Estudo observacional do balanço de energia em áreas de florestas e pastagens
José Alexandre da Costa Galvão
Dissertação de Mestrado em Meteorologia, orientada pelo Dr. Gilberto Fernando Fisch, aprovada em 15 de março de 1999
Medidas micrometeorológicas de superfície realizadas nas áreas de florestas e de pastagem do Projeto ABRACOS na região Ji-Paraná foram utilizadas para analisar o comportamento do balanço de energia para o final da estação chuvosa e início da estação seca do ano de 1993 e avaliar a performance da radiação de onda de longa atmosférica estimada por fórmulas empíricas. De um modo geral, o início do período de estudo é caracterizado por um comportamento bastante variável da radiação solar incidente, com temperaturas máximas em torno de 31ºC e um maior número de eventos de precipitações em ambos os sítios. Os valores diários mais elevados de umidade específica do ar foram observados nas florestas (acima de 20 g.kg-1) e os menores na pastagem (até 14 g. kg-1). Algumas variações abruptas dessas variáveis foram registradas com o advento de friagens sobre a região. No entanto, o final do período é caracterizado por valores aproximadamente constante de radiação solar incidente, maiores amplitudes térmicas, valores mais baixo da umidade específica do ar e um número reduzido de eventos de precipitações. Durante o período chuvoso, a devolução de energia para atmosfera é realizada predominantemente pelo fluxo de calor latente cuja fração do saldo de radiação (LE/Rn) utilizada foi 0,79 na floresta e 0,65 da pastagem. Uma pequena parte (H/Rn) é usada para o aquecimento da atmosfera, correspondendo a 0,17 na floresta e 0,20 na pastagem. No período seco, a floresta continua a utilizar uma maior quantidade de energia para evaporar e uma menor quantidade para aquecer o ar, enquanto que na pastagem a transferência de energia para a atmosfera ocorre em magnitude muito próximas dos fluxos de calor latente e calor sensível, principalmente nos horários entre 11 e 14 Hora Local (HL). No caso do evento de friagem, a devolução de energia para a atmosfera é realizada predominantemente pelo fluxo de calor latente antes da passagem, cuja fração do saldo de radiação (LE/Rn) foi de 0,79 para a floresta e 0,71 para a pastagem. Durante a friagem, a fração de LE/Rn na floresta é maior que 1, enquanto que na pastagem a fração de LE/Rn de 0,88. Após a passagem da friagem, a fração de LE/Rn e HRn na floresta e na pastagem retornam ao padrão antecedente à friagem. No caso do vento nevoeiro, a forma de devolução de energia para a atmosfera também é realizada predominantemente pelo fluxo de calor latente, cujos valores da razão de Bowen foram positivos até 9 HL. A performance de 5 diferentes modelos estimativas de radiação de onda longa da atmosfera (Ld) foram avaliados para área de pastagem na Amazônia. De um modo geral, as estimativas de Ld a partir desses modelos subestimam a Ld medida, resultando em valores de desvio médio quadrático (DMQ) de 50,7 a 75,2 W.m-2, assim como valores negativos de erro médio absoluto (EMA) de - 73,0 a - 49,1 W.m-2. Isto pode estar relacionado aos coeficientes utilizados nessas equações que são específicas para os locais nos quais foram desenvolvidas, diferentes das condições ambientes de pastagem na Amazônia. Um ajuste local desses coeficientes foi realizado, obtendo-se, com isso, melhores estimativas, de Ld pelos modelos em que a emissividade é função somente da temperatura do ar. Os índices das equações ajustadas, mostram coeficientes de correlações (R2) próximos da unidade, pequenos valores (EMP)e (EMA) próximos de zero.
Micrometeorological observations of the Anglo-Brazilian Climate Study (ABRACOS) have been used to study the surface energy behavior of paired balance forest and pasture sites at Ji-Parana (RO) during the end of the wet season and the start of the dry season of 1993, and to test the validity methods used for estimating of the long-wave atmospheric radiation flux. In general, the beginning of the study period is characterized by a highly variable behavior of the total incoming solar radiation, with maximum temperature of 31ºC and a greater number of precipitation events at both sites. The maximum values of specific humidity were observed at the forest (greater than 20 g.kg-1) and minimum, at the pasture area (up 14 g.kg-1). Some large variations of these micrometeorological measurements were recorded during the "friagens" events. However, the end of period is characterized by a less variable total incoming solar radiation, greater thermal amplitudes, smaller values of specific humidity and a smaller number of precipitation events. During the wet period, the transfer of energy to atmosphere is done mainly by the latent heat flux, which used 0.79 of the net radiation (LE/Rn) at forest site and 0.65 at the pasture site. The corresponding values to heat the atmosphere (H/Rn) were 0,17 at the forest sites and 0.20 at the pasture site. In the dry period, the forest continues to use most of the energy to evaporation and less energy to heat to the air. At the pasture the transfer of energy to atmosphere is made likely by latent heat flux and sensible heat flux, mainly between 11 e 14 Local Hour (LH). During a "friagem" event, the transfer of energy to atmosphere is done mainly by latent heat flux (before the friagem crosses the region), which used 0.79 of the net radiation (LE/Rn) at the forest and 0.71 at the pasture site. When the "friagem" is crossing the sites, the ratio (LE/Rn) is greater than than 1 at the forest site and 0.88 at pasture site. After the "friagem" has crossed the area, the values of the ratio LE/Rn and H/Rn at forestand pasture sites return characteristic pre-friagem values. In the case of fog, the transfer of energy to atmosphere is also done mainly by latent heat flux, and values of Bowen ratio were positives until 9 LH. The performance of 5 methods for estimating the long-wave atmospheric radiation flux (Ld) were tested for a pasture site in Amazon. However, the estimates of Hd from these underestimates the Ld. values, when compared to the measurements. The root mean square ranges from 50.7 to 72.5 W.m-2. The values of the mean bias error are negative and range from - 73.0 to - 49.1 W.m-2. This can be associated to the coefficients used by empirical equations, since they are specific to the place in which they had been developed. A local adjustment of these coefficients were made. Thus, much better estimates of Ld were obtained by methods in which the emissivity is only function of the temperature. The statistical test of the adjusted equation show correlation coefficients near to unit, smaller values of root mean square error and mean bias error near to zero.
Datas de Publicação
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Publicação nesta coleção
21 Dez 2000 -
Data do Fascículo
Nov 1999
