em solos cobertos com vegetação e sobre superfícies
com água. Em condições de baixa umidade, a superfície tem baixo poder de retenção da
radiação, sendo grande parte devolvida para a atmosfera na forma de radiação refletida.
Precipitação, temperatura e umidade do ar
A precipitação, na forma de chuva, neve e granizo, é o principal mecanismo natural de
restabelecimento dos recursos hídricos da superfície terrestre. A distribuição temporal das
precipitações condiciona o clima regional. As precipitações podem ser orográficas (em
regiões com grandes variações de altitude), convectivas (em épocas de grande intensidade de
radiação) e frontais (devido à penetração de massas de ar polares) (PILLAR, 2007).
O aquecimento e resfriamento do ar são determinados pelo balanço de radiação da
superfície do solo e vegetação. As trocas de calor do ar com as superfícies se dão por
condução e convecção, gerando movimentos turbulentos do ar (vento). Junto com o calor, o
17
vento transfere vapor d'água, energia cinética, gás carbônico e poluentes. O movimento de
massas de ar em escala continental determina em grande parte o clima regional. Latitude,
altitude e distância de grandes corpos d'água (continentalidade) são os fatores mais
importantes que afetam a variação geográfica da temperatura (PILLAR, 2007).
A variação da temperatura do ar segue a variação do balanço de radiação. A
temperatura máxima do ar próximo do solo ocorre simultaneamente com a temperatura
máxima da superfície do solo; mas à medida que se afasta do solo há um retardamento do
momento de máxima temperatura do ar (a 2 m de altura ocorre 2 horas após). Normalmente
há um gradiente de temperatura decrescente com a altura e altitude (6,5º C/1000 m), porque o
ar se resfria ao expandir-se durante a sua ascensão. Em noites com céu descoberto, devido ao
resfriamento das superfícies e, consequente, resfriamento do ar das camadas inferiores, ocorre
uma inversão desse gradiente térmico. Quando o ar das camadas inferiores atinge a
temperatura de 0º C ocorre geada, podendo ou não dar origem à formação de gelo sobre as
superfícies expostas (dependendo da umidade do ar). Vegetação densa influencia o perfil da
inversão térmica porque a superfície ativa de irradiação passa a ser o topo do dossel
(PILLAR, 2007).
A umidade do ar diz respeito à quantidade de vapor de água presente na atmosfera - o
que caracteriza se o ar é seco ou úmido, podendo variar de um dia para o outro (LAMBERTS,
et al., 2005). A alta quantidade de vapor de água na atmosfera favorece a ocorrência de
chuvas. Já com a umidade do ar baixa, é difícil chover.
Temperatura e Fluxo de calor no solo
A temperatura do solo influência processos como: germinação de sementes (reações
bioquímicas); crescimento do sistema radicular (divisão celular); absorção de água e
nutrientes (viscosidade da solução); decomposição da matéria orgânica entre outros. O
comportamento diário e anual da temperatura em um perfil de solo é similar nas diversas
regiões do globo, o que difere são os valores das temperaturas e a profundidade de extinção da
onda diária e anual da temperatura, que são função do regime de radiação solar e das
propriedades térmicas do solo. O teor de umidade afeta drasticamente as propriedades
térmicas do solo, no sentido de acréscimos na condutividade térmica e no calor específico à
medida que aumenta o teor de umidade do solo. (SCHÖFFEL, 2011).
O fluxo de calor no solo representa a fração do saldo de radiação transferida por
processos de condução ou difusão térmica, principalmente, da superfície para os níveis
inferiores do solo e pode representar um acréscimo de energia para o meio, geralmente à
18
noite; ou saída de energia do meio, no período diurno. O fluxo de calor no solo é função da
temperatura do solo em diferentes níveis e da condutividade térmica do solo (REICHARDT,
1993).
Para estudos de balanço de energia a quantificação do fluxo de calor no solo torna-se
importante, pois representará a entrada/saída de energia de determinado meio, contribuindo,
dessa forma, para o aumento/redução nos fluxos de calor latente e sensível, e
consequentemente, aumentando/reduzindo as taxas de evaporação e transpiração. Diversos
trabalhos mostram que o fluxo de calor no solo representa valores médios entre 4% e 6% da
energia líquida disponível (CUNHA et al., 1996; BERGAMASCHI, 1994; TEIXEIRA et al.,
1997; AZEVEDO et al., 1997). Contrário a essa afirmativa, alguns autores, considerando que
a ordem de grandeza da variação da densidade de fluxo de calor no solo, para períodos iguais
ou superiores a 10 dias, é suficientemente pequena, costuma-se desconsiderar esses valores
em cálculos de estimativa de evapotranspiração (JENSEN, 1973; PEREIRA, 1990; SMITH,
1991).
Segundo Galvani et al., (2001) o fluxo de calor para o interior do solo representa a
fração do saldo de radiação que foi transferida para os níveis inferiores do solo e, geralmente,
resulta em acréscimo de energia para o meio à noite, ou em diminuição, no período diurno. O
fluxo de calor no solo (FCS) é função da temperatura em diferentes níveis e da condutividade
térmica do solo, sendo influenciado, diretamente, pela variação da primeira. Em estudos de
balanço de energia a quantificação do FCS torna-se importante, pois representará a
entrada/saída de energia de determinado meio, contribuindo, assim, para o aumento e/ou
redução nos fluxos de calor latente e sensível e, consequentemente, aumentar e/ou reduzir as
taxas de evaporação e transpiração.
Segundo Pillar (2007) as superfícies do solo e vegetação se esfriam, retirando calor da
camada de ar em contato, invertendo o perfil vertical da temperatura do ar. No solo, o fluxo
de calor passa a ser das camadas mais profundas para as mais superficiais. O balanço de
radiação é o que determina flutuações na temperatura do solo, da vegetação e do ar,
originando os fenômenos meteorológicos (movimentação do ar, evapotranspiração,
precipitação, geadas, etc.).
4.5 Influências das variáveis meteorológicas no dossel vegetativo
A camada Limite Atmosférica (CLA) é a parte mais baixa da atmosfera e é
caracterizada pela interação da superfície, durante a partição de energia, através de processos
mecânicos e térmicos, e a atmosfera livre pelo processo de arrastamento (FICH, 2004).
19
Segundo Stull (1988), a camada-limite atmosférica inclui a porção da troposfera que é,
diretamente, influenciada pela superfície terrestre, respondendo à ação dos forçantes
mecânicos e térmicos. Nela ocorrem trocas diretas de energia com superfície, nas formas de
momentum, calor e umidade.
Esta camada recebe grande parte desse fluxo de calor e igualmente vapor d’água da
superfície por meio dessas correntes turbulentos (OKE, 1987).
A resposta da vegetação (resistência à seca, produtividade, etc) esta fortemente
interligada a intermitência e imprevisibilidade da disponibilidade das chuvas (LAIO, 2001). A
ocorrência e a quantidade de água em cada um dos eventos de precipitação são variáveis
estocásticas.
A capacidade da superfície em transmitir água para a atmosfera é a condutância. Ao
nível individual das folhas dos vegetais, o controle das trocas gasosas é quantificada pela
condutância estomática (Ce) que determina o limite da taxa de entrada de um fluxo de gás no
por estomático (LARCHER, 2006). Para o dossel, a capacidade de transmitir água para a
atmosfera pode ser expressa pela condutância de superfície (Cs), parâmetro determinado na
prática por medidas de transpiração e de outros parâmetros meteorológicos atuantes sobre a
vegetação.
As taxas de momentum, fluxo de calor latente e água trocadas entre o dossel
vegetativo e a camada superficial atmosférica, assim como folha/superfície do solo e ar em
torno, são descrita utilizando a condutância aerodinâmica (Ca) e a condutância superficial
(Cs) que representam o fluxo de vapor d’água de uma superfície evaporante (estômato vegetal
e solo) (LECINA et al., 2003)
A transferência de vapor no interior do dossel vegetativo é dependente da velocidade
do vento, ou indiretamente da Ca, que segundo Grelle, Lindroth, Molder (1999) é função de
parâmetros de turbulência enquanto a Ce é, principalmente, controlada pelas variáveis da
evaporação como a radiação global e o déficit de pressão de vapor. Para Jones (1992), a Ca
representa as condições de transpiração do dossel vegetativo como um todo.
O índice de área foliar (IAF) é considerado um dos componentes inter-relacionados
aos ciclos biogeoquímicos dos ecossistemas, pois caracteriza a interface dossel-atmosfera e
está relacionado a interceptação da precipitação, ao microclima do dossel, a extinção da
radiação, as trocas de água, carbono e energia com a atmosfera, e a interceptação da
deposição atmosférica de nutrientes (SONNENTAG et al., 2007).
20
Os estudos da interação da radiação solar entre atmosfera e uma superfície reveste-se
de grande importância para a compreensão dos processos de fisiologia vegetal, produtividade
de biomassa e trocas turbulentas de energia e massa entre a área vegetada (culturas, floresta,
pastagens) e a atmosfera (MARQUE FILHO, 1997)
A radiação que penetra o dossel vegetativo denso é absorvida e espalhada, fortemente
na parte superior do dossel, já em dossel pouco denso a radiação se espalha pela dossel
vegetativo de maneira mais homogênea (LARCHER, 2006).
A radiação incidente sobre uma comunidade vegetal pode influenciar
cumulativamente a utilização de água, armazenagem de glicose (fotossíntese), crescimento
das plantas e atuar diretamente sobre a temperatura dos elementos do dossel vegetativo que,
por sua vez, governa as taxas do processo bioquímicas (LEITÃO, 1994).
Ao longo do dia, nas horas de brilho solar, o saldo de radiação em uma superfície
qualquer tende a ser positivo, pois os fluxo incidentes (global e atmosférico) são superiores às
frações refletida e emitidas. Por outro lado, durante a noite, é comum que esse valores sejam
negativos, pois o fluxo incidente passa a ser apenas atmosféricos e a energia emitida pela
superfície, superior a este, resultando e, saldo de radiação negativo (PEZZOPANE et al.,
1995).
O fluxo de saldo de radiação de onda longa é um mecanismo controlador da formação
de geadas, enquanto a força dirigente da evapotranspiração é o fluxo liquido de radiação total
(saldo de radiação), que fornece o calor latente de vaporização, embora a condução de calor e
convecção contribua para a evapotranspiração (HEITOR, BIGA, ROSA et al., 1991).
