Parametrização do método do perfil instantâneo para a determinação da condutividade hidráulica do solo em experimentos com evaporação

A condutividade hidráulica do solo é uma propriedade cuja quantificação é essencial para qualquer estudo que envolva o movimento da água no solo. Os métodos para sua determinação baseados na drenagem interna, como o do perfil instantâneo - MPI, são os mais empregados, restringindo-se à determinação da condutividade hidráulica entre a condição de solo saturado e a umidade na capacidade de campo. Com a finalidade de obter a condutividade hidráulica para menores valores de umidade, propôs-se um método de emprego do MPI com evaporação, apresentando-se o procedimento para a determinação do plano de fluxo zero e estimativa da densidade de fluxo. Demonstrou-se a aplicação do método, obtendo-se resultados de condutividade hidráulica para a camada superficial de um perfil monitorado a partir de um experimento de campo realizado durante um período de 12 dias. A profundidade máxima do plano de fluxo zero estimado foi de aproximadamente 0,50 m. A faixa de umidade obtida variou de 0,25 a 0,21 m³ m-3, valores complementares aos obtidos em experimentos sem evaporação no mesmo local. Os resultados indicaram a viabilidade do método, útil especialmente para se estender à faixa de umidade obtida na camada superficial de tais experimentos.

Popularização da taxonomia de solo: vocabulário mínimo e aspectos sócio-econômicos no contexto do ensino fundamental, em São Miguel, Esperança (PB)

Este estudo objetivou construir uma proposta pedagógica com alunos de nível fundamental na comunidade de São Miguel, Esperança (PB). Procurou-se despertar o interesse dos estudantes para a importância do solo em suas vidas, bem como adequar a terminologia usada na pedologia à linguagem cotidiana dos alunos. Seguiu-se como método a abordagem paulofreireana na qual se considera que o contexto da escola extrapola o da sala de aula, devendo envolver o máximo de pessoas da comunidade. Assim, procurou-se levantar informações quanto à renda familiar, moradia, número de irmãos e irmãs, atividade principal do responsável pela família, etc. Deste levantamento, extraiu-se, também, o vocabulário mínimo, com palavras e expressões geradoras que sintetizam o universo de conhecimento em São Miguel. Os resultados denotaram a dureza do cotidiano e uma educação repressiva diante da indomabilidade dos filhos. Observou-se que elementos pedagógicos presentes no vocabulário mínimo podem facilitar a popularização do saber pedológico no ensino fundamental. O vocabulário mínimo promoveu uma melhor comunicação durante as aulas entre educadores e educandos, bem como permitiu a construção de conceitos para as ordens de solos mais representativas da região: Neossolos e Argissolos. A construção de monólitos de solos constituiu importante recurso auxiliar nas aulas expositivas e dialógicas, despertando nas crianças maior interesse para o tema solo e meio ambiente.

Modificações nas formas de fósforo do solo após extrações sucessivas com Mehlich-1, Mehlich-3 e resina trocadora de ânions

O fósforo encontra-se no solo em diversas formas, que variam de acordo com a natureza química dos compostos a que está ligado e à energia de ligação com estes. Assim, a labilidade das formas de P do solo é variável e os métodos de rotina utilizados para avaliação da disponibilidade para as plantas devem ser hábeis em dessorver as formas que têm capacidade de sustentar a absorção das plantas. O objetivo do presente trabalho foi estudar o modo de ação de extratores por meio do acompanhamento das modificações ocorridas nas formas de P do solo após três e treze extrações sucessivas com os métodos Mehlich-1, Mehlich-3 e resina trocadora de ânions (RTA). Foram utilizadas amostras de um Latossolo Vermelho distroférrico típico cultivado sob sistema plantio direto e que recebeu, nos últimos seis anos, doses anuais de 0, 30, 60, 90 e 120 kg ha-1 P2O5, totalizando 0, 180, 360, 540 e 720 kg ha-1 P2O5. Após as extrações sucessivas com os métodos, o solo remanescente foi seco em estufa e realizado o fracionamento químico do P, segundo o fracionamento de Hedley. Os resultados obtidos mostraram que os métodos Mehlich-1 e resina trocadora de ânions atuavam principalmente sobre as frações inorgânicas, sendo parte do P dessorvido por esses extratores readsorvido aos colóides do solo, enquanto o método Mehlich-3 provocava a dessorção de P tanto de formas inorgânicas como de orgânicas. Os métodos Mehlich-1, Mehlich-3 e RTA dessorveram o P de acordo com a labilidade no solo, extraindo, primeiramente, as formas mais lábeis e, posteriormente, as de menor labilidade.

