Estimativa regional de fluxos de calor sensível e latente em áreas de floresta e pastagem na Amazônia

Regional estimates of sensible and latent heat fluxes on forest and pasture areas in the Amazonia

Estimativa regional de fluxos de calor sensível e latente em áreas de floresta e pastagem na Amazônia

Julio Tóta da Silva

Dissertação de Mestrado em Meteorologia, orientada pelo Dr. Gilberto Femando Fisch, aprovada em 13 de março de 1998.

Medidas de superfície e da Camada Limite Planetária (CLP) realizadas nas áreas de floresta (10⁰ O 5'S - 10⁰ 19'S e 61⁰ 35'W - 61⁰ 57'W) e de pastagem (10⁰ 45'S e 62⁰ 22'W) na regido de Ji-Parani, RO, durante o experimento da camada limite de Rondônia (Rondônia Boundary Layer Experiment - RBLE), nas estações secas de julho/1993 (RBLE2) e de agosto/1994 (RBLE3), foram utilizadas para analisar a estrutura e evolução da CLP e também para estimar regionalmente os fluxos turbulentos de calores sensível e latente. Essas estimativas foram comparadas com as medidas dos fluxos de superfície de calores sensível e latente feitas pelo instrumento de correlação de vórtices turbulentos (HYDRA). Perfis de temperatura potencial e de umidade especifica foram obtidos por meio de radiossonda e de balão cativo. As medidas feitas por esses equipamentos foram representativas das características de cada tipo de cobertura de superfície. Durante o ciclo diurno, a estrutura e evolução da CLP sobre a área de pastagem foi bem mais significativa que sobre a área de floresta. As taxas de crescimento entre 11 e 14 HL na área de pastagem chegaram a ser 65% maiores que na área de floresta durante o RBLE3, com valores de 351,5 m h^-1 e 229,2 m h^-1, respectivamente. Séries temporais e médias diárias da altura da CLP e das temperatura, potencial e umidade especifica foram analisadas para as áreas de floresta e de pastagem durante o RBLE2 e RBLE3. As alturas da CLP foram maiores na área de pastagem, além de que, a camada residual para essas áreas manteve-se durante todo o ciclo diurno. As estimativas regionais dos fluxos de calor sensível e de calor latente foram feitas através da inversão de um modelo simples de camada bem misturada, o qual usa os parâmetros obtidos dos perfis das propriedades da CLP. Dois modelos simples, baseados nas equações de conservação para a CLP, foram usados para estimar estes fluxos. Um desses modelos incluiu em suas equações um termo para estimar a advecção horizontal. Os resultados mostraram que, para o caso das estimativas dos fluxos de calor sensível, o modelo sem advecção tendeu a superestimar os fluxos medidos pelo HYDRA, tanto na área de floresta quanto em área de pastagem. Neste caso, o Desvio Médio Quadrático (DMQ) e o Viés médio global das estimativas do fluxo de calor sensível,na floresta, foram de 45,1 W m^-2 e -20 W m^-2 e, para a pastagem, foram de 67,2 W m^-2 e -28,5 W m^-2. Para o caso dos fluxos de calor latente, o modelo sem adveção superestimou grosseiramente os fluxos medidos. Já o modelo que inclui o termo de advecção simula melhor os valores medidos tanto de calor sensível (floresta: DMQ 39,5 W m^-2 e Viés -8,5 W m^-2; pastagem: DMQ 5 5,0 W m^-2 e Viés, -1 1,62 W m^-2 ) como de calor latente (floresta: DMQ 64,8 W m^-2 e Viés 5,9 W m^-2 - pastagem: DMQ 137,7 W m^-2 e Viés -29,8 Wm^-2) . Estes resultados sugerem que houve uma diferença significativa entre as estimativas em escala regional dos fluxos e aqueles medidos em único ponto. Apesar da simplicidade dos modelos, estes fornecem uma alternativa para estimar fluxos de superfície, conhecidas propriedades da CLP obtidas através de radiossonda e de balão cativo.

Regional estimates of sensible and latent heat fluxes on forest and pasture areas in the Amazonia-Surface and Planetary Boundary Layer (PBL) measurements were carried out over forest (10⁰ 05'S - 10⁰ 19'S e 61⁰ 35'W - 61⁰ 57'W) and pasture (10⁰ 45'S e 62⁰ 22'W) areas at Ji-Parana, RO, during the Rondônia Boundary Layer Experiment - RBLE in the July/1993 (RBLE2) and August/1994 (RBLE3) dry seasons. These data sets were used to examine the structure and growth of the PBL, and to estimate regional fluxes of sensible and latent heat. These estimates were compared with surface fluxes of sensible and latent heat measurements made with an eddy correlation intrument (HYDRA). Profiles of the potential temperature and specific humidity were obtained through rawinsonde and tethered balloon data. These measurements were representative of the characteristics of each type of the covered surface. During the daily cycle, the structure and growth of the PBL above the pasture area is more significant than above the forest area. The growth rate betweem I I and 14 local hours at the pasture area reaches values 65% greater than in the forest area during RBLE3, with values of 351.5 m h^-1 and 229.2 m h^-1, respectively. Time series and daily mean of the PBL height and of the potential temperature and the specific humidity were examined in the forest and the pasture areas during both RBLE2 and RBLE3. The PBL heights were greater in pasture area, and the residual mixed layers for this area were maintained during the whole daily cycle. The estimates of sensible and of latent heat fluxes were made through the inversion of a simple slab model, initialized with parameters obtained from profiles of the PBL properties. Two models, based on the conservation equation of the PBL, were used to estimate regional fluxes of sensible and latent heats. One of these models includes the horizontal advection process. The results show that the model without advection for sensible heat overestimated the suface fluxes measured, for both sites. in this case, the statistical results were Root Mean Squared Deviation (RMSD) of 45.1 and 67.2 W m^-2, and Bias of -20.0 and -28.5 W m^-2, for forest and pasture areas, respectively. In the case of latent heat fluxes, the model without advection grossly overestimated the HYDRA suface fluxes measured. The model with advection simulated reasonably well the suface fluxes measured for sensible heat (forest: RMSD of 39,5 W m^-2 and Bias of -8,5 W m^-2; pasture: RMSD of 5 5. 0 W m^-2 and Bias of -1 1.62 W m^-2) and for latent heat (forest: RMSD of 64.8 W m^-2 and Bias of 5.9 W m^-2; pasture:RMSD of 137.7 W m^-2 and Bias of -29.8 W m^-2). These results suggest that there is a significant difference between the regional estimates and the point measurements. In spite of the simplicity of these models, they are an alternative to estimate regional surface fluxes using PBL properties obtained through rawinsonde and tethered balloon.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  21 Dez 2000
• Data do Fascículo
  Nov 1999