4.6 Radiação solar no dossel vegetativo
A energia de radiação solar absorvida no dossel vegetativo torna-se uma variável de
grande importância, pois diversos processos fisiológicos das plantas relacionam-se
diretamente com a quantidade de Radiação Fotossinteticamente Ativa (PAR), radiação global
incidente e temperatura do ar, influenciando na eficiência do desenvolvimento das plantas
(CARON, 2003). A energia de radiação solar absorvida pelas plantas é fator determinante da
taxa fotossintética e pode limitar a produção e o acúmulo de biomassa (PILAU, 2005).
A PAR tende a decrescer exponencialmente no perfil do dossel, aumentando o índice
de área foliar a partir do topo do mesmo. Com isso, a eficiência de interceptação da radiação
21
aumenta com o crescimento da área foliar, estabilizando no momento em que se atinge o
máximo de cobertura arbórea (PILAU, 2005). Espécies que apresentam folhas eretas têm um
baixo coeficiente de extinção, ao passo de que folhas horizontais tendem a apresentar maiores
valores deste coeficiente. Baixos valores do mesmo são mais eficazes na transmissão da
radiação para o interior do dossel, podendo influenciar, diretamente, no aproveitamento da
energia incidente (MÜLLER e BERGAMASCHI, 2005).
Em média, cerca de 90% da matéria seca acumulada pelas plantas ao longo do seu
ciclo é resultado da atividade fotossintética, a qual é diretamente influenciada pela
disponibilidade de radiação solar do período de cultivo (BENINCASA, 2003).
A utilização eficiente da radiação para cada espécie é influenciada pelo índice de área
foliar, além de parâmetros físicos e biológicos que determinam a absorção da radiação
incidente. O ângulo de inserção da folha, interceptação de luz por outras partes da planta,
arranjo de folhas na planta e de plantas no campo, características de absorção de luz pela folha
e quantidade de radiação incidente modificam a quantidade de radiação solar interceptada
(ARGENTA et al., 2001).
A maneira como a radiação é interceptada pelo dossel das plantas reflete na eficiência
fotossintética e no desenvolvimento da cultura, portanto fatores como forma, densidade
populacional e espaçamento afetam a distribuição da área foliar no dossel das plantas e,
consequentemente, a quantidade de energia da radiação solar incidente (STEWART et al.,
2003).
4.7 Balanço de Energia em Superfícies Vegetadas
O balanço de energia das superfícies vegetadas permite dimensionar as trocas de
massa e energia no sistema solo-planta-atmosfera, por meio do estudo da partição do saldo de
radiação nos diversos processos que ocorrem na cultura. O método permite avaliar as
alterações no microclima da vegetação em função dos estágios de desenvolvimento da cultura
e em função das condições de solo e de atmosfera (FONTANA et al., 1991).
O entendimento do balanço de energia numa superfície coberta por vegetação é
importante para a compreensão dos processos climáticos envolvidos com esta vegetação e
seus efeitos nas diversas escalas espaciais e temporais. Assim, considerando que a vegetação é
relativamente homogênea, extensa e opaca à radiação e que a superfície é relativamente
horizontal, o balanço de energia numa cobertura vegetal pode ser escrito em termos dos fluxos
verticais de energia que passam pelo corpo vegetal.
22
Nas superfícies em que há presença de cobertura vegetal, o balanço de energia torna-se
mais complexo devido às diversas complicações introduzidas pela distribuição espacial
variável dos fluxos radiativos e de calor dentro do corpo da vegetação. Portanto, o balanço de
energia deve ser tratado para o dossel inteiro, e não somente para a superfície, considerando
os fluxos de Rn, H e LE no topo da vegetação e incluindo os termos de armazenamento.
Assim, de acordo com as considerações feitas, a equação do balanço de energia para uma
superfície vegetada, desprezando os fluxos horizontais, podem ser expressa por:
PSGLEHRn (1)
Sendo: Rn o saldo de radiação (energia disponível ao sistema analisado), LE e H são
os fluxos verticais de calor latente e sensível, respectivamente; G é o fluxo de calor no solo, S
é a energia armazenada no dossel vegetativo e P é a energia utilizada no processo
fotossintético, representando menos de 2% do saldo de radiação. O balanço usualmente não
fecha tanto por erros instrumentais nas medidas de cada termo, quanta pela não consideração
da possível advecção.
Como pode ser visto esquematicamente na Figura 03, dentre os termos não radiativos, o
dominante é o fluxo de calor latente, que está aproximadamente em balanço com o saldo de
radiação, enquanto o fluxo de calor sensível e o fluxo de calor no solo são de menor
magnitude.
FONTE: (MICHILES, 2004).
Figura 03. Esquema do balanço de energia em cobertura vegetal no ciclo diurno, em
dia sem chuva.
4.8 Campanhas observacionais em áreas de caatinga
A grande quantidade de dados gerados em campanhas observacionais na região
amazônica já permite calibrar com grande precisão esquemas importantes de parametrização
de superfície usados em modelos numéricos, a exemplo do SIB (Simple Biosphere Model) e
23
do BATS (Biosphere-Atmosphere Transfer Scheme) e melhorar consideravelmente as
simulações dos processos de troca de energia nas proximidades do solo em áreas de florestas.
No entanto, outros ecossistemas igualmente importantes necessitam de estudos mais
aprofundados já que o controle da vegetação sobre os fluxos de energia em superfície varia
consideravelmente com a espécie.
De forma menos abrangente, porém, com objetivos semelhantes vem-se
gradativamente despertando para a importância a nível nacional do ecossistema caatinga. Em
algumas localidades desta região estão sendo realizados experimentos de campo e
informações importantes sobre o comportamento dos parâmetros micrometeorológicos em
áreas de caatinga já podem ser obtidas com o uso de medições feitas com instrumentos de alta
precisão.
As primeiras medições micrometeorológicas em áreas de caatinga foram realizadas em
1996 através da execução do Projeto MUCLISA (Mudanças Climáticas no Semiárido)
desenvolvidas numa área de preservação ambiental do IBAMA (Instituto Brasileiro do Meio
Ambiente e dos Recursos Naturais) situada na estação ecológica do Seridó (Rio Grande do
Norte). Um dos principais objetivos do projeto foi avaliar as mudanças microclimáticas
causadas por reflorestamento com algaroba no SANEB (SIQUEIRA, 1997).
Em São João do Cariri-PB foi instalado o Experimento Cariri, que se trata de um
projeto cadastrado no CNPq com o objetivo de quantificar os balanços de radiação, energia e
hídrico em região de caatinga nativa (Cariris Velhos da Paraíba). As medições tiveram início
em 2001. Esta é uma região de caatinga composta predominantemente de pastagem, plantas
arbóreas, e cactáceas.
Em meados de 2003, por meio de um convênio entre o INPE (Instituto de Pesquisas
Espaciais) e a CPATSA-EMBRAPA (Centro de Pesquisa Agropecuária do Trópico Semiárido
– Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária) em Petrolina (PE), foi instalada uma torre
micrometeorológica com nove metros de altura em área de preservação da caatinga. A região
caracteriza-se por uma vegetação do tipo de jurema, com árvores atingindo cerca de 5 a 7
metros de altura (OLIVEIRA et al., 2006). Instrumentos meteorológicos foram instalados
nesta torre capazes de fornecer informações com alta resolução temporal sobre a vegetação
nativa da região semiárida e motivaram o desenvolvimento desta pesquisa.
24
5. MATERIAL E PROCEDIMENTOS
5.1 Área experimental e clima
O experimento de campo foi realizado na Estação Experimental de São João do Cariri
- PB, no período de 2002. Esta estação encontra-se na região semiárida do Brasil, é vinculada
ao Centro de Ciências Agrárias Universidade Federal da Paraíba/UFPB. Está localizada no
município de São João do Cariri na área central do estado da Paraíba e inserida na
Mesorregião da Borborema e Microrregião do Cariri Oriental, na Superfície Aplainada do
Planalto da Borborema (Figura 04), localizado entre as coordenadas geográficas de 6º02’12’’
e 8º19’18’’ Latitude Sul e 34º45’54’’ e 38º45’45’’ Longitude Oeste, sobre a litologia
cristalina, com altitude variando entre 400 e 600 m. Apresenta um relevo suave ondulado e
faz parte da Bacia Hidrográfica do rio Paraíba, Sub-bacia do rio Taperoá e Riacho Namorados
(PAES-SILVA et al., 2003). Os principais tipos de solos encontrados na Estação experimental
de acordo com Chaves (2000) são: Luvissolo Crômico Vértico, Vertissolo e Neossolo Lítico.
FONTE: Adaptado de SILVA (2003).
Figura 04. Localização geográfica do município de São João do Cariri-PB.
25
O clima da região, segundo a classificação de Koppen, é possível se individualizar, de
maneira geral, três macrorregiões no Estado da Paraíba (Figura 05):
a) Planície Atlântica, englobando a encosta oriental do Planalto da Borborema – o terço
leste do Estado, com o clima, segundo a classificação de Koppen, do tipo As′ - Tropical
Quente e Úmido com chuvas de outono-inverno. A precipitação decresce do litoral
(1800 mm.ano-1
) para o interior da região (600 mm.ano-1
) devido, principalmente, a
depressão do relevo, e volta a subir nos contrafortes do Planalto para 1450 mm.ano-1
.
b) Planalto da Borborema – a porção central do Estado, com clima do tipo BSh -
Semiárido quente, precipitação predominantemente, abaixo de 600 mm.ano-1
, e
temperatura mais baixa, devido ao efeito da altitude (400m a 700m).
c) Sertão – região que ocupa o terço oeste do Estado, formada pela depressão do rio
Piranhas e seus contribuintes, com clima do tipo BSh Semiárido quente, nas áreas mais
baixas (<300 m) e Aw′ – Tropical Quente e Úmido com chuvas de verão-outono.
FONTE: Adaptado do Atlas geográfico do Estado da Paraíba (2010).
Figura 05: Tipos de clima do Estado da Paraíba, segundo a classificação de Koppen.
O clima da região, segundo a classificação de Koppen, é do tipo BSh, semiárido,
quente, com chuvas de verão-outono. Segundo Silva (1991) trata-se de uma região
classificada como semiárida, com chuvas pouco abundantes e concentradas nos meses de
26
fevereiro a abril, na qual a Zona de Convergência Intertropical é o sistema sinótico
predominante, embora as chuvas convectivas sempre atuam em mesoescala, uma vez que a
região tropical é uma fonte de energia. Sua vegetação é esparsa, alternando-se ora com
superfície desnudada e ora com superfície coberta por vegetação. No período chuvoso, cresce
à superfície uma cobertura herbácea, não muito densa, porém que pode atingir 60 cm de altura
no final da estação chuvosa.