Relação de atributos do solo com a agregação de um Latossolo Vermelho sob sistemas de preparo e plantas de verão para cobertura do solo

O preparo de solo e as espécies vegetais que compõem o sistema de rotação de culturas têm expressivo efeito na qualidade física do solo, principalmente na estabilidade de agregados. Neste estudo, objetivou-se avaliar a estabilidade dos agregados de um solo cultivado com preparo reduzido (PR) e preparo convencional (PC) com utilização de plantas de cobertura. Dois experimentos foram efetuados em Chapecó (SC), num Latossolo Vermelho distroférrico em PR (1993-1998) e PC (1994-1998), nos quais foram avaliados cinco sistemas de cultura: milho + guandu anão; milho + mucuna cinza; milho + feijão-de-porco; milho + soja preta e milho isolado. O uso do solo degradou suas propriedades físicas, comparativamente ao sistema com mata nativa, reduziu o teor de C orgânico (CO) e a estabilidade dos agregados. As plantas de cobertura de verão aumentaram o teor de CO; entretanto, não modificaram o grau de floculação de argila e a estabilidade de agregados, quando comparadas às do sistema milho isolado. A recuperação de solos degradados por meio do uso de plantas de cobertura foi mais efetiva quando estas foram associadas ao preparo reduzido, evidenciando a importância de sistemas de manejo com baixo revolvimento e alto aporte de resíduos vegetais para aumentar o CO do solo.

Comportamento de atributos relacionados com a forma da estrutura de Latossolo Vermelho sob sistemas de preparo e plantas de cobertura

Os sistemas de preparo de solo e de culturas têm influência significativa na estrutura do solo e nos fluxos de água e ar. Este trabalho objetivou avaliar os efeitos do manejo do solo sobre as propriedades relacionadas com estrutura de um Latossolo Vermelho cultivado com milho intercalado com plantas de cobertura de verão. Dois experimentos foram realizados em Chapecó (SC), em preparo reduzido (PR), de 1993 a 1998, e preparo convencional (PC), de 1994 a 1998, nos quais foram avaliados três sistemas de cultura: milho + guandu anão, milho + mucuna cinza e milho isolado. Adjacente aos experimentos, foi avaliada uma mata nativa. Em comparação com a mata nativa, os sistemas de preparo modificaram a estrutura do solo, com aumento da densidade e da resistência do solo à penetração e redução da macroporosidade e da porosidade total. Após cinco anos de uso, o PR com milho isolado não recuperou as propriedades relacionadas com a forma da estrutura; entretanto, no sistema milho intercalado com mucuna cinza, notou-se aumento da macroporosidade, porosidade total e condutividade hidráulica saturada, bem como a redução da densidade do solo. Estas melhorias, advindas do uso de plantas de cobertura, não foram observadas no sistema de preparo convencional. O uso de culturas intercalares foi adequado para melhorar a qualidade física desse Latossolo Vermelho argiloso, especialmente pelo maior aporte de resíduos de culturas.

Influência de diferentes sistemas de uso e manejo na coesão, resistência ao cisalhamento e óxidos de Fe, Si E Al em solo de tabuleiro costeiro de Alagoas

A tensão de cisalhamento e a coesão do solo constituem importantes propriedades físicas do solo, podendo ser influenciadas pelo sistema de manejo e óxidos de Fe, Si e Al do solo. Os efeitos de diferentes sistemas de manejo de solo cultivado com cana-de-açúcar na tensão de cisalhamento, ângulo de atrito interno, coesão do solo e nos teores de óxidos de Fe, Si e Al de um Argissolo Amarelo Coeso foram estudados em quatro áreas da Usina Triunfo, no Estado de Alagoas. Os tratamentos abrangeram: uma área irrigada, uma área não irrigada, uma com aplicação de vinhaça e uma sob floresta nativa, como condição original. Amostras foram tiradas de cada área a 0,2-0,4 m e 0,4-0,8 m de profundidade. Os sistemas sequeiro e irrigado promoveram os maiores aumentos na coesão, ângulo de atrito interno e resistência ao cisalhamento do solo. Os teores de água e de óxidos no solo influíram nos valores de coesão do solo, tendo sido os maiores valores deste atributo obtidos em solos com teores de água mais baixos e solos com maiores teores de óxidos.

