ABSTRACT Above and underground hydrological processes depend on soil moisture (SM) variability, driven by different environmental factors that seldom are well-monitored, leading to a misunderstanding of soil water temporal patterns. This study investigated the stability of the SM temporal dynamics to different monitoring temporal resolutions around the border between two soil types in a tropical watershed. Four locations were instrumented in a small-scale watershed (5.84 km2) within the tropical coast of Northeast Brazil, encompassing different soil types ( Espodossolo Humilúvico or Carbic Podzol, and Argissolo Vermelho-Amarelo or Haplic Acrisol), land covers (Atlantic Forest, bush vegetation, and grassland) and topographies (flat and moderate slope). The SM was monitored at a temporal resolution of one hour along the 2013-2014 hydrological year and then resampled a resolutions of 6 h, 12 h, 1 day, 2 days, 4 days, 7 days, and 15 days. Descriptive statistics, temporal variability, time-stability ranking, and hierarchical clustering revealed uneven associations among SM time components. The results show that the time-invariant component ruled SM temporal variability over the time-varying parcel, either at high or low temporal resolutions. Time-steps longer than 2 days affected the mean statistical metrics of the SM time-variant parcel. Additionally, SM at downstream and upstream sites behaved differently, suggesting that the temporal mean was regulated by steady soil properties (slope, restrictive layer, and soil texture), whereas their temporal anomalies were driven by climate (rainfall) and hydrogeological (groundwater level) factors. Therefore, it is concluded that around the border between tropical soil types, the distinct behaviour of time-variant and time-invariant components of SM time series reflects different combinations of their soil properties.

Os mapas de vulnerabilidade de contaminação das águas subterrâneas, elaborados a partir de Sistemas de Informações Geográficas (SIG’s), vêm sendo cada vez mais utilizados para dar suporte aos planos de gestão ambiental dos órgãos governamentais e não-governamentais. Este artigo mostra o mapeamento das áreas vulneráveis à contaminação do aquífero livre da bacia hidrográfica do rio Gramame (BRG). Os métodos DRASTIC e DRASTIC modificado foram as ferramentas utilizadas nesta pesquisa. Esses métodos calculam o índice de vulnerabilidade a partir do somatório de parâmetros ambientais. No DRASTIC modificado, além dos sete parâmetros já utilizados no DRASTIC (profundidade da zona não saturada do solo, recarga, material do aquífero, tipo de solo, topografia, material da zona não saturada e condutividade hidráulica), foram incluídos os fatores cobertura e uso do solo. Os resultados do DRASTIC mostram que, para o período chuvoso, foram identificadas três classes de vulnerabilidade (baixa, moderada e alta) para a área de estudo, com predominância da classe moderada. Para o período de estiagem, a vulnerabilidade apresentou, basicamente, apenas duas classes de vulnerabilidade: a baixa e a moderada. Com a inserção dos fatores uso e cobertura do solo, as áreas de vulnerabilidade alta passaram para o nível muito alto, e as áreas de vulnerabilidade moderada passaram para a classe de risco de contaminação alta. A aplicação do DRASTIC mostra a importância do uso dos SIG’s na proteção das águas subterrâneas quanto ao risco de contaminação.

The contamination vulnerability maps of groundwater, created with help of Geographic Information Systems (GIS), are being increasingly used to support environmental management plans of governmental and non-governmental organizations. This paper shows the mapping of vulnerable areas to contamination of the free aquifer of Gramame river basin (BRG in Portuguese). The methods DRASTIC and modified DRASTIC were the tools used in this research. These methods calculate the vulnerability index based on the sum of environmental parameters. The DRASTIC considers seven factors: Depth to water, net Recharge, Aquifer media, Soil media, Topography, Impact of vadose zone and hydraulic Conductivity, whereas the modified DRASTIC considers also the land use and land cover factors. The results show that the DRASTIC, for the rainy season, identified three vulnerability classes (low, moderate and high) for the study area, with a predominance of moderate class. For the dry period, the vulnerability had basically two vulnerability classes: low and moderate. When the land use and land cover factors where considered, areas of high vulnerability became very high level, and areas of moderate vulnerability became high risk class of contamination. The DRASTIC application shows the importance of the use of GIS’s in groundwater protection to risk of contamination.