5.2 O Experimento Cariri
Foi montada, no interior da área experimental, uma torre micrometeorológica de 8
metros (Figura 06) projetada de forma que ficasse ajustada verticalmente ao meridiano local,
e horizontalmente, paralelo ao plano do observador local, de forma que os sensores pudessem
se inserir em um mesmo meridiano. Esses dados foram coletados em um sistema de aquisição
de dados, Datalogger, modelo CR23X da Campbell Scientific Inc., com entrada para 24 sinais
simples, 12 diferenciais e 4 para sinais tipo pulso, além de 4 canais para excitação e 8 canais
de controle. A fim de agregar mais entrada de instrumentos, se fez necessário o acoplamento
de um multiplexador analógico, marca Campbell Scientific Inc., modelo AM416, com 64
entradas analógicas, o que trouxe mais capacidade de coleta de dados ao experimento. O
datalogger é alimentado em regime contínuo por uma bateria de 12 volts e 55 AH acoplada a
um painel solar de 20 W (SILVA, 2003).
FONTE: (SILVA, 2003).
Figura 06. Vista da torre experimental instalada em São João do Cariri-PB, área de
caatinga nativa.
27
5.3 Disponibilidades de Dados
Considerando o comportamento das chuvas, escolheram-se dias com diferentes
características relacionadas às variáveis microclimáticas, ou seja, ao saldo de radiação,
radiação global, à precipitação pluviométrica, à temperatura do solo, à temperatura acima do
dossel vegetativo, temperatura do dossel vegetativo e umidade relativa do ar.
Para examinar as diferentes características microclimáticas e do fluxo de calor sensível
armazenado no dossel vegetativo, durante a estação chuvosa para a caatinga selecionaram-se
um período representativo para esta estação, tornando-se por base a climatologia da região e a
precipitação pluviométrica acumulada. Destarte, escolheram-se 13 dias do mês de janeiro de
2002 para descrever a estação chuvosa. Durante os 13 dias deste mês a precipitação
acumulada foi de 104,0 mm, com os 13 dias apresentando quantidade de chuva.
Para examinar as diferentes características microclimáticas e do fluxo de calor sensível
armazenado no dossel vegetativo, durante a estação seca para a caatinga selecionaram-se dias
representativos para esta estação, tornando-se por base a climatologia da região e a
precipitação pluviométrica acumulada. Para representar a estação seca, escolheu - se o mês de
setembro de 2002, perfazendo 13 dias com um total de 0,0 mm de precipitação.
5.4 Avaliações microclimáticas
As medidas microclimáticas foram realizadas em duas épocas, nos período de 01 a 13
de janeiro de 2002 (Período Chuvoso) e 07 a 19 de setembro de 2002 (Período Seco). As
escolhas dessas épocas para realizações das avaliações visou caracterizar o ambiente em
condições distintas de densidade de fluxo energético, temperatura do ar e precipitação,
correspondendo à estação chuvosa e a estação seca na região.
O estudo microclimático envolveu a medição das seguintes variáveis:
- precipitação;
- saldo de radiação;
- radiação solar global;
- temperatura do ar no dossel vegetativo e fora do dossel vegetativo;
- fluxo de calor no solo vegetado e não vegetado;
- fluxo calor sensível armazenado no dossel vegetativo.
- umidade relativa do ar.
28
Pelas características e heterogeneidade da caatinga, logo se percebe o alto grau de
dificuldades em quantificar a inter-relação dos fluxos turbulentos acoplados ao sistema solo-
caatinga-atmosfera, tanto na direção horizontal quanto na vertical e em diversas escalas de
tempo, desta forma o experimento foi concebido a realizar medições sobre o período de 20
minutos.
Os sensores de saldo de radiação e da radiação solar global foram instalados a 2,50
metros de altura do solo, com o objetivo de caracterizar as condições ambientais em que se
encontra a maioria das plantas na caatinga. O saldo de radiação foi determinado com um
radiômetro modelo Q -7.1 de marca REBS. A radiação solar global foi medida por um
piranômetro modelo LI200X, de marca LI-COR.
A temperatura e umidade do ar são medidas em plano horizontal à copa da vegetação,
a uma altura de 2 m, medidas pelo termohigrômetro de marca Vaisala, modelo HMP45C,
trabalhando na faixa de -40ºC a 60ºC para temperatura e de 0 a 100% para a umidade relativa
do ar, por termopares crommel-constantan. A temperatura da superfície do solo foi medida
por geotermômetros marca Campbell Scientific Inc., modelo 108, trabalhando na faixa de –
5ºC a 95ºC.
5.5 Fluxo de calor armazenado no dossel vegetativo
O fluxo de calor armazendado no dossel vegetativo (S) pode ser escrito como segue
(BERNHOFER et al., 2003):
𝑆 = 𝑆𝐸 + 𝑆𝐻 + 𝑆𝑣𝑒𝑔 + 𝑆𝑝 (2)
Sendo: SE e SH denotam os fluxos de calor armazendado no dossel vegetativo latente e
sensível. O 𝑆𝑣𝑒𝑔 o fluxo de calor armazenado no dossel da vegetação e Sp
o fluxo de calor armazenado na atividade fotossintética que por ser muito baixo é
desprezado. Como termos de armazenamento se tornam pequenos para somas diárias, eles são
por vezes negligenciados por períodos mais longos de integração. Apesar das magnitudes
pequenas a maioria dos fluxos de armazenamentos de vários estudos relata um desequilíbrio
nos balanços de energia se o fluxo de armazenamento for excluído (ASTON, 1985; GU et al.,
2007; McCAUGHEY, 1985; MEYERS e HOLLINGER 2004; WILSON et al., 2002).
Portanto, termos de armazenanmento deve ser cuidadosamente avaliado.
29
● Fluxo de calor sensível armazenado no dossel vegetativo
Fluxo de calor sensível armazenado no dossel ocorre por alterações da temperatura no
ar do dossel vegetativo e pode ser avaliada de acordo com a Equação 4 (MCCAUGHEY,
1985; OLIPHANT et al., 2004).
𝑆𝐻 = ∫ 𝜌𝑎 ( 𝑇𝑎)𝐶𝑝𝑍𝑟
0
𝛿𝑇𝑎
𝛿𝑡 𝑑𝑧 (3)
Sendo: ρa é a densidade do ar, Ta temperatura do ar e Cp calor específico do ar.
Discretizando a equação (4) teremos,
𝑆𝐻 ≅ 𝜌𝑎 𝐶𝑝 ∑ (
∆ 𝑇𝑎,𝑖
∆𝑡 ∆𝑍𝑖)𝑖=𝑛
𝑖=1 (4)
Sendo: ∆𝑍 espessura da camada. Este procedimento pode dar valores máximos e
mínimos em relação ao cálculo utilizando apenas um nível. A densidade do ar (ρɑ) e o calor
específico do ar (Cρ) ficam constantes no dossel vegetativo (MCCAUGHEY 1985;
OLIPHANT et al., 2004).
5.6 Análise estatística
Em um experimento, cada observação Yij pode ser decomposta conforme o modelo a
seguir:
Yij= μ + τ i+ ϵij ί = 1,..., І e ϳ = 1,..., ϳ (5)
em que:
Yij é a observação do i-ésimo tratamento na j-ésima unidade experimental ou parcela;
μ é o efeito constante (média geral);
τ i é o efeito do i-ésimo tratamento;
ϵij é o erro associado ao i-ésimo tratamento na j-ésima unidade experimental ou parcela.
Em um experimento, existe o interesse em testar se há diferenças entre as médias dos
tratamentos, o que equivale testar as hipóteses:
H0: μ1 = μ2 = ... = μІ (6)
H1: μί ≠ μί’ para pelo menos um par (ί,ί’), com ί ≠ ί’
30
em que:
μί = μ + τί ί = 1,2,....,І. (7)
De forma equivalente, podemos escrever tais hipóteses da seguinte forma:
H0: τ1 = τ2 = ... = τ1=0 (8)
H1: τ1 ≠ 0 para pelo menos um ί. (9)
Nota que, se a hipótese nula for verdadeira, todos os tratamentos terão uma média
comum μ.
A análise de variância baseia-se na decomposição da variação total da variável
resposta em partes que podem ser atribuídas aos tratamentos (variância entre) e ao erro
experimental (variância dentro). Essa variação pode ser medida por meio das somas de
quadrados definidas para cada um dos seguintes componentes:
Soma de Quadrados Total (SQTotal) - é a soma dos quadrados das diferenças entre
cada observação e a média geral do experimento:
SQTotal = ∑ 𝑦ίϳ2 ί
𝑖ϳ - ∑ (𝑦 ίϳ)
2І𝑖ϳ
𝑁 (10)
Soma de Quadrados Tratamentos (SQTratamento) - corresponde a soma dos
quadrados das diferenças entre a média de cada tratamento e a média geral lembrando que
cada média de tratamento foi obtida de ri repetições:
SQ Tratamento = ∑ 2𝑇ί
𝑟ί -
∑ 2𝑌ίϳ
𝑁, onde Tί, é o total do tratamennto.
E a soma de quadrados dos resíduos pode ser obtida por diferença:
SQRes = SQTotal – SQTratamento.
A SQTratamento também é chamada de variação Entre, que é a variação existente
entre diferentes tratamentos e a SQRes é chamada de variação Dentro que é função das
diferenças existentes entre as repetições de um mesmo tratamento.
31
Essas somas de quadrados podem ser organizadas em uma tabela, denominada tabela
da análise de variância, como apresentado na Tabela 1.
Tabela 1. Análise de variância.
Fonte de
Variação
Grau de
Liberdade
Soma de
Quadrados
Quadrados
Médios
F Calculado F
Crítico
Tratamentos I-1 SQTrat QMTrat QMTrat/QMRes Tabelado
Resíduos I(J-1) SQRes QMRes
Total IJ-1 SQTotal
em que QMTrat = SQTrat/(I-1) e QMRes = SQRes/(I(j-1)).
Pode-se mostrar que o quociente Qmtrat/QMRes tem distribuição F com (I – 1) e (J –
1) graus de liberdade, supondo que yίϳ são variáveis aleatórias independentes, todos os
tratamentos tem variâncias iguais a σ2 e yίϳ ∼ N (μί, σ
2). Por esses motivos, os pressupostos da
ANOVA devem ser testados ou avaliados em qualquer análise.