Compressibilidade de agregados de um Latossolo Amarelo da Amazônia em resposta ao potencial da água do solo

Normalmente a utilização agrícola dos solos é realizada com máquinas e implementos pesados que lhes causam compactação, responsável por afetar a disponibilidade de ar e de água para as plantas. O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento de agregados de Latossolo Amarelo da Amazônia sob compressão mecânica, submetidos a quatro níveis de umidade. Amostras de solo, úmidas e indeformadas, coletadas sob floresta, no horizonte A, a 10 cm de profundidade, e no horizonte B, a 150 cm de profundidade, foram utilizadas neste trabalho. No laboratório, essas amostras foram fragmentadas e peneiradas para obtenção de agregados de 2 a 3 mm de diâmetro, os quais foram colocados em equilíbrio com umidade de quatro potenciais matriciais para, após essa etapa, sofrerem uma compressão uniaxial com pressões de 32 a 1.000 kPa. Os resultados mostraram que a maior compressibilidade dos agregados, tanto para o horizonte A como para o B, ocorreu para o potencial matricial -32 kPa (umidade de 0,38 kg kg-1), enquanto a menor ocorreu para os potenciais -1 kPa e -1.000 kPa (umidade de 0,32 e 0,30 kg kg-1, respectivamente), indicando que esse solo não deve ser trabalhado com umidades próximas a 0,38 kg kg-1. A maior redução de volume dos agregados, tanto para o horizonte A como para o horizonte B, foi obtida para pressões mecânicas inferiores a 400 kPa, indicando que esses solos são bastante sensíveis à compactação, principalmente os agregados do horizonte A, possivelmente por terem melhores condições estruturais decorrentes do maior teor de matéria orgânica.

Estabilidade temporal de medidas do teor e do potencial mátrico da água no solo em uma transeção

O elevado nível de variabilidade espacial de observações experimentais de campo da condutividade hidráulica do solo dificulta o planejamento de amostragem e a utilização e extrapolação de valores médios, em estudos de campo de dinâmica da água no solo. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi verificar a estabilidade temporal de medidas do teor e do potencial mátrico da água no solo e sua aplicação como ferramenta para racionalizar a estratégia de amostragem para avaliação da condutividade hidráulica do solo em condições de campo. O experimento de drenagem foi desenvolvido num Latossolo Vermelho-Amarelo em Piracicaba (SP), numa parcela experimental com 50 pontos de observação distanciados de 1 m entre si, nos quais foram medidos o teor de água (com TDR) e o potencial mátrico (com tensiômetros) durante três semanas de redistribuição da água no solo. Os resultados mostraram que o método da estabilidade temporal permite identificar, com exatidão, os locais mais adequados para as amostragens, possibilitando a redução do número de amostras necessárias e do custo de execução do esforço amostral para o planejamento de sistemas de uso e manejo de água na agricultura.

A methodology for the classification of convective structures using meteorological radar: Application to heavy rainfall events on the Mediterranean coast of the Iberian Peninsula

During the period 1996-2000, forty-three heavy rainfall events have been detected in the Internal Basins of Catalonia (Northeastern of Spain). Most of these events caused floods and serious damage. This high number leads to the need for a methodology to classify them, on the basis of their surface rainfall distribution, their internal organization and their physical features. The aim of this paper is to show a methodology to analyze systematically the convective structures responsible of those heavy rainfall events on the basis of the information supplied by the meteorological radar. The proposed methodology is as follows. Firstly, the rainfall intensity and the surface rainfall pattern are analyzed on the basis of the raingauge data. Secondly, the convective structures at the lowest level are identified and characterized by using a 2-D algorithm, and the convective cells are identified by using a 3-D procedure that looks for the reflectivity cores in every radar volume. Thirdly, the convective cells (3-D) are associated with the 2-D structures (convective rainfall areas). This methodology has been applied to the 43 heavy rainfall events using the meteorological radar located near Barcelona and the SAIH automatic raingauge network.

