Estimativa da evapotranspiração espacial em uma região semiárida utilizando sensoriamento remoto

With the need to deploy management and monitoring systems of natural resources in areas susceptible to environmental degradation, as is the case of semiarid regions, several works have been developed in order to find effective models and technically and economically viable. Therefore, this study aimed to estimate the daily actual evapotranspiration (ETr) through the application of the Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL), from remote sensing products, in a semiarid region, Seridó of the Rio Grande do Norte, and do the validation of these estimates using ETr values obtained by the Penman-Monteith (standard method of the Food and Agriculture Organization-FAO). The SEBAL is based on energy balance method, which allows obtaining the vertical latent heat flux (LE) with orbital images and, consequently, of the evapotranspiration through the difference of flows, also vertical, of heat in the soil (G), sensitive heat (H) and radiation balance (Rn). The study area includes the surrounding areas of the Dourado reservoir, located in the Currais Novos/RN city. For the implementation of the algorithm were used five images TM/Landsat-5. The work was divided in three chapters in order to facilitate a better discussion of each part of the SEBAL processing, distributed as follows: first chapter addressing the spatio-temporal variability of the biophysical variables; second chapter dealing with spatio-temporal distribution of instant and daily radiation balance; and the third chapter discussing the heart of the work, the daily actual evapotranspiration estimation and the validation than to the study area

Development and energy balance of sugarcane in the norte fluminense, Brazil

The growing concern for renewable and cleaner energy sources has increased the demand for biofuels, pointing out the ethanol from sugarcane. The aim of this study was quantify the partition of energy balance components and monitor the physiological development indexes of the sugarcane, relating them to water availability conditions of climate and soil in Campos dos Goytacazes, Norte Fluminense, Brazil. To this end, a micrometeorological station was settled in an area of 13 ha in commercial cultivation. The culture was regularly monitored at 85, 102, 128, 149, 174, 194, 215, 235, 255 and 280 days after cutting (DAC). The variations in water availability directly influenced the rates of crop growth and energy balance. Under the conditions studied most of the available energy (53%) was consumed by the latent heat flux.

Fractal dimension and anisotropy of soil CO2 emission in an agricultural field during fallow

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Estudo do calo sensível e latente obtidos por intermédio da razão de Bowen em uma cultura de soja irrigada

The goal of this experiment was to study the latent and sensible heat variation determined by Bowen ratio from an irrigated soybean crop. A micrometeorological station with vertical displacement was constructed to maintain the same level of all measures over the canopy. The station was installed in the center of the crop, and it was over 130 m away from the main edge of the predominant wind direction. Fluxes were calculated by vertical temperature gradient determined at 0.15 and 1.15 m over the canopy. The latent heat flux was the mean energy consumer when the canopy covered the soil totally, and there were good soil water conditions. The sensible heat flux was greater when the soil was not totally covered by the canopy. The canopy was essential on the amount of latent heat dissipated by the crop.

Desenvolvimento e Balanço de energia da Cana-Deaçúcar no Norte Fluminense, Brasil

The growing concern for renewable and cleaner energy sources has increased the demand for biofuels, pointing out the ethanol from sugarcane. The aim of this study was quantify the partition of energy balance components and monitor the physiological development indexes of the sugarcane, relating them to water availability conditions of climate and soil in Campos dos Goytacazes, Norte Fluminense, Brazil. To this end, a micrometeorological station was settled in an area of 13 ha in commercial cultivation. The culture was regularly monitored at 85, 102, 128, 149, 174, 194, 215, 235, 255 and 280 days after cutting (DAC). The variations in water availability directly influenced the rates of crop growth and energy balance. Under the conditions studied most of the available energy (53%) was consumed by the latent heat flux.

Effects of cold fronts on MODIS-derived sensible and latent heat fluxes in Itumbiara reservoir (Central Brazil)

In this work we investigate the cold front passage effects on sensible and latent heat flux in a tropical hydroelectric reservoir. The study area, Itumbiara reservoir (Goiás State/Brazil) at the beginning of the austral winter, is characterized by the presence of a weak thermal stratification and the passage of several cold fronts from higher latitudes of South America. Sensible and latent heat fluxes were estimated considering the atmospheric boundary layer stability. In situ and MODIS water surface temperature data were used to adjust the coefficients for momentum and heat exchanges between water and atmosphere and spatialize the sensible and latent heat fluxes. The results showed that during a cold front event the sensible heat flux can be up to five times greater than the flux observed before. The latent heat flux tends to decrease during the cold front but increase again after the passage. The highest values of heat loss were observed at littoral zone and some Reservoir's embayment. The heat loss intensification can be separated in two moments: first, during the cold front passage, when the wind speed increases and the air temperature decreases; second, after the cold front passage, with air humidity decreasing. This can be considered a key process to understanding the heat loss in the Itumbiara reservoir. © 2013 COSPAR. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Determinação da difusividade térmica de um solo incorporado com resíduo de E.T.A