Se o F calculado > F tabelado, rejeitamos a hipótese de nulidade H0 , ou seja, existem
evidências de diferença significativa entre pelo menos um par de médias de tratamentos, ao
nível α de significância escolhido. Caso contrário, não se rejeitamos a hipótese de nulidade
H0, ou seja, não há evidências de diferença significativa entre tratamentos, ao nível α de
significância escolhido.
O F calculado é comparado com F tabelado (t – 1) e t(r - 1) graus de liberdade,
respectivamente, de tratamentos e do erro experimental. Se for maior que o dado para o nível
5%, a diferença é dita significativa (P<0,05); será muito significativa quando F calculado for
maior do que o dado para o nível 1% (P<0,01). No caso de F calculado ser menor do que o
tabelado, não haverá diferença significativa entre os tratamentos.
Feitas estas considerações, o teste de F pode ser realizado. O primeiro passo é escolher
o nível de significância (α). Geralmente toma-se α= 5% ou menor. Esta é a probabilidade do
erro Tipo I, isto é, a probabilidade de rejeitar-se H0 quando a mesma for verdadeira.
32
A maioria dos programas computacionais utilizados para a análise de variância calcula
o nível de significância, F calculado, comumente chamado valor p. Quando este recurso não
estiver disponível utilizam-se tabelas F.
Escolhido o nível de significância, a regra de decisão para o teste de F é:
- Se o valor de F calculado for maior que o valor de F crítico, ao nível de α% de
probabilidade, rejeita-se H0. O teste é considerado significativo ao nível de α% de
probabilidade e admite-se que, ao nível deα% de probabilidade, existe pelo menos uma
diferença entre os efeitos dos tratamentos.
- Caso o valor de F calculado seja menor ou igual ao valor de F crítico ao nível de α%,
não existem evidencias para rejeitar-se H0. O teste é dito não-significativo ao nível de α%
implicando em 95% de confiança de que não existem diferenças entre os efeitos dos
tratamentos.
Quando escolhido o nível de significância, a área sob a curva da distribuição F fica
dividida em duas partes correspondentes (100-α)% e α% denominadas, respectivamente,
região de aceitação de H0 (RAH0)e região de rejeição de H0 (RRH0), como na Figura 08.
Desta forma, a ANOVA é uma regra de decisão para aceitar ou rejeitar uma hipótese
Figura 07. Regra de decisão para o teste de F ao nível de α % de probabilidade.
a) H0: Não exitem diferenças significativas no saldo de radiação, radaição global,
temperatura do ar no dossel e fora do dossel vegetativo, fluxo de calor no solo
vegetado e não vegetado, fluxo de calor sensivel armazenado no dossel vegetativo
e umidade relativa do ar para as diferntes épocas do ano.
33
b) H1: Exitem diferenças significativas no saldo de radiação, radiação global,
temperatura do ar no dossel e fora do dossel vegetativo, fluxo de calor no solo
vegetado e não vegetado, fluxo calor sensivel armazenado no dossel vegetativo e
umidade relativa do ar para as diferntes épocas do ano.
A análise dos dados foi realizada por meio do programa computacional Assistat 7.7
Beta (SILVA e AZEVEDO, 2009), desenvolvido pela Universidade Federal de Campina
Grande (PB). As médias dos tratamentos foram submetidas ao teste F ao nível de 5% de
probabilidade.
A estatística descritiva foi utilizada durante o período foram inseridos nesta
metodologia, utilizaram-se os valores mínimo e máximo; amplitude; mediana; desvio padrão
e coeficiente de variação. Além disso, fez-se uso da estatística gráfica.
34
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO
6.1 Variáveis Meteorológicas
Com os dados da pesquisa de campo e análise dos resultados foram obtidas diversas
informações que permitiram identificar o perfil e caracterizar o microclima da região do
semiárido do Brasil.
6.1.1 Precipitação
Os acumulados diários de precipitação representando a estação chuvosa entre os dias
10 a 13
0 de janeiro de 2002 mostram-se na Figura 08. A precipitação pluviométrica total
acumulada ao longo dos dias, sem interrupções de dados foi de 104,0 mm. Entre os dias mais
chuvosos, aquele em que se mediu a maior precipitação pluviométrica, com 32,8 mm, foi o
dia 04 de janeiro. Ao longo dos 13 dias da estação chuvosa de 2002 na caatinga, teve um total
de acumulado de 104,0 mm, com uma média de 8,0 mm por dia.
Figura 08. Comportamento dos valores diários médio da precipitação pluvial durante o
período chuvoso no bioma caatinga em São João do Cariri-PB, em 2002.
Na região semiárida do Nordeste brasileiro a precipitação tem um papel de destaque.
O regime de chuvas praticamente determina a disponibilidade de água no solo, afetando
indiretamente também as taxas de radiação, uma vez que chuvas intensas limitam a radiação
solar que chega à superfície.
0
5
10
15
20
25
30
35
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Pre
cip
ata
ção A
cum
ula
da (
mm
)
Dia Juliano
35
6.1.2 Saldo de radiação
A obtenção e análise do saldo de radiação em superfícies vegetadas é um
procedimento importante já que o saldo de radiação representa a principal fonte de energia
para os processos físico-químicos que ocorrem na interface superfície-atmosfera. Essa energia
é utilizada no aquecimento do ar e solo, na evapotranspiração pela transferência de vapor da
superfície para atmosfera e no metabolismo das plantas, principalmente, na fotossíntese
(AZEVEDO et al., 1990).
São apresentados na tabela 2 resultados obtidos para os valores médios do saldo de
radiação durante período experimental. A análise de variância revelou efeito significativo de
1% entre os períodos seco e chuvoso pelo teste F. Os valores extremos de mínimo e máximo
do saldo de radiação para os períodos chuvosos e seco encontrados foram, 22,31Wm-2
e 83,40
Wm-2
; 136,79 Wm-2
e 188,76 Wm-2
respectivamente, com uma amplitude média de 61,09
Wm-2
no período chuvoso e de 51,97 Wm-2
para o período seco. Tomando como base os
períodos estudados, o saldo de radiação médio durante o período chuvoso foi menor do que
no período seco, isto é causado, provavelmente, pela maior presença de nuvens no período
chuvoso, o que reduz as horas do brilho solar e consequente diminui o saldo de radiação no
período chuvoso em relação ao período seco.
Tabela 2. Valores médios do saldo de radiação (Wm-2
) em vegetação de caatinga no período
chuvoso e seco no município de São João do Cariri – PB.
Saldo de radiação (Wm-2
)
Período Chuvoso Seco
Média 44,26 163,20**
Mínimo 22,31 136,79
Máximo 83,40 188,76
Amplitude 61,09 51,97
Mediana 40,41 162,89
Desvio padrão 18,06 17,24
Coeficiente de variação 40,82 10,14
** Significativo ao nível de 1% de probabilidade.
As médias do saldo de radiação durante as épocas chuvosa e seca durante o período
experimental foram de 44,26 Wm-2
e 163,21 Wm-2
, respectivamente. A diferença entre as
médias do saldo de radiação durante os períodos chuvoso e seco é de 72,87%. Portanto,
36
ocorreu mudança significativa do saldo de radiação durante os dois períodos, em função da
alta variabilidade de incidência solar durante o período experimental.
Em trabalho realizado no Cerrado e Pantanal por Curado (2012) entre os anos de 2007
e 2010 encontrou – se valores maiores do saldo de radiação no período chuvoso e menores
valores no período seco, resultados semelhantes ao encontrado no presente estudo, pois o
período chuvoso da região coincide com as estações primavera e verão, havendo maior
disponibilidade da energia proveniente do sol e consequentemente da radiação que chega a
superfície local que ocasiona uma maior disponibilidade do fluxo de calor sensível que faz
aumentar o saldo de radiação nesse período.
Dantas (2010) em trabalho realizado no sítio experimental do projeto ESECAFLOR
localizado no município de Melgaço, PA, na Floresta Nacional de Caxiuanã, na Estação
Científica Ferreira Penna – ECFPn encontrou valor médio de saldo de radiação 370,74 Ww-2
resultados superiores ao encontrado no presente estudo o que se deve as condições climáticas
e a vegetação que apresentam estruturas diferentes.
Rocha, Goulden, Miller et al., (2004) encontraram variação do saldo de radiação entre
as estações, em uma área de floresta no leste da Amazônia município de Santarém - PA, com
média de 140 Wm-2
na estação seca e 113 Wm-2
na chuvosa. Percebe-se que o comportamento
do saldo de radiação é semelhante ao encontrado no presente trabalho com maiores valores na
estação seca e menores valores na estação chuvosa.
Segundo Souza Filho (2002) o saldo de radiação foi menor no período chuvoso
devido a maior presença de nuvens nesse período, pois as nuvens são eficientes na absorção
de ondas longas e, visto que o período chuvoso é caracterizado por céu nublado na maiorias
dos dias, faz com que haja maior absorção de energia por parte das nuvens, inclusive da
própria energia emitida pelo solo, o que dificulta o resfriamento da superfície provocando
diminuição do saldo de radiação.
A Figura 09 apresenta as variações médias horárias do saldo de radiação no período
seco e chuvoso no bioma caatinga São João do Cariri – PB em 2002. No período chuvoso os
valores extremos de máximo e mínimo do saldo de radiação foram encontrados, com 361,08
Wm-2
(14:40 horas) e – 26,95 Wm-2
(19:00 horas) respectivamente, com uma média diária de
79,90 Wm-2
. Observa-se que durante a noite o saldo de radiação é negativo até as primeiras
horas do dia e com poucas oscilações, permanecendo assim até as 07:00 horas. Já, nas
primeiras horas do dia, o processo de saldo de radiação é inverso com o aumento do seu
valores atingindo valores positivos até as 18:00 horas. À noite como era de se esperar, o saldo
37
foi negativo, resultado do balanço negativo entre radiação emitida pela superfície (radiação
terrestre).
As variações médias horárias do saldo de radiação no período seco no bioma caatinga
de São João do Cariri – PB, em 2002 apresentam valores extremos de máximo e mínimo do
saldo de radiação foram encontrados, com 689,46 Wm-2
(11:20 horas) e – 52,90 Wm-2
(17:40
horas) respectivamente, com uma média de 163,21 Wm-2
.
Ao observar o padrão horário pode-se perceber que o saldo de radiação seguiu o
padrão esperado de apresentar maiores valores na estação seca, e consecutivamente, os
menores valores na estação chuvosa, onde ocorre a interferência do acréscimo na
nebulosidade.