Radar analysis of the life cycle of mesoscale convective systems during the 10 June 2000 event

The 10 June 2000 event was the largest flash flood event that occurred in the Northeast of Spain in the late 20th century, both as regards its meteorological features and its considerable social impact. This paper focuses on analysis of the structures that produced the heavy rainfalls, especially from the point of view of meteorological radar. Due to the fact that this case is a good example of a Mediterranean flash flood event, a final objective of this paper is to undertake a description of the evolution of the rainfall structure that would be sufficiently clear to be understood at an interdisciplinary forum. Then, it could be useful not only to improve conceptual meteorological models, but also for application in downscaling models. The main precipitation structure was a Mesoscale Convective System (MCS) that crossed the region and that developed as a consequence of the merging of two previous squall lines. The paper analyses the main meteorological features that led to the development and triggering of the heavy rainfalls, with special emphasis on the features of this MCS, its life cycle and its dynamic features. To this end, 2-D and 3-D algorithms were applied to the imagery recorded over the complete life cycle of the structures, which lasted approximately 18 h. Mesoscale and synoptic information were also considered. Results show that it was an NS-MCS, quasi-stationary during its stage of maturity as a consequence of the formation of a convective train, the different displacement directions of the 2-D structures and the 3-D structures, including the propagation of new cells, and the slow movement of the convergence line associated with the Mediterranean mesoscale low.

Avaliação dos atributos físicos de um Nitossolo Vermelho distroférrico sob sistema plantio direto, preparo convencional e mata nativa

Com o aumento do tempo de uso do sistema plantio direto (SPD), atributos físicos do solo são modificados; entretanto, os efeitos ainda não estão bem quantificados. O presente estudo teve como objetivo avaliar o efeito do tempo de adoção do sistema plantio direto, comparativamente com área de mata nativa e preparo convencional, usando atributos físicos do solo em um Nitossolo Vermelho distroférrico. Os sistemas de manejo estudados foram: mata nativa (MN), preparo convencional (PC), plantio direto com um ano (PD1), plantio direto com quatro anos (PD4), plantio direto com cinco anos (PD5) e plantio direto com 12 anos (PD12). Os valores de densidade do solo foram menores na profundidade de 0-5 cm em relação a 10-15 cm para todos os sistemas. Os sistemas de manejo MN e PD12, na profundidade de 0-5 cm, apresentaram densidade do solo inferior à dos demais sistemas. O diâmetro médio geométrico (DMG) dos agregados do solo foi crescente com o tempo de adoção do sistema plantio direto, na profundidade de 0-5 cm, e a mata nativa (MN) apresentou maior DMG em ambas as profundidades. O tempo de adoção do SPD não promoveu diferenciação na porosidade total. O PD12 apresentou aumento da macroporosidade e diminuição da microporosidade na profundidade de 0-5 cm em relação aos demais sistemas. A resistência do solo à penetração não apresentou tendência predominante de variação com o tempo de adoção no SPD, tampouco em relação ao tipo de preparo. Os sistemas PD12 e MN apresentaram maiores velocidades de infiltração tridimensional de água no solo e condutividade hidráulica do solo saturado.

Statistical analysis and modelling of weather radar beam propagation conditions in the Po Valley (Italy)

Ground clutter caused by anomalous propagation (anaprop) can affect seriously radar rain rate estimates, particularly in fully automatic radar processing systems, and, if not filtered, can produce frequent false alarms. A statistical study of anomalous propagation detected from two operational C-band radars in the northern Italian region of Emilia Romagna is discussed, paying particular attention to its diurnal and seasonal variability. The analysis shows a high incidence of anaprop in summer, mainly in the morning and evening, due to the humid and hot summer climate of the Po Valley, particularly in the coastal zone. Thereafter, a comparison between different techniques and datasets to retrieve the vertical profile of the refractive index gradient in the boundary layer is also presented. In particular, their capability to detect anomalous propagation conditions is compared. Furthermore, beam path trajectories are simulated using a multilayer ray-tracing model and the influence of the propagation conditions on the beam trajectory and shape is examined. High resolution radiosounding data are identified as the best available dataset to reproduce accurately the local propagation conditions, while lower resolution standard TEMP data suffers from interpolation degradation and Numerical Weather Prediction model data (Lokal Model) are able to retrieve a tendency to superrefraction but not to detect ducting conditions. Observing the ray tracing of the centre, lower and upper limits of the radar antenna 3-dB half-power main beam lobe it is concluded that ducting layers produce a change in the measured volume and in the power distribution that can lead to an additional error in the reflectivity estimate and, subsequently, in the estimated rainfall rate.