Pós-graduação em Física - IGCE

Avaliação agrometeorológica do cultivo de pepino (Cucumis sativus L.) em ambientes protegido e a campo, em ciclos de outono-inverno e primavera-verão

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Parâmetros agrometeorológicos de cultura de pimentão (Capsicum annuum L.) em ambientes protegido e campo

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Regimes térmico e hídrico em solos sob ecossistemas naturais e área agrícola no Leste da Amazônia

A temperatura e umidade do solo são variáveis cujo conhecimento é fundamental para determinar os balanços de energia e água na biosfera. Os regimes térmico e hídrico dos solos sob cada ecossistema apresentam variações consideráveis, de acordo com sua mineralogia, o clima local e a vegetação. Nesse contexto, as temperaturas e umidades do solo foram medidas sob três ecossistemas existentes na região leste da Amazônia, a saber: floresta nativa (FLONA Caxiuanã, 01° 42' 30" S e 51° 31' 45" W), pastagem nativa (Soure, 00° 43' 25" S e 48° 30' 29" W) e área agrícola (!garapé-Açu, 01° 07' 59" S e 47° 36' 55" W). Os dados de campo na floresta e na pastagem foram coletados entre dezembro de 2001 e fevereiro de 2005; enquanto que na área agrícola, o monitoramento foi limitado de agosto de 2003 a fevereiro de 2005. Estas observações das variáveis físicas do solo foram analisadas levando em consideração as variáveis meteorológicas medidas simultaneamente tais como o fluxo de radiação solar incidente e a precipitação pluviométrica, que interferem diretamente nas variáveis do solo em cada sitio escolhido para estudo. As temperaturas do solo foram monitoradas por meio de sondas térmicas em profundidades de 0,05; 0,20 e 0,50 m. Fluxímetros de calor mediram esta variável em níveis de profundidade em 0,05 e 0,20 m. A umidade volumétrica do solo na camada superior de 0,30 m foi medida por sensor de sonda dupla por Reflectometria no Domínio do Tempo (TDR) em cada sitio. Foram feitas analises considerando as respostas do solo durante o período seco e chuvoso local, nestes três ecossistemas representativos do leste da Amazônia. Estimativas de difusividade térmica aparente do solo foram feitas pelos métodos da amplitude e da fase usando os dados de propagação do pulso diário de calor nesses solos. Os resultados mostraram valores bem diferentes, porém,no primeiro método pareceu mais confiável e adequado para o modelamento numérico. Como esperado, considerando a sua pouca cobertura vegetal, as temperaturas dos solos nos níveis superficiais, apresentaram grandes variações na pastagem e na área agrícola. Inesperadamente, as temperaturas na profundidade de 0,5 m abaixo da floresta mostraram maiores variações de amplitude que as profundidades de 0,20 e 0,05 m. O modelamento numérico das variações temporais da temperatura, em função da profundidade, para cada solo foi feito através do método harmônico Os resultados mostraram que o primeiro harmônico representou mais de 90% da variação total observada do pulso diário da temperatura da pastagem e área agrícola em 0,2 e 0,05 m de profundidade. Performance similar do modelamento foi observada na floresta nos níveis de 0,05 e 0,20 m. A magnitude dos fluxos de calor abaixo da pastagem e área agrícola atingiram valores seis vezes maiores que aqueles observados sob a floresta. Os resultados mostraram que, para a camada do solo superior de 0,30 m, a umidade volumétrica do solo sob a floresta é maior que sob os outros ecossistemas estudados neste trabalho. Este resultado é devido aparentemente; à proteção da floresta contra a evaporação da superfície do solo. Uma análise do comportamento sazonal e diário das temperaturas e umidade solos em resposta à radiação solar e precipitação é apresentada. Estudos de caso da taxa de perda da umidade do solo depois de significativa recarga de água por eventos de precipitação, também foram analisados. Algumas estimativas diárias de diminuição de água e recarga durante a noite e madrugada por subida de água de camadas subjacentes para a camada de 0.30 m foram feitas. Este trabalho analisou a maior serie temporal dos dados de temperatura e umidade dos solos coletados com alta freqüência de amostragem disponível até o momento, para o leste da Amazônia. Foi possível caracterizar as diferenças dos regimes destas variáveis físicas, abaixo de três ecossistemas importantes desta região. Estudos futuros dos minerais e materiais orgânicos nestes solos, bem como dos índices de área foliar e da biomassa das coberturas vegetais desses ecossistemas, melhoraria a compreensão dos regimes descritos neste trabalho.