Um estudo experimental detalhado sobre transferências de calor e água no complexo solo - vegetação - atmosfera, em uma região de caatinga no semi-árido paraibano, mostrou que o comportamento termodinâmico do solo exerce papel fundamental no processo de evaporação do solo e nos fluxos de calor sensível. Este trabalho objetivou mostrar como a difusividade térmica do solo in loco foi determinada. Três métodos diferentes, embasados sobre hipóteses bem distintas, foram utilizados, e os seus resultados foram comparados. O método harmônico não se mostrou adequado para o tipo de solo encontrado. Para a camada superficial do solo (0-5 cm), o método CLTM (Corrected Laplace Transform Method) mostrou-se bem adaptado. Em todos os casos, o método NHS (método de Nassar & Horton), que considera variações verticais da difusividade térmica, apresentou uma dispersão elevada dos seus pontos, porém forneceu valores próximos dos valores estimados pelo método CLTM na camada superior e valores coerentes nas outras camadas. A umidade do solo, na profundidade média de 5 cm, foi medida por uma sonda TDR devidamente calibrada. Assim, pôde se determinar a relação entre a difusividade térmica e a umidade volumétrica para o solo estudado. Os valores muito baixos de difusividade constituem um condicionante importante do clima local.

An in-depth experimental study into heat and water transference in the soil - vegetation - atmosphere complex was carried out in a semi-arid region dominated by Caatinga (Xerophytic) vegetation in the state of Paraiba, Brazil. Results showed that the thermodynamic soil behaviour plays a fundamental role in soil evaporation and sensitive heat fluxes. In this paper we show how the thermal difusivity of the soil was calculated in situ by three different methods with different hypotheses. The harmonic method (HM) was not suitable for the studied soil. The Corrected Laplace Transform Method (CLTM) proved adequate only for the upper 0-5 cm soil layer. The points were greatly dispersed when using the NHS method, which considers vertical variability of the soil thermal diffusivity yields, although the results were similar to those of the CLTM method in the upper soil layer and coherent in the other layers. Soil moisture was measured with an adequately calibrated TDR probe at a depth of about 5 cm. The thermal diffusivity could thus be related to the volumetric moisture of the soil under study. The very low values of thermal diffusivity represent an important component of the local climate.

Dados de infiltração de água no solo foram obtidos em diversos pontos de uma malha retangular de uma parcela agrícola da Fazenda Experimental da EMEPA-PB, com o objetivo de caracterizar a variabilidade espacial da infiltração e dos parâmetros hidrodinâmicos do solo. Foram utilizadas as leis de Philip e de Green & Ampt para ajustamento dos valores obtidos. Medições de granulometria, densidade do solo e umidade volumétrica antes e depois dos testes de infiltração foram efetuadas. Técnicas de análises estatísticas clássicas e geoestatísticas foram utilizadas para descrever a variabilidade espacial dos parâmetros de infiltração, obtidos pelo ajustamento às leis teóricas. Dos parâmetros estudados, o de sucção da equação de Green & Ampt se mostrou o mais sensível à variabilidade espacial da parcela. Também não se notou correlação entre os parâmetros de infiltração e a textura.

Data of infiltration of water in soil were obtained in several points of a rectangular grid of an agricultural parcel of Experimental Farm of EMEPA-PB, Brazil, with the objective of characterizing the spatial variability of the infiltration and the hydrodynamic parameters of the soil. Data were fitted both to the Green & Ampt and Philip equations for the adjustment of the values obtained. Granulometric, soil density and soil moisture measurements were performed just before and after the infiltration tests. Classical statistics and geostatistics were used to describe the spatial variability of infiltration parameters given by the fitting to the theoretical laws. Suction parameter of Green & Ampt equation was shown to be the more sensitive to the soil spatial variability of the parcel. No correlation between infiltration parameter and soil texture was found.