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Tipo: Tese
Título: Balanço de radiação, energia e fluxo de CO2 em ecossistema de manguezal na Amazônia
Título(s) alternativo(s): Radiation and energy balance and fluxes of CO2 in a Amazon mangrove ecosystem
Autor(es): Rodrigues, Hernani José Brazão
Primeiro Orientador: Costa, José Maria Nogueira da
Primeiro coorientador: Ribeiro, João Batista Miranda
Segundo coorientador: Costa, Antônio Carlos Lola da
Primeiro avaliador: Ferreira, Williams Pinto Marques
Segundo avaliador: Lima, Francisca Zenaide de
Abstract: Este trabalho utiliza a mais longa série de dados meteorológicos contínuos e medições de fluxos de CO2, calor sensível e calor latente, obtidos em ecossistema de manguezal amazônico. A série utilizada neste estudo corresponde ao período de novembro de 2002 a agosto de 2003. Os dados meteorológicos foram coletados por uma estação meteorológica automática e os fluxos de CO2 e energia foram medidos com o sistema EDISOL que utiliza a técnica de covariância de vórtices turbulentos. Os principais objetivos do presente trabalho foram, avaliar o desempenho de modelos empíricos na estimativa dos componentes do balanço de radiação e energia; avaliar as variações sazonais da partição dos componentes do balanço de radiação e energia; quantificar as magnitudes diárias e sazonais dos fluxos de CO2 e suas relações de dependência com variáveis meteorológicas; estimar e analisar a variação temporal da condutância estomática e estabelecer relações de dependência com a micrometeorologia do manguezal e finalmente avaliar alterações micrometeorológicas decorrentes da degradação no manguezal. Na estimativa da radiação solar global (Rg), foram utilizados os modelos propostos por Hargreaves-Samani e Bristow-Campbell, que se baseiam nas variações de temperaturas extremas diárias. O modelo de Bristow-Campbell apresentou desempenho satisfatório e o modelo de Hargreaves-Samani se mostrou bastante sensível às ocorrências de precipitação mostrando, todavia bom desempenho nas estimativas de Rg para dias de céu claro. Nas simulações do balanço de radiação de onda longa (BOL), os melhores resultados são apresentados pelos modelos de Brutsaert e Bruin, que conseguem reproduzir entre 70% e 80% a variabilidade diária do BOL. O modelo baseado em Brunt foi o que mostrou as maiores diferenças entre valores medidos e simulados, apresentando sempre subestimativa do balanço de radiação de ondas longas. Para estimativa dos fluxos de calor sensível (H) e calor latente (LE) no manguezal, foram aplicados os modelos propostos por Shuttleworth, Bruin-Holtslag e Penman-Monteith. Nas estimativas do fluxo de calor sensível, os resultados mostraram que os modelos de Shuttleworth e Bruin-Holtslag são os que simulam mais próximos dos dados medidos, ressaltando que ambos fazem ligeira superestimativa e subestimativa respectivamente. O modelo de Penman- Monteith apresentou uma superestimativa da ordem de 10 a 15% e seus melhores resultados são obtidos na estação chuvosa. Na estimativa do fluxo de calor latente, os modelos apresentaram um menor desempenho, quando comparado com as simulações de H. Contudo, o modelo de Penman- Monteith foi o que apresentou menor diferença entre valores medidos e simulados, podendo ser considerado o mais apropriado nas estimativas de LE no manguezal. Em relação à partição do saldo de radiação, verificou-se que a troca de energia dá-se predominantemente sob a forma de calor latente, com 56% da energia disponível utilizada para o processo de evapotranspiração no período chuvoso e 43% no período menos chuvoso. A energia utilizada para aquecimento da atmosfera sob a forma de calor sensível, praticamente não diferiu entre os períodos e correspondeu a 27% do saldo de radiação. Foi avaliado o comportamento horário da condutância estomática que apresentou um valor médio de 0,015 m.s-¹ no período chuvoso e 0,027 m.s-¹ no período menos chuvoso. Constatou-se que o déficit de pressão de vapor foi a variável que apresentou melhor relação de dependência com a condutância estomática, independente da época do ano. O comportamento da condutância estomática também foi influenciado pelo saldo de radiação. O ciclo diário de fluxo de CO2 apresentou uma absorção média de 7 a 15 μmol m-2 s-1 e uma emissão média noturna que corresponde a respiração do ecossistema de 5 μmol m-2 s-1, indicando que o manguezal foi um sumidouro de CO2. Em relação às alterações decorrentes da degradação no manguezal, os resultados mostraram que o desmatamento proporcionou um aumento de temperatura, tanto do ar como do solo. A degradação do manguezal resultou em um aumento do albedo superficial e em termos de umidade no ar, esta sofre considerável diminuição, basicamente devido à ausência da vegetação que proporciona uma diminuição da evapotranspiração. Devido às altas taxas de aquecimento na área degradada, o fluxo de calor no solo apresentou uma amplitude seis vezes maior que a medida no manguezal natural.