Modelling of weather radar echoes from anomalous propagation using a hybrid parabolic equation method and NWP model data

Contamination of weather radar echoes by anomalous propagation (anaprop) mechanisms remains a serious issue in quality control of radar precipitation estimates. Although significant progress has been made identifying clutter due to anaprop there is no unique method that solves the question of data reliability without removing genuine data. The work described here relates to the development of a software application that uses a numerical weather prediction (NWP) model to obtain the temperature, humidity and pressure fields to calculate the three dimensional structure of the atmospheric refractive index structure, from which a physically based prediction of the incidence of clutter can be made. This technique can be used in conjunction with existing methods for clutter removal by modifying parameters of detectors or filters according to the physical evidence for anomalous propagation conditions. The parabolic equation method (PEM) is a well established technique for solving the equations for beam propagation in a non-uniformly stratified atmosphere, but although intrinsically very efficient, is not sufficiently fast to be practicable for near real-time modelling of clutter over the entire area observed by a typical weather radar. We demonstrate a fast hybrid PEM technique that is capable of providing acceptable results in conjunction with a high-resolution terrain elevation model, using a standard desktop personal computer. We discuss the performance of the method and approaches for the improvement of the model profiles in the lowest levels of the troposphere.

Enhanced radar precipitation estimates using a combined clutter and beam blockage correction technique

Weather radar observations are currently the most reliable method for remote sensing of precipitation. However, a number of factors affect the quality of radar observations and may limit seriously automated quantitative applications of radar precipitation estimates such as those required in Numerical Weather Prediction (NWP) data assimilation or in hydrological models. In this paper, a technique to correct two different problems typically present in radar data is presented and evaluated. The aspects dealt with are non-precipitating echoes - caused either by permanent ground clutter or by anomalous propagation of the radar beam (anaprop echoes) - and also topographical beam blockage. The correction technique is based in the computation of realistic beam propagation trajectories based upon recent radiosonde observations instead of assuming standard radio propagation conditions. The correction consists of three different steps: 1) calculation of a Dynamic Elevation Map which provides the minimum clutter-free antenna elevation for each pixel within the radar coverage; 2) correction for residual anaprop, checking the vertical reflectivity gradients within the radar volume; and 3) topographical beam blockage estimation and correction using a geometric optics approach. The technique is evaluated with four case studies in the region of the Po Valley (N Italy) using a C-band Doppler radar and a network of raingauges providing hourly precipitation measurements. The case studies cover different seasons, different radio propagation conditions and also stratiform and convective precipitation type events. After applying the proposed correction, a comparison of the radar precipitation estimates with raingauges indicates a general reduction in both the root mean squared error and the fractional error variance indicating the efficiency and robustness of the procedure. Moreover, the technique presented is not computationally expensive so it seems well suited to be implemented in an operational environment.

Analysis of warm season thunderstorms using an object-oriented tracking method based on radar and total lightning data

Monitoring thunderstorms activity is an essential part of operational weather surveillance given their potential hazards, including lightning, hail, heavy rainfall, strong winds or even tornadoes. This study has two main objectives: firstly, the description of a methodology, based on radar and total lightning data to characterise thunderstorms in real-time; secondly, the application of this methodology to 66 thunderstorms that affected Catalonia (NE Spain) in the summer of 2006. An object-oriented tracking procedure is employed, where different observation data types generate four different types of objects (radar 1-km CAPPI reflectivity composites, radar reflectivity volumetric data, cloud-to-ground lightning data and intra-cloud lightning data). In the framework proposed, these objects are the building blocks of a higher level object, the thunderstorm. The methodology is demonstrated with a dataset of thunderstorms whose main characteristics, along the complete life cycle of the convective structures (development, maturity and dissipation), are described statistically. The development and dissipation stages present similar durations in most cases examined. On the contrary, the duration of the maturity phase is much more variable and related to the thunderstorm intensity, defined here in terms of lightning flash rate. Most of the activity of IC and CG flashes is registered in the maturity stage. In the development stage little CG flashes are observed (2% to 5%), while for the dissipation phase is possible to observe a few more CG flashes (10% to 15%). Additionally, a selection of thunderstorms is used to examine general life cycle patterns, obtained from the analysis of normalized (with respect to thunderstorm total duration and maximum value of variables considered) thunderstorm parameters. Among other findings, the study indicates that the normalized duration of the three stages of thunderstorm life cycle is similar in most thunderstorms, with the longest duration corresponding to the maturity stage (approximately 80% of the total time).