Balanço de radiação de ondas longas em ambiente protegido e avaliação de modelos de estimativa

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Observações e estimativas de propriedades térmicas do solo sob floresta e pastagem no leste da Amazônia

As variações da temperatura e do fluxo de calor em solos sob a floresta nativa de Caxiuanã e uma pastagem natural da Ilha do Marajó, foram monitoradas continuamente no período de dezembro de 2001 a fevereiro de 2005. O objetivo foi comparar as respostas térmicas ao aquecimento diário, dos solos desses dois tipos de ecossistemas existentes no leste da Amazônia, para subsidiar modelos regionais de clima e avaliação dos efeitos de desmatamento. Além das medidas de campo das variáveis acima citadas, em três níveis até a profundidade de 0,5 m, esse trabalho apresenta estimativas de fluxo de calor e propriedades dos solos, tais como: difusividade e condutividade térmicas, profundidade de amortecimento e velocidade de propagação do pulso de aquecimento diário, determinados por métodos analíticos. Os resultados mostraram o contraste sazonal e outras diferenças significativas de respostas entre os dois sítios estudados, destacando o papel do conteúdo de água nos perfis térmicos verticais em cada tipo de solo. O ajuste obtido entre as medidas e os valores calculados das variáveis, indica a possibilidade de generalização dos resultados para outros sítios de ecossistemas similares na Amazônia.

Geotermia rasa em Belém

Um estudo detalhado de geotermia rasa foi realizado no intervalo de profundidade de 0,02 a 210,0 m, na região metropolitana de Belém. As medidas de temperatura foram efetuadas com o uso de termômetros de mercúrio e termistor, enquanto as medidas de condutividade térmica foram feitas em testemunhos de sondagem, utilizando-se o aparato tipo agulha. O fluxo de radiação solar incidente foi registrado com um actinógrafo do tipo Robitzech. O gradiente geotérmico médio obtido na região metropolitana de Belém foi de 0,0254 ± 0,0007 °C.m^-1. O valor médio de condutividade térmica dos testemunhos de sondagem coletados nesta região foi de 1,66 ± 0,52 W.m^-1.°C^-1. Por sua vez, o fluxo geotermal médio na região estudada é de 42,16 ± 1,14 mW.m^-2. A 1,0 m de profundidade ocorrem mudanças temporais nos valores de temperatura, as quais não podem ser consideradas como desprezíveis. Estas, mudanças estão diretamente relacionadas com as variações do fluxo de radiação solar incidente na superfície. O maior incremento deste fluxo, observado de um dia para o outro, foi de cerca de 30 W.m^-2, o que correspondeu a um aumento de temperatura a 1,0 m de profundidade da ordem de 0,22° C. Os perfis de temperatura obtidos durante este trabalho apresentaram deriva em sentidos alternados, durante o ciclo de período de um ano. Os perfis geotérmicos rasos são caracterizados por uma zona de fluxo de calor nulo, denominada "cotovelo", a partir da qual os valores de temperatura crescem com o aumento da profundidade. A profundidade do cotovelo é fundamentalmente influenciada pelo fluxo de calor gerado pela radiação solar incidente na superfície da área em estudo. Elaborou-se um modelo de evolução temporal o qual representa a estrutura térmica e suas variações, da zona compreendida de 0,02 a 10,0 m de profundidade. Os resultados oriundos deste modelo de transferência de calor por condução foram comparados com os obtidos em trabalhos de campo. Observa-se uma boa concordância entre esses resultados. Porém, o ajuste numérico é mais evidente para o período de setembro a fevereiro. Este modelamento poderá ser utilizado também para previsões de deriva dos perfis geotérmicos, desde que sejam conhecidos, a priori, os valores correspondentes às temperaturas médias mensais na superfície, o gradiente geotérmico regional e um dado perfil geotérmico. Este trabalho comprova que o fluxo de radiação solar incidente na superfície é a principal fonte de influência sobre os perfis geotérmicos rasos. A profundidade máxima dessa influência depende principalmente da magnitude desse fluxo, do grau de proteção superficial à incidência direta da radiação e da litologia do local em estudo.

Iron oxides as proxies for characterizing anisotropy in soil CO2 emission in sugarcane areas under green harvest

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Modeling heat transfer in die milling

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)