This work use the longest series of continuous meteorological data and fluxes measurements of CO2, sensible heat and latent heat made in Amazon mangrove ecosystem. The series used in this study corresponds to the period of November, 2002 to August, 2003. The meteorological data were collected using an EDISOL system based on the hedí covariance technique. The main objectives of the work were to evaluate the performance of empirical models in estimating the components of radiation and energy balance; quantify the magnitudes of daily and seasonal fluxes of CO2 and its dependence to meteorological variables to evaluate the seasonal variations; to estimate and analyze the temporal variation of stomatal conductance and establish dependence relationships with the micrometeorology of mangrove and to evaluate micrometeorological changes due to the mangrove degradation. In order to estimate the global solar radiation (Rg) models proposed by Hargreaves-Samani and Bristow-Campbell were used based an variations on daily extreme temperatures. Bristow-Campbell s model showed a satisfactory performance while the Hargreaves-Samani s model didn t work well when it rains, although showed good performance in the estimates of Rg under cloudless conditions. The best results for the longwave radiation (BOL) balance estimates were presented by Brutsaert and Bruin s model that account for 70% to 80% of the BOL daily variation. Brunt s model was the one that showed the greatest differences between measured and simulated values, always underestimating the longwave radiation balance. In order to estimate the sensible heat (H) and latent heat (LE) fluxes in the mangroves the models proposed by Shuttleworth, Bruin- Holtslag and Penman-Monteith were applied. The results for sensible heat estimates showed that Shuttleworth model and Bruin-Holtslag model were the best in comparison with measurements data, although it was evident some overestimation and underestimation respectively. Penman-Monteith model showed an overestimation of about 10% to 15% and it s best results were obtained in the rainy season. A lower performance was presented by the models in the estimation of latent heat flux, in comparison with the sensible heat flux estimates. However, the Penman-Monteith model was the one that showed a lower difference between measured and simulated values and thus in considered the more appropriate in estimating the latent heat flux in mangrove. In regard to the partition of net radiation, it was found that the main Exchange of energy in latent heat flux, with 56% of the available energy used in the process of evapotranspiration in the rainy period and 43% in the less rainy period. The energy used for heating the atmosphere by sensible heat did not change much between both periods, corresponding to 27% of the net radiation. The hourly pattern of the stomatal conductance was evaluated, presenting a mean value of 0,015 m.s-1 in the rainy period and 0,027 m.s-1 in the less rainy period it was found that the vapor pressure deficit was the variable that showed the best dependence relationship with the stomatal conductance in both seasonal periods of the year. The pattern of stomatal conductance was also influenced by the net radiation. The daily cycles of CO2 fluxes showed an mean diurnal assimilation of 7 to 15 μmol.m-2,s-1, and a mean nocturnal emission that corresponds to the ecossystem respiration of 5 μmol.m-2,s-1, suggesting that the mangrove is a sink of CO2. In regard to the changes due to the mangrove degradation, the results showed that the deforestation caused an increase in air and soil temperature. The mangrove degradation caused an increase in surface albedo and a decrease in the air humidity, due to reduction in evapotranspiration because of vegetation renoval. The amplitude of soil heat flux in the degraded mangrove was six times higher than in the natural mangrove due to the high rates of heating in the degraded area.
Palavras-chave: Manguezal
Modelos empíricos
Medidas de fluxos
Mangrove
Empirical models
Measurements of flow
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::METEOROLOGIA::MICROMETEOROLOGIA
Idioma: por
País: BR
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Sigla da Instituição: UFV
Departamento: Agrometeorologia; Climatologia; Micrometeorologia
Programa: Doutorado em Meteorologia Agrícola
Citação: RODRIGUES, Hernani José Brazão. Radiation and energy balance and fluxes of CO2 in a Amazon mangrove ecosystem. 2006. 226 f. Tese (Doutorado em Agrometeorologia; Climatologia; Micrometeorologia) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2006.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://locus.ufv.br/handle/123456789/1515
Data do documento: 14-Ago-2006
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