Figura 09. Comportamento horário do saldo de radiação (Wm-2
) durante o período seco e
chuvoso no bioma caatinga em São João do Cariri-PB, em 2002.
No período noturno, o saldo de radiação foi sempre negativo, indicando intensas trocas
radioativas. Assim, como o saldo de radiação é negativo, menor a quantidade de energia será
retirada do ar na forma de calor sensível para equilibrar o balanço noturno de energia.
Ao longo do dia, nas horas de brilho solar, o saldo de radiação em uma superfície
tende a ser positivo, pois os fluxos incidentes (global e atmosférico) são superiores às frações
refletidas e emitidas. Por outro lado, durante a noite, é comum que esses valores sejam
negativos, pois o fluxo incidente passa a ser apenas atmosféricos e a energia emitida pela
superfície, superior a este, resultando e, saldo de radiação negativo.
-100
0
100
200
300
400
500
600
700
800
00
:00
01
:20
02
:40
04
:00
05
:20
06
:40
08
:00
09
:20
10
:40
12
:00
13
:20
14
:40
16
:00
17
:20
18
:40
20
:00
21
:20
22
:40
Sal
do d
e ra
dia
ção W
m-2
Hora local
Período seco Período chuvoso
38
Em trabalho realizado em uma área de floresta tropical úmida (floresta amazônica)
Aguiar (2006) encontrou valores de saldo de radiação onde teve uma variação máxima antes
do meio dia local e foi tipicamente negativo à noite. Esta variação apresentou mínimo de ‑33
Wm-2
durante a noite e pico de 547,00 Wm-2
na estação seca por volta das 12:00 horas
resultado este similar ao encontrado no presente estudo.
Santos (2011) em trabalho no campo experimental da Empresa Brasileira de Pesquisa
Agropecuária (EMBRAPA), município de Petrolina - PE no período de julho de 2004 a julho
de 2005 para variação sazonal média horária do saldo de radiação obteve valores entre -60 e
600 Wm-2
, valores esses semelhantes ao encontrado no presente estudo. Os valores são
negativos à noite e positivos durante o dia já que o fluxo incidente passa a ser apenas da
atmosfera.
Para a análise de variância apresentada na Tabela 3, o valor de F crítico a 1% com 1
grau de liberdade para Tratamentos e 24 graus de liberdade para o Resíduo é 7,82. Como F
calculado é maior que o F crítico, o teste F foi significativo levando a aceitação de H1.
Portanto, existe pelo menos um contraste significativo entre as médias entre os períodos
chuvoso e seco com relação ao saldo de radiação, ao nível de 1% de probabilidade. Com base
nos períodos estudados, o saldo de radiação médio durante o período chuvoso foi menor do
que no período seco. Isto é causado pela maior presença de nuvens no período, o que reduz as
horas de brilho solar consequentemente diminuindo o saldo de radiação.
Tabela 3. Análise de variância para o saldo de radiação.
Fonte de
Variação
Grau de
Liberdade
Soma de
Quadrados
Quadrados
Médios
F calculado F crítico
Tratamentos 1 91972,72 91972,73 283,09** 7,82
Resíduos 24 7797,32 324,88
Total 25 99769,74
** Significativo ao nível de 1% de probabilidade.
O aproveitamento da radiação solar pela planta depende da sua capacidade de
interceptar e utilizar a luz, ou seja, a capacidade fotossintética. Por sua vez, a taxa
fotossintética de uma cultura depende da distribuição da radiação solar nas diferentes camadas
de folhas e do total absorvido em cada camada. O total de radiação solar interceptado e,
eventualmente, absorvido por uma camada de folhas está diretamente relacionado ao ângulo
foliar, à declinação solar, à distribuição espectral da radiação e à estruturação das folhas no
dossel. Desta forma, estudos agrometeorológicos sobre radiação solar em uma comunidade
39
vegetal devem considerar não apenas o processo fotossintético como também a estrutura do
dossel.
O saldo de radiação é importante para as plantas, pois realiza os processos físicos,
fotossintéticos e outras atividades que a planta necessita para terem um bom crescimento e
desenvolvimento ao longo do seu ciclo. Por isso é necessário conhecer as condições
climáticas da região para que se possa fazer uma recuperação de uma área degradada na
caatinga onde cada espécie de planta necessita de altos valores de saldo de radiação e outras
de baixos valores para um bom desenvolvimento e posteriormente sucesso na recuperação da
área degrada.
6.1.3 Radiação solar global
A radiação solar global é um importante componente do balanço de radiação e,
consequentemente, do balanço de energia, de forma que, ela interfere diretamente na energia
disponível para o ambiente bem como em diversos processos dos ecossistemas.
No ambiente de floresta a Radiação solar global é de fundamental importância nos
processos de fotossíntese, aquecimento do ar e da superfície e evapotranspiração (SANTOS et
al., 2010).
Os resultados obtidos para os valores médios da radiação solar global durante período
experimental são apresentados na tabela 4. A análise de variância revelou efeito significativo
de 1% entre os períodos seco e chuvoso pelo teste F. Os valores extremos de mínimo e
máximo do saldo de radiação para o período chuvoso e seco encontrados foram, 144,52 e
278,40 Wm-2
; 228,95 e 298,32 Wm-2
respectivamente, com uma amplitude média de 133,88
Wm-2
no período chuvoso e de 69,37 Wm-2
para o período seco. Ao tomar como base os
períodos estudados, a radiação solar global média durante o período chuvoso foi menor do
que no período seco, isto é causado, provavelmente, pela maior presença de nuvens no
período chuvoso, o que reduz a radiação solar incidente e diminuindo a radiação solar global
no período chuvoso em relação ao período seco.
40
Tabela 4. Valores médios da radiação solar global (Wm-2
) em vegetação de caatinga no
período chuvoso e seco no município de São João do Cariri – PB.
Radiação solar global (Wm-2
)
Período Chuvoso Seco
Média 208,27 265,49 *
Mínimo 144,52 228,95
Máximo 278,40 298,32
Amplitude 133,88 69,37
Mediana 203,16 272,41
Desvio padrão 38,84 23,70
Coeficiente de variação 17,52 8,57
* Significativo ao nível de 1% de probabilidade.
As médias da radiação solar global, durante as épocas chuvosa e seca durante o
período experimental, foram de 208,27 Wm-2
e 265,49 Wm-2
, respectivamente. A diferença
entre as médias da radiação global durante os períodos chuvoso e seco foi de 21,55%.
Portanto, ocorreu mudança significativa de radiação solar durante os dois períodos, em função
da alta variabilidade de nebulosidade durante o período experimental.
Aguiar et al., (2006) em trabalho realizado na Floresta Amazônica encontraram
valores inferiores para a radiação solar global onde variou entre um valor médio diário de 188
W m‑2 na estação chuvosa e 207 W m‑2 na estação seca, apresentando um aumento de 10%
em relação à estação chuvosa. Segundo Rocha et al., (2004), mudanças sazonais na cobertura
das nuvens são os principais fatores que determinam a variação da radiação solar incidente na
Amazônia.
Curado (2012), em estudo realizado no Cerrado e Pantanal encontrou maiores valores
de radiação global no período chuvoso que foi influenciado pelo o maior valor de saldo de
radiação no período chuvoso, o maior valor de emissão da atmosfera nesse período causa um
incremento no balanço de radiação.
A Figura 10 apresenta as variações médias horárias da radiação solar global no
período seco e chuvoso no bioma caatinga. Os valores extremos de máximo da radiação solar
global ocorreu durante o período das 11:00 horas até 16:00 horas com valor máximo
encontrado, com 739,29 Wm-2
(13:20 horas), com uma média de 422,05 Wm-2
no período
chuvoso. Durante o período noturno o valor encontrado foi zero e os menores valores para o
41
saldo solar de radiação global encontra-se ao amanhecer até as 09:00 horas e a entardecer
após as 16:00 horas.
As variações médias horárias da radiação solar global no período seco no bioma
caatinga apresentam valores extremos de máximo da radiação solar global durante as 11:00
horas até 16:00 horas com valor máximos encontrados, com 739,29 Wm-2
(13:20 horas), com
média de 561,14 Wm-2
. Durante o período noturno o valor encontrado foi zero e os menores
valores para o saldo solar de radiação global encontra-se ao amanhecer até as 09:00 horas e a
entardecer após as 16:00 horas.
Figura 10. Comportamento horário da radiação solar global (Rg) durante o período seco e
chuvoso no bioma caatinga em São João do Cariri-PB, em 2002.
Pavão et al., (2014) em trabalho realizado no município de Humaitá -AM em Floresta
Amazônica os maiores valores médios horários de radiação solar global de 561 W m-2
e 581
Wm-2
ocorrem entre as 11:00 e 13:00 horas respectivamente. Filho et al., (1988), Filho, et al.,
(2006) e Moura et al., (2001) também observaram os maiores picos de radiação solar global
nesses horários, no entanto, com valores superiores á 700 W.m-2
. Corroborando com o
presente estudo que observou valores superiores do saldo de radiação global para os horários
entre 11:00 e 13:00 horas.
Dados obtidos no presente trabalho foram semelhantes aos obtidos por Santos (2011)
em trabalho realizado no campo experimental da EMBRAPA, município de Petrolina - PE no
período de julho de 2004 a julho de 2005 onde o autor obteve um valor máximo para radiação
solar global na ordem de 900 Wm-2
as 12:00 horas.
-200
0
200
400
600
800
1000
00
:00
01
:20
02
:40
04
:00
05
:20
06
:40
08
:00
09
:20
10
:40
12
:00
13
:20
14
:40
16
:00
17
:20
18
:40
20
:00
21
:20
22
:40Rad
iaçã
o s
ola
r glo
bal
Wm
-2
Hora local
Período seco Período chuvoso
42
A alta variabilidade nos valores deste parâmetro é esperada já que a quantidade de
radiação solar que atinge a superfície depende de fatores como transmissividade da atmosfera,
cobertura de nuvens e topografia. Ao atravessar a atmosfera, a radiação é refletida pelas
nuvens, e sofre difusão (espalhamento) na interação com moléculas de ar, aerossóis, vapor
d’água e dióxido de carbono.
