Análise de parâmetros biofísicos que controlam o fluxo de calor latente em área de Cerrado Campo Sujo

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2014
Autor(a) principal: Rodrigues, Thiago Rangel
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Mato Grosso
Brasil
Instituto de Física (IF)
UFMT CUC - Cuiabá
Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://ri.ufmt.br/handle/1/3408
Resumo: The tropical savanna (locally known as Cerrado) comprises 24 % of the national territory in Brazil and is characterized by high climatic variability, particularly related to rainfall. However, the patterns of energy exchange are still poorly understood, especially in the Campo Sujo Cerrado. Therefore, this work was conducted to evaluate how biophysical parameters seasonally control the exchange of water vapor between the vegetated surface and the atmosphere of Cerrado Campo Sujo. The study was conducted at the Fazenda Miranda, located 15 km southwest of Cuiabá (15 ° 43 ' S and 56 º 04' W), where a micrometeorological tower equipped with an eddy covariance system was installed. The results for the period between March 2011 and December 2012 indicate that seasonal changes in precipitation and/or surface water availability were the most important variables in the control of energy flux and canopy conductance. During the dry season, low values of the decoupling factor indicated that the stomatal conductance was the determinant for canopy conductance. Canopy conductance, the density of latent heat flux, and the decoupling factor showed rapid and dynamic responses to pulses of rain that were qualitatively similar to those observed in arid and semi-arid ecosystems, especially when the rain event occurred during the dry season. The results obtained with a path analysis model indicated that radiation, temperature, vapor pressure deficit and soil moisture significantly affected directly or indirectly the temporal variation in canopy conductance and latent heat flux. However, to quantify the sensitivity of canopy conductance to microclimate variations and availability of water, a more sophisticated model was needed, and for this case we used the " Jarvis -Type " model, which was calibrated and validated for the study area, with a great performance (Willmott agreement index equal to 0.9856). The characterization of climatological variables, coupled with an understanding how these biophysically control the latent heat flux and the ability to successfully employ the " Jarvis -Type " model, it is now possible to perform estimates of canopy conductance considering future scenarios related to global climate change. The results of this study are an important contribution to the region of Baixada Cuiabana, since this location has some special features related to their soils, such as low moisture retention and reduced effective depth that differ much from other regions of the Cerrado of Brazil. Furthermore, the region of Baixada Cuiabana is directly responsible for the hydrological dynamics of the North Pantanal of Mato Grosso, thus, understanding controls on water vapor exchange is important for understanding hydrological variations of the North Pantanal. Therefore, tools that enable the understanding of relations between the biosphere and the atmosphere in the Baixada Cuiabana, as presented in this study, are key to understanding the consequences of the impacts on the environment caused by human activity and can provide scientific information to help inform public policies.
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The results for the period between March 2011 and December 2012 indicate that seasonal changes in precipitation and/or surface water availability were the most important variables in the control of energy flux and canopy conductance. During the dry season, low values of the decoupling factor indicated that the stomatal conductance was the determinant for canopy conductance. Canopy conductance, the density of latent heat flux, and the decoupling factor showed rapid and dynamic responses to pulses of rain that were qualitatively similar to those observed in arid and semi-arid ecosystems, especially when the rain event occurred during the dry season. The results obtained with a path analysis model indicated that radiation, temperature, vapor pressure deficit and soil moisture significantly affected directly or indirectly the temporal variation in canopy conductance and latent heat flux. However, to quantify the sensitivity of canopy conductance to microclimate variations and availability of water, a more sophisticated model was needed, and for this case we used the " Jarvis -Type " model, which was calibrated and validated for the study area, with a great performance (Willmott agreement index equal to 0.9856). The characterization of climatological variables, coupled with an understanding how these biophysically control the latent heat flux and the ability to successfully employ the " Jarvis -Type " model, it is now possible to perform estimates of canopy conductance considering future scenarios related to global climate change. The results of this study are an important contribution to the region of Baixada Cuiabana, since this location has some special features related to their soils, such as low moisture retention and reduced effective depth that differ much from other regions of the Cerrado of Brazil. Furthermore, the region of Baixada Cuiabana is directly responsible for the hydrological dynamics of the North