Observa-se na tabela 5 da análise de variância que o valor de F crítico a 1% com 1
grau de liberdade para Tratamento e 24 graus de liberdade para Resíduo é 7,82 sendo F
calculado > F crítico rejeitamos, portanto, a hipótese de nulidade H0. Desta forma existe pelo
menos um contraste significativo entre as médias de tratamento, com relação a radiação solar
global. Como base nos períodos estudados, a radiação solar média durante o período seco foi
maior do que no período chuvoso. Ocasionado pela maior incidência solar no período seco.
Tabela 5. Análise de variância para radiação solar global.
Fonte de
Variação
Grau de
Liberdade
Soma de
Quadrados
Quadrados
Médios
F calculado F crítico
Tratamentos 1 21284,12 21284,12 20,55** 7,82
Resíduos 24 24851,34 1035,47
Total 25 46135,45
** Significativo ao nível de 1% de probabilidade.
6.1.4 Temperatura do ar
Com relação à temperatura média do ar no dossel vegetativo e fora do dossel, a análise
de variância revelou efeito significativo ao nível de 1% de probabilidade como visto na tabela
6. Tomando como base os períodos estudados, as temperaturas médias do ar observadas no
dossel vegetativo e fora do dossel vegetativo foram, respectivamente, 31,11 0C e 26,85
0C no
período chuvoso. Para o período seco as temperaturas médias do ar observadas no dossel
vegetativo e fora do dossel vegetativo foram, respectivamente, 31,810C e 25,62
0C.
Entretanto, a temperatura máxima e temperatura mínima observada no período experimental
para o período chuvoso dentro do dossel vegetativo e fora do dossel vegetativo foram 32,560C
e 28,730C; 28,87
0C e 24,63
0C, respectivamente e resultaram em amplitude térmica de 3,69
0C
dentro do dossel vegetativo e 4,100C fora do dossel vegetativo.
Ao comparar a temperatura do ar dentro do dossel vegetativo e fora do dossel
vegetativo, verificou-se ao longo do experimento que os valores de temperatura do ar dentro
43
do dossel vegetativo são maiores que fora do dossel vegetativo, mas a amplitude é bastante
semelhante. A temperatura do ar dentro do dossel apresenta a temperatura mínima maior e a
temperatura máxima menor do que a temperatura fora do dossel vegetativo. Essas diferenças
provavelmente se devem ao fato do dossel vegetativo comporta-se como proteção e,
consequentemente, apresenta maior disponibilidade energética no dossel vegetativo
favorecendo a ocorrência de maior temperatura do ar comparado a fora do dossel vegetativo.
Isto pode estar associado ao fato de o dossel preservar a temperatura, criando um microclima
abaixo da vegetação (Tabela 06).
Tabela 6. Valores médios da temperatura do ar (0C) dentro e fora do dossel vegetativo em
vegetação de caatinga no período chuvoso e seco no município de São João do Cariri – PB.
Temperatura do ar (0C)
Período Chuvoso Seco
Dentro do
dossel
Fora do dossel Dentro do
dossel
Fora do
dossel
Média 31,11 26,85 31,81 25,62**
Mínimo 28,87 24,63 28,84 24,42
Máximo 32,56 28,73 34,09 27,71
Amplitude 3,69 4,10 5,25 3,29
Mediana 31,65 27,01 31,69 25,54
Desvio padrão 1,29 1,36 1,34 1,01
Coeficiente de
variação
4,01 4,88 4,20 3,97
** Significativo ao nível de 5% de probabilidade.
A Figura 11 apresenta as variações médias horárias da temperatura do ar do dossel
vegetativo e fora do dossel vegetativo no período chuvoso no bioma caatinga São João do
Cariri – PB em 2002. Os maiores valores encontrados dentro do dossel vegetativo e fora do
dossel vegetativo ocorreram as 14:20 horas (41,060C) e 15:20 horas (39,50°C),
respectivamente. A amplitude térmica correspondente à diferença entre a hora mais quente e
mais frio no período chuvoso dentro do dossel e fora do dossel foi de 21,57 e 21,03 °C,
respectivamente.
44
Ao comparar a temperatura do ar e amplitude no dossel vegetativo e fora do dossel
vegetativo no período chuvoso, verificou-se que o comportamento ao longo do dia é bastante
semelhante, mas a partir das 16:00 horas houve um decréscimo da temperatura.
Figura 11. Comportamento horário da temperatura do ar no dossel vegetativo e fora do dossel
vegetativo durante o período chuvoso no bioma caatinga em São João do Cariri-PB, em 2002.
A Figura 12 apresenta as variações médias horárias da temperatura do ar do dossel
vegetativo e fora do dossel vegetativo no período seco no bioma caatinga São João do Cariri –
PB em 2002. Os maiores valores encontrados dentro do dossel vegetativo e fora do dossel
vegetativo ocorreram as 13:20 horas (41,280C) e 16:20 horas (41,52°C), respectivamente. A
amplitude térmica correspondente à diferença entre a hora mais quente e mais frio no período
seco dentro do dossel e fora do dossel foi de 23,46 e 22,63 °C, respectivamente. Comparando
a temperatura do ar e amplitude no dossel vegetativo e fora do dossel vegetativo no período
seco, verificou-se que o comportamento ao longo do dia é semelhante, apresentando menores
temperaturas durante a noite por outro lado, durante o dia, a temperaturas são maiores devido
à ausência de nuvens o que aumenta as radiações solar e, consequentemente, maiores
temperaturas, com pouca amplitude térmica ao longo do dia.
15
19
23
27
31
35
39
430
0:0
0
01
:00
02
:00
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:00
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:00
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:00
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:00
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:00
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:00
22
:00
23
:00
Tem
per
atura
0C
Horas
Temperatura do ar fora do dossel vegetativo
Temperatura no dossel vegetativo
45
Figura 12. Comportamento horário da temperatura do ar no dossel vegetativo e fora do dossel
vegetativo durante o período seco no bioma caatinga em São João do Cariri-PB, em 2002.
Tomando como base as duas épocas estudadas, época chuvosa e seca a temperatura
média do ar acima do dossel vegetativo foram, respectivamente, 28,84 e 31,67 0C
demonstrando, a princípio, a diferença térmica. Entretanto, a maior temperatura máxima e
menor temperatura mínima observada na época chuvosa 21,040C em amplitude térmica média
contra 10,16 0C na época seca.
Para a análise de variância apresentada na Tabela 7, o valor de F crítico a 1% com 3
graus de liberdade para Tratamentos e 47 graus de liberdade para o Resíduo é 0,01. Como F
calculado foi menor do que F tabelado, não existem evidências para rejeitar H0, portanto
conclui-se que não existem diferenças significativas entre os períodos chuvoso e seco para a
temperatura do ar. Já para temperatura do ar dentro do dossel vegetativo e fora do dossel
vegetativo verifica-se que a análise de variância de acordo com o teste F, foram encontrados
evidências de diferenças significativas, ao nível de 1% de probabilidade, entre os tratamentos..
Portanto existe pelo menos um contraste significativo entre as médias de tratamento, com a
temperatura do ar dentro e fora do dossel vegetativo. Onde a temperatura do ar é maior dentro
do dossel vegetativo em relação a temperatura do ar fora do dossel vegetativo.
15
19
23
27
31
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00
:00
01
:00
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:00
18
:00
19
:00
20
:00
21
:00
22
:00
23
:00
Tem
per
atura
oC
Horas
Temperatura do ar fora do dossel vegetativo
Temperatura no dossel vegetativo
46
Tabela 7. Análise de variância temperatura do ar.
Fonte de
Variação
Grau de
Liberdade
Soma de
Quadrados
Quadrados
Médios
F calculado F crítico
Período (P) 1 0,87 0,87 0,5479 ns 0,001
Dossel (D) 1 355,22 355,22 223,4571** 7,19
Tratamentos 3 367,96 122,65 77,1585** 4,21
Resíduos 47 76,30 1,58
Total 50 444,27
** Significativo ao nível de 1% de probabilidade.
ns não significativo.
A temperatura possui uma relação complexa com o desempenho da planta, uma vez
que a condição ótima varia com os diferentes estádios de crescimento e desenvolvimento da
planta. A temperatura da planta é basicamente a mesma do ambiente que a envolve. Devido a
esse sincronismo, flutuações periódicas influenciam nos processos metabólicos que ocorrem
no interior da planta. Nos momentos em que a temperatura é mais elevada, o processo
metabólico é mais acelerado e, nos períodos mais frios, o metabolismo tende a diminuir.
6.1.5 Fluxo de calor no solo
Observa-se na tabela 8 fluxo de calor no solo vegetado e não vegetado onde a análise
de variância revelou efeito significativo a 1% de probabilidade. Tomando como base os
períodos estudados, o fluxo de calor no solo vegetado e não vegetados foram,
respectivamente, 6,52 Wm-2
e 26,79 Wm-2
no período chuvoso. Para o período seco os fluxos
de calor no solo médios observados no solo vegetado e não vegetados foram, respectivamente,
3,88 Wm-2
e 30,50 Wm-2
. Entretanto, o fluxo de calor no solo máxima e mínima observada no
período chuvoso no solo vegetado e não vegetados foram -0,21 Wm-2
e -13,85 Wm-2
; 29,44
Wm-2
e 24,22 Wm-2
, respectivamente e resultaram em amplitude térmica de 13,64 Wm-2
no
solo vegetado e 5,22Wm-2
no solo não vegetado.
Para o período seco os valores máximo e mínimo no solo vegetado e não vegetado
foram, 8,2 Wm-2
e 0,66 Wm-2
; 32,95 Wm-2
e 28,05 Wm-2
, respectivamente. E apresentaram
amplitude de 7,62Wm-2
no solo vegetado e 4,90 Wm-2
no solo não vegetado.
O fluxo de calor no solo na caatinga em solo vegetado e não vegetado verificou que as
diferenças são maiores no período chuvoso, quando no solo não vegetado apresenta flutuações
47
do fluxo de calor, que pode ser causado, provavelmente, pela presença de nuvens no período
chuvoso, que reduz a radiação solar incidente, além da maior precipitação e umidade no solo.
Fatores distintos são responsáveis pela variabilidade dos fluxos de calor no solo
vegetado e não vegetado , como a incidência solar ao qual o alvo é submetido, tendo em vista
que seu aquecimento superficial é condicionado pela quantidade de energia solar absorvida;
tipo e distribuição da cobertura vegetal que interferirá no suprimento de energia oriunda do
sol; e tipo de solo. Podemos ressaltar isto quando o fluxo de calor em solo vegetado apresenta
valores menores do que no solo não vegetado.
Tabela 8. Valores médios do fluxo de calor no solo (Wm-2
) em solo vegetado e não vegetado
na caatinga no período chuvoso e seco no município de São João do Cariri – PB.
Fluxo de calor no solo (Wm-2
)
Período Chuvoso Seco
Vegetado Não vegetado Vegetado Não vegetado
Média 6,52 26,79 3,88 30,50**
Mínimo -13,85 24,22 0,66 28,05
Máximo -0,21 29,44 8,28 32,95
Amplitude 13,64 5,22 7,62 4,90
Mediana -7,01 26,74 4,21 30,11
Desvio padrão 4,35 1,35 2,42 1,38
Coeficiente de
variação
69,26 5,04 62,26 4,44
** Significativo ao nível de 1% de probabilidade.
A Figura 13 apresenta as variações médias horárias do fluxo de calor no solo em solo
vegetado e não vegetado no período chuvoso no bioma caatinga São João do Cariri – PB em
2002. Os valores extremos de máximo e mínimo do fluxo de calor no solo vegetado e não
vegetado encontrados foram, 36,43 Wm-2
(13:40 horas) e -23,00 Wm-2
(22:00 horas);
31,07Wm-2
e 26,79Wm-2
, respectivamente, com uma média diária de -6,90 Wm-2
no solo
vegetado e 26,79Wm-2
no solo não vegetado. Observa-se que durante a noite o fluxo de calor
no solo vegetado é negativo até as primeiras horas do dia e com poucas oscilações,
permanecendo assim até as 09:00 horas. Já, nas primeiras horas do dia, o processo de fluxo de
calor no solo vegetado é inverso com o aumento do seu valore atingindo valores positivos até
as 17:00 horas.
48
Para a vegetação o estudo do fluxo de calor em solo vegetado apresenta grande
importância, uma vez que a temperatura do solo, em nível superficial, influencia no
metabolismo celular, no crescimento radicular, assim como na germinação da planta, sendo
bastante importante para o desenvolvimento agrícola. Neste estudo o fluxo de calor no solo
vegetado foi menor do que o solo não vegetado apresentando ao longo do dia comportamento
semelhante, ou seja, durante o dia com maior fluxo de calor o fluxo tende a ser positivo, pois
os fluxos incidentes são superiores às frações refletidas e emitidas. Por outro lado, durante a
noite, é comum que esses valores sejam menores e negativos, pois o fluxo incidente passa a
ser apenas atmosféricos e a energia emitida pela superfície, superior a este.
Figura 13. Comportamento horário do fluxo de calor no solo durante o período chuvoso no
bioma caatinga em São João do Cariri-PB, em 2002.
A Figura 14 apresenta as variações médias horárias do fluxo de calor no solo em solo
vegetado e não vegetado no período seco no bioma caatinga São João do Cariri – PB em
2002. Os valores extremos de máximo e mínimo do fluxo de calor no solo vegetado e não
vegetado encontrados foram, 60,38 Wm-2
(11:40 horas) e -17,26 Wm-2
(00:40 horas);
44,80Wm-2
e 22,94Wm-2
, respectivamente, com uma média diária de 3,88 Wm-2
no solo
vegetado e 30,23Wm-2
no solo não vegetado. Observa-se que durante a noite o fluxo de calor
no solo vegetado é negativo até as primeiras horas do dia e com poucas oscilações,
permanecendo assim até as 07:00 horas. Já, nas primeiras horas do dia, o processo de fluxo de
calor no solo vegetado é inverso com o aumento do seu valore atingindo valores positivos até
as 17:40 horas.
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
00
:00
01
:00
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03
:00
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:00
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:00
06
:00
07
:00
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:00
09
:00
10
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:00
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:00
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:00
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:00
19
:00
20
:00
21
:00
22
:00
23
:00
Flu
xo c
alor
do s
olo
(W
.m-2
)
Hora local
Solo vegetado Solo não vegetado
49
Figura 14. Comportamento horário do fluxo de calor no solo durante o período seco no
bioma caatinga em São João do Cariri-PB, em 2002.
Observa-se na tabela 9 da análise de variância que o valor de F crítico a 1% com 3
graus de liberdade para Tratamento e 47 graus de liberdade para Resíduo é 7,19 sendo F
calculado maior do que o F crítico rejeitamos, portanto, a hipótese de nulidade H0. Portanto,
existe pelo menos um contraste significativo entre as médias de tratamento, com relação os
períodos estudados e ao solo vegetado e não vegetado. Com base nos períodos estudados, o
fluxo de calor no solo médio durante o período seco e em solo não vegetado foi maior do que
no período chuvoso e solo vegetado. Onde distintos fatores como a incidência solar ao qual o
alvo é submetido, tendo em vista que no período seco é maior do que chuvoso e também a
cobertura vegetal que no período seco não existe devido a característica própria da caatinga
cuja vegetação são xerófila onde as plantas perdem sua folhas o que expressa uma condição
de sobrevivência ligada a um ambiente seco uma vez que os solos são incapazes de armazená-
la, resultando num maior fluxo de calor no período seco.
Tabela 9. Análise de variância do fluxo de calor no solo.
Fonte de
Variação
Grau de
Liberdade
Soma de
Quadrados
Quadrados
Médios
F calculado F
crítico
Período (P) 1 663,59 663,59 100,72** 7,19
Solo (S) 1 11743,84 11743,84 1782,51** 7,19
Tratamentos 3 12586,14 4195,38 636,78** 4,21
Resíduos 47 316,24 6,58
Total 50 12902,38
** Significativo ao nível de 1% de probabilidade.
-40
-20
0
20
40
60
80
100
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00
:00
01
:00
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:00
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:00
10
:00
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:00
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:00
13
:00
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:00
15
:00
16
:00
17
:00
18
:00
19
:00
20
:00
21
:00
22
:00
23
:00
Flu
xo d
e ca
lor
no s
olo
(W
.m-2
)
Hora local
Solo vegetado Solo não vegetado
50
6.1.6 Fluxo de calor sensível armazenado no dossel vegetativo
Na tabela 10 encontram-se os valores médios do fluxo de calor sensível armazenado
no dossel vegetativo durante período experimental onde a análise de variância não revelou
efeito significativo 5% entre os períodos seco e chuvoso pelo teste F. Os valores extremos de
mínimo e máximo do fluxo de calor sensível armazenado no dossel vegetativo para os
períodos chuvoso e seco encontrados foram, -0,08 Wm-2
e 0,007 Wm-2
para ambos os
períodos, com uma amplitude média de 0,15 W.m-2
. Tomando como base os períodos
estudados, o fluxo de calor sensível armazenado no dossel vegetativo médio durante o período
chuvoso foi igual ao do período seco. Constando valores pequenos, inferiores a 0,5 Wm-2
,
durante o período experimental.
Tabela 10. Valores médios do fluxo de calor sensível armazenado no dossel vegetativo
(Wm-2
) em vegetação de caatinga no período chuvoso e seco no município de São João do
Cariri – PB.
Fluxo de calor sensível armazenado no dossel (Wm-2
)
Período Chuvoso Seco
Média -0,011 -0,017ns
Mínimo -0,08 -0,09
Máximo 0,07 0,06
Amplitude 0,15 0,017
Mediana -0,01 -0,02
Desvio padrão 0,05 0,04
* Não significativo ao nível de 5%.
Nos períodos chuvoso e seco, os valores médios do fluxo de calor sensível
armazenado no dossel vegetativo foram -0,011 e -0,017 Wm-2
, respectivamente. Portanto,
entre os dois períodos estudados, o fluxo de calor sensível armazenado no dossel vegetativo
sofreu um aumento em relação ao período seco durante o período experimental, devido as
maiores temperaturas do ar e do dossel vegetativo durante a época seca, sendo estas
diferenças não significativas ao nível 5% de probabilidade.
Observa-se na figura 15 o comportamento horário do fluxo de calor sensível
armazenado pelo dossel vegetativo na caatinga no período chuvoso. Os valores do fluxo de
calor sensível armazenado são relativamente baixos durante o dia. Tais valores representam
uma percentagem do saldo de radiação. A média e o desvio padrão do calor armazenado pela
caatinga durante o dia foi -0,26 Wm-2
e de 0,94 Wm-2
. Este alto valor do desvio padrão pode
51
ser justificada pelas flutuações naturais dessa variável ao longo do dia, decorrentes da
variabilidade da energia disponível para os processos físicos e químicos que ocorrem na
caatinga.
Figura 15. Comportamento horário do fluxo de calor sensível armazenado pelo dossel
vegetativo durante o período chuvoso no bioma caatinga em São João do Cariri-PB, em 2002.
A variação do fluxo de calor sensível armazenado no dossel vegetativo durante o
período chuvoso é geralmente negativo durante a noite apresentando uma valor máximo de
2,51 Wm-2
e mínimo de -2,44 Wm-2
as 11:20 e 17:00 horas, respectivamente. O fluxo de calor
sensível armazenado segue um padrão com valores mínimos durante o período noturno e
máximos após as 07:00 horas.
No período noturno, a caatinga apresenta um conteúdo de umidade maior onde há uma
redução significante do fluxo de calor sensível armazenado pelo dossel vegetativo. Já, nas
primeiras horas do período matinal esse processo é inverso, com um aumento no fluxo de
calor sensível armazenado no dossel vegetativo atingindo valores positivos das 07:00 até as
16:00 horas com valor máximo de 2,51 Wm-2
.
O curso horário do fluxo de calor sensível armazenado pelo dossel vegetativo na
caatinga no período seco é apresentado na Figura 16. Os valores estremos de máximo e
mínimo do fluxo de calor sensível armazenado no dossel vegetativo foram encontrados, com
3,18 Wm-2
(08:20 horas) e -2,24 Wm-2
(17:40 horas) respectivamente, com uma média de
0,11 W.m-2
. Observa-se que durante a noite o fluxo de calor sensível armazenado é negativo
com poucas oscilações, permanecendo assim até as 06:00 horas. Já, nas primeiras horas do
-3
-2
-1
0
1
2
3
00
:00
01
:00
02
:00
03
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:00
05
:00
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:00
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:00
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:00
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:00
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:00
11
:00
12
:00
13
:00
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:00
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:00
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:00
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:00
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:00
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:00
20
:00
21
:00
22
:00
23
:00
Cal
or
sen
sível
arm
azen
ado
W
.m-2
Hora Local
52
dia, o processo do fluxo de calor sensível armazenado é inverso com o aumento do seu valore
atingindo valores positivos até as 15:00 horas.