Pantanal of Mato Grosso, thus, understanding controls on water vapor exchange is important for understanding hydrological variations of the North Pantanal. Therefore, tools that enable the understanding of relations between the biosphere and the atmosphere in the Baixada Cuiabana, as presented in this study, are key to understanding the consequences of the impacts on the environment caused by human activity and can provide scientific information to help inform public policies.CAPESA savana tropical (conhecida localmente como Cerrado) compõe 24% do território nacional no Brasil e caracteriza-se pela alta variação climática, particularmente relacionada com o regime de chuvas e o período de seca. No entanto, os padrões de troca de energia ainda são mal compreendidos, especialmente na fitofisionomia denominada de Campo Sujo. Particularmente as fitofisionomias do Cerrado presentes na região da Baixada Cuiabana diferem significativamente daquelas observadas no resto do Brasil, pois apresentam solos com baixa retenção de umidade e reduzida profundidade efetiva. Contudo, é essa região da Baixada Cuiabana que constitui o entorno do Pantanal Norte do Mato Grosso e que é diretamente responsável por sua dinâmica hidrológica. Por essa razão, foi desenvolvido este trabalho com o objetivo de avaliar como os parâmetros biofísicos controlam sazonalmente o intercâmbio de vapor d’ água entre a superfície vegetada e a atmosfera em área de Cerrado Campo Sujo. A pesquisa foi realizada na Fazenda Miranda, situada a 15 km a sudoeste de Cuiabá (15º43’ Sul e 56º04’ Oeste), onde foi instalada uma torre micrometeorológica com um sistema de eddy covariance. Os resultados obtidos para o período compreendido entre março de 2011 e dezembro de 2012 permitiram identificar que as variações sazonais da precipitação e/ou da disponibilidade de água na superfície foram as variáveis mais importantes no controle dos fluxos de energia e na condutância da copa. Durante a estação seca, foi possível inferir que a condutância estomática foi o fator determinante sobre o comportamento da condutância da copa, quando se verificaram valores baixos do fator de desacoplamento. A condutância da copa, a densidade de fluxo de calor latente e o fator de desacoplamento verificados para a área experimental exibiram respostas rápidas e dinâmicas para pulsos de chuvas que foram qualitativamente semelhantes aos observados em ecossistemas áridos e semi-áridos, sendo esse fenômeno mais evidenciado quando o evento de chuva ocorreu no período de seca. Os resultados obtidos com uma análise de trilha permitiram identificar que a radiação, a temperatura, o déficit de pressão de vapor e a umidade do solo afetaram significativamente direta ou indiretamente a variação temporal da condutância da copa e do fluxo de calor latente. No entanto, para quantificar a sensitividade da condutância da copa às variações microclimáticas e da disponibilidade de água, foi preciso um modelo mais sofisticado, e para esse caso foi empregado o modelo “Jarvis-Type”, o qual foi devidamente calibrado e validado para a área de estudo, com um desempenho ótimo (índice de concordância de Willmott igual a 0,9856). Com a caracterização das variáveis climatológicas e o entendimento de como estas biofisicamente controlam o fluxo de calor latente e a possibilidade de empregar com sucesso o modelo “Jarvis-Type”, dispõe-se agora de mais informações que contribuirão para tornar possível realizar estimativas da condutância da copa levando em consideração cenários futuros relacionados com as mudanças climáticas globais Os resultados deste trabalho são uma contribuição importante para a região da Baixada Cuiabana. Ferramentas que possibilitam o entendimento das relações entre a biosfera e a atmosfera desse local, como as apresentadas neste trabalho, são fundamentais para compreender sobre as consequências dos impactos no ambiente causados pela ação do homem e, com isso, se prestar como informação científica para a definição de políticas públicas.Universidade Federal de Mato GrossoBrasilInstituto de Física (IF)UFMT CUC - CuiabáPrograma de Pós-Graduação em Física AmbientalLobo, Francisco de AlmeidaVourlitis, George Louishttp://lattes.cnpq.br/5352197007462490http://lattes.cnpq.br/0296723198831816Lobo, Francisco de Almeida346.659.001-91http://lattes.cnpq.br/0296723198831816Vourlitis, George Louis743.349.211-91http://lattes.cnpq.br/5352197007462490346.659.001-91743.349.211-91Paulo, Sérgio Roberto de102.103.168-29http://lattes.cnpq.br/4267460859773462Dalmagro, Higo José089.683.367-41http://lattes.cnpq.br/2968364807067338Valentini, Carla Maria Abido432.459.271-34http://lattes.cnpq.br/6189350328079584Rodrigues, Thiago Rangel2022-07-14T21:24:24Z2014-03-272022-07-14T21:24:24Z2014-03-19info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisRODRIGUES, Thiago Rangel. Análise de parâmetros biofísicos que controlam o fluxo de calor latente em área de Cerrado Campo Sujo. 2014. 75 f. Tese (Doutorado em Física Ambiental) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Física, Cuiabá, 2014.http://ri.ufmt.br/handle/1/3408porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMTinstname:Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)instacron:UFMT2022-07-18T07:03:24Zoai:localhost:1/3408Repositório InstitucionalPUBhttp://ri.ufmt.br/oai/requestjordanbiblio@gmail.comopendoar:2022-07-18T07:03:24Repositório Institucional da UFMT - Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)false
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