Figura 16. Comportamento horário do fluxo de calor sensível armazenado pelo dossel
vegetativo durante o período seco no bioma caatinga em São João do Cariri-PB, em 2002.
Nesse estudo foram encontrados valores máximo e mínimo do fluxo de calor sensível
armazenado pelo dossel vegetativo na caatinga durante o período chuvoso e seco foram de
2,51 ± 3,18 Wm-2
e -2,44 ± -2,24 Wm-2
, respectivamente. Esses valores evidenciam a
interferência do acréscimo na nebulosidade e menores temperaturas no período chuvoso e
efeito de menor umidade relativa do ar e maiores temperaturas durante o período seco.
Para a análise de variância apresentada na Tabela 11, o valor de F crítico a 1% com 1
grau de liberdade para Tratamentos e 24 graus de liberdade para o Resíduo é 0,01. Como F
calculado é menor que o F crítico, não existem evidências para rejeitar H0, portanto conclui-se
que não existem diferenças significativas entre as os fluxo de calor sensível armazenado no
dossel vegetativo entre os período chuvoso e seco. Portanto não existe pelo menos um
contraste significativo entre as médias entre os períodos chuvoso e seco com relação ao fluxo
de calor sensível armazenado no dossel vegetativo, ao nível de 1% de probabilidade. Como
base os períodos estudados, o fluxo de calor sensível armazenado no dossel vegetativo médio
durante foi igual para o período chuvoso e o período seco.
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
00
:00
01
:00
02
:00
03
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04
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05
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:00
07
:00
08
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09
:00
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11
:00
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13
:00
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:00
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16
:00
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:00
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:00
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:00
23
:00
Cal
or
sen
sível
arm
azen
ado
W
.m-2
Hora Local
53
Tabela 11. Análise de variância para o fluxo de calor sensível armazenado no dossel
vegetativo.
Fonte de
Variação
Grau de
Liberdade
Soma de
Quadrados
Quadrados
Médios
F calculado F crítico
Tratamentos 1 0,00025 0,00025 0,1407 ns 0,001
Resíduos 24 0,04200 0,00175
Total 25
ns Não significativo ao nível de 5% de probabilidade.
6.1.7 Umidade relativa do ar
Os resultados obtidos para os valores médios da umidade relativa do ar durante
período experimental são apresentados na tabela 12. A análise de variância revelou efeito
significativo de 1% entre os períodos seco e chuvoso pelo teste F. No período chuvoso a
umidade relativa do ar foi maior do que no período seco com medias de 79,60% e 62,73%,
respectivamente. Os valores extremos de mínimo e máximo do saldo de radiação para os
período chuvoso e seco encontrados foram, 67,18% e 91,54%; 59,26% e 67,71
respectivamente, com uma amplitude média de 24,36% no período chuvoso e de 8,45% para
o período seco. Tomando como base os períodos estudados, a umidade relativa do ar durante
o período chuvoso foi maior do que no período seco, isto é causado, provavelmente, pela a
maior presença de nuvens e maior precipitação e menores temperaturas no período chuvoso, o
que aumenta a umidade relativa do ar ao contrario do período seco onde apresenta maiores
temperaturas, ausências de precipitação diminuindo a umidade relativa do ar.
Tabela 12. Valores médios da umidade relativa do ar (%) em vegetação de caatinga no
período chuvoso e seco no município de São João do Cariri – PB.
Umidade relativa do ar (%)
Período Chuvoso Seco
Média 79,60 62,73**
Mínimo 67,18 59,26
Máximo 91,54 67,71
Amplitude 24,36 8,45
Mediana 78,63 60,94
Desvio padrão 6,96 3,02
Coeficiente de variação 8,75 4,82
** Significativo ao nível de 1% de probabilidade.
54
Os dados encontrados no presente trabalho apresentam resultados semelhantes aos
obtidos por Curado (2013) em trabalho realizado no cerrado onde encontrou maiores valores
de úmida do ar no período chuvoso devido à precipitação desse período.
Aguiar et al., (2006) em trabalho realizado no sítio experimental da Reserva Biológica
do Rio Jaru, uma reserva protegida do Instituto Brasileiro de Meio Ambiente e Recursos
Renováveis - IBAMA, situada a Leste no Estado de Rondônia encontraram valores maiores
para a umidade onde a estação chuvosa apresentou média diária de 89% e a estação seca de
74. Observa-se que no período que coincide com a estação seca a umidade relativa do ar foi
menor. As médias encontradas no trabalho supracitado foram compatíveis com os valores
encontrados por Priante Filho et al., (2004) para a região de floresta de transição Amazônia‑
Cerrado no sul da Amazônia. Os maiores valores de umidade do ar encontrado na região
amazônica se devem as características climáticas e a composição florestal existente na área o
que proporcionam maiores valores de umidade do ar para a região.
Um fator importante a se destacar é que mesmo no período seco, com a redução da
precipitação, a umidade relativa do ar permanece alta no pantanal o que indica que a
vegetação desse bioma (árvores de grande porte) continua mantendo uma alta taxa
transpiratória mesmo em período com escassez de chuva (CURADO, 2013).
A Figura 17 apresenta as variações médias horárias da umidade relativa do ar no
período chuvoso e seco no bioma caatinga de São João do Cariri – PB, em 2002. Os valores
estremos de máximo e mínimo encontrados foram 95,48% (23:40 horas) e 37,32% (14:20
horas) respectivamente, com uma média de 78,44% para o período chuvoso. No período seco
a umidade relativa do ar apresenta as variações médias horárias com valores extremos de
máximo e mínimo encontrados de 95,16% (04:00 horas) e 32,13% (14:40 horas)
respectivamente, com uma média de 66,36%.
Pode - se perceber na Figura 18 que a umidade relativa do ar seguiu o padrão esperado
de apresentar maiores valores na estação chuvosa, e consecutivamente, os menores valores na
estação seca, onde ocorre a interferência da precipitação.
55
Figura 17. Comportamento horário da umidade relativa do ar no período seco e chuvoso no
bioma caatinga em São João do Cariri-PB, em 2002.
Como, no presente estudo, no período noturno, a temperatura mínima foi menor, a
umidade relativa foi maior, sendo comum a saturação de vapor d’água na atmosfera. Porém,
as diferenças entre as épocas chuvosa e seca foram maiores no período diurno onde a maior
elevação da temperatura do ar fez com que a umidade relativa atingisse valores bem mais
baixos na época seca.
As medições nas duas épocas também mostraram uma sazonalidade da umidade
relativa, como foi o caso do saldo de radiação, radiação global solar e da temperatura do ar
acima do dossel vegetativo e temperatura do dossel vegetativo. O menor teor de vapor d’água
na atmosfera, na época seca, em razão da ausência de chuva, proporcionou menor umidade
relativa.
A análise de variância apresentada na Tabela 13 revela o valor de F crítico a 1% com 1
grau de liberdade para Tratamentos e 24 graus de liberdade para o Resíduo é 7,82. Como F
calculado é maior que o F crítico, o teste F foi significativo levando a aceitação de H1.
Portanto existe pelo menos um contraste significativo entre as médias entre os períodos
chuvoso e seco com relação a umidade relativa do ar, ao nível de 1% de probabilidade. Com
base nos períodos estudados, a umidade relativa do ar média durante o período chuvoso foi
maior do que no período seco.
0102030405060708090
100
00
:00
01
:00
02
:00
03
:00
04
:00
05
:00
06
:00
07
:00
08
:00
09
:00
10
:00
11
:00
12
:00
13
:00
14
:00
15
:00
16
:00
17
:00
18
:00
19
:00
20
:00
21
:00
22
:00
23
:00
Um
idad
e re
lati
va
do a
r %
Hora local
Período seco Período chuvoso
56
Tabela 13. Análise de variância para umidade relativa do ar.
Fonte de
Variação
Grau de
Liberdade
Soma de
Quadrados
Quadrados
Médios
F calculado F crítico
Tratamentos 1 1847,68 1847,68 63,64** 7,82
Resíduos 24 696,70 29,02
Total 25 2544,38
** Significativo ao nível de 1% de probabilidade.
57
7. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
● A investigação experimental constatou diferenças significativas do saldo de radiação
durante os períodos chuvoso e seco. Onde se observou que o saldo de radiação foi
inferior no período chuvoso com média de 44,26 Wm-2
quando comparado ao período
seco que onde a média foi de 163,20 Wm-2
;
● Os valores de radiação solar global tiveram diferenças significativas entres os
períodos estudados, sendo o período seco obteve uma média de 265,49 Wm-2
valores
maiores quando comparado ao período chuvoso que foi de 208,27 Wm-2;
● Houve diferenças significativas nos valores de temperatura do ar no dossel
vegetativo e fora do dossel vegetativo durante o período avaliado, onde a temperatura
do ar dentro do dossel vegetativo é maior que a temperatura do ar fora do dossel
vegetativo.
● O padrão de fluxo de calor no solo é caracterizado por maiores valores no período
chuvoso com média de 6,52 Wm-2
em solo vegetado e 26,79 Wm-2
no solo não
vegetado;
● Os valores da umidade relativa do ar tiveram diferenças significativas entre os
períodos avaliada sendo a umidade relativa do ar maior durante o período chuvoso
com uma média 79,60% quando comparado ao período seco que foi de 62,73%;
● O fluxo de calor sensível armazenado no dossel vegetativo não apresentaram
diferenças entre o período chuvoso e seco, Observa-se valores muito pequenos,
inferiores a 3 W m-2
, durante todo o período analisado com valores quase idênticos.
58
Diante desses resultados, são sugeridas algumas recomendações na sequência deste
estudo:
O monitoramento de longo prazo e manutenção permanente dos equipamentos
e atualização constante dos bancos de dados, o que envolve pessoal qualificado e
aporte de recursos. Devido à extensão da Caatinga e suas diversas composições,
associadas ao clima semiárido, estudos nesse sentido precisam ser realizados em
outras áreas de caatinga, o que deve envolver uma equipe multidisciplinar, ao mesmo
tempo em que as mudanças de uso da terra também precisam ser estudas, seja para
usos agrícolas ou decorrentes de processos de desertificação, dentre outros.
A recuperação de áreas nativas de caatinga e matas ciliares destruídas, afim de
melhorar os atributos físicos e químicos do solo para que possa a partir da melhor
época ser feito um trabalho de recuperação consistente e que a biodiversidade da
Caatinga seja mantida pela sua importância de ser um bioma endêmico ou seja
unicamente brasileiro.
59
8. REFERÊNCIAS
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