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Tipo: Dissertação
Data do documento: 14-Dez-2007
Autor(es): CARVALHO, Saulo Prado
Primeiro(a) Orientador(a): SOUZA, José Ricardo Santos de
Título: Regimes térmico e hídrico em solos sob ecossistemas naturais e área agrícola no Leste da Amazônia
Citar como: CARVALHO, Saulo Prado. Regimes térmico e hídrico em solos sob ecossistemas naturais e área agrícola no Leste da Amazônia. 2007. 89 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Pará, Museu Paraense Emílio Goeldi, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, Belém, 2007. Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais.
Resumo: A temperatura e umidade do solo são variáveis cujo conhecimento é fundamental para determinar os balanços de energia e água na biosfera. Os regimes térmico e hídrico dos solos sob cada ecossistema apresentam variações consideráveis, de acordo com sua mineralogia, o clima local e a vegetação. Nesse contexto, as temperaturas e umidades do solo foram medidas sob três ecossistemas existentes na região leste da Amazônia, a saber: floresta nativa (FLONA Caxiuanã, 01° 42' 30" S e 51° 31' 45" W), pastagem nativa (Soure, 00° 43' 25" S e 48° 30' 29" W) e área agrícola (!garapé-Açu, 01° 07' 59" S e 47° 36' 55" W). Os dados de campo na floresta e na pastagem foram coletados entre dezembro de 2001 e fevereiro de 2005; enquanto que na área agrícola, o monitoramento foi limitado de agosto de 2003 a fevereiro de 2005. Estas observações das variáveis físicas do solo foram analisadas levando em consideração as variáveis meteorológicas medidas simultaneamente tais como o fluxo de radiação solar incidente e a precipitação pluviométrica, que interferem diretamente nas variáveis do solo em cada sitio escolhido para estudo. As temperaturas do solo foram monitoradas por meio de sondas térmicas em profundidades de 0,05; 0,20 e 0,50 m. Fluxímetros de calor mediram esta variável em níveis de profundidade em 0,05 e 0,20 m. A umidade volumétrica do solo na camada superior de 0,30 m foi medida por sensor de sonda dupla por Reflectometria no Domínio do Tempo (TDR) em cada sitio. Foram feitas analises considerando as respostas do solo durante o período seco e chuvoso local, nestes três ecossistemas representativos do leste da Amazônia. Estimativas de difusividade térmica aparente do solo foram feitas pelos métodos da amplitude e da fase usando os dados de propagação do pulso diário de calor nesses solos. Os resultados mostraram valores bem diferentes, porém,no primeiro método pareceu mais confiável e adequado para o modelamento numérico. Como esperado, considerando a sua pouca cobertura vegetal, as temperaturas dos solos nos níveis superficiais, apresentaram grandes variações na pastagem e na área agrícola. Inesperadamente, as temperaturas na profundidade de 0,5 m abaixo da floresta mostraram maiores variações de amplitude que as profundidades de 0,20 e 0,05 m. O modelamento numérico das variações temporais da temperatura, em função da profundidade, para cada solo foi feito através do método harmônico Os resultados mostraram que o primeiro harmônico representou mais de 90% da variação total observada do pulso diário da temperatura da pastagem e área agrícola em 0,2 e 0,05 m de profundidade. Performance similar do modelamento foi observada na floresta nos níveis de 0,05 e 0,20 m. A magnitude dos fluxos de calor abaixo da pastagem e área agrícola atingiram valores seis vezes maiores que aqueles observados sob a floresta. Os resultados mostraram que, para a camada do solo superior de 0,30 m, a umidade volumétrica do solo sob a floresta é maior que sob os outros ecossistemas estudados neste trabalho. Este resultado é devido aparentemente; à proteção da floresta contra a evaporação da superfície do solo. Uma análise do comportamento sazonal e diário das temperaturas e umidade solos em resposta à radiação solar e precipitação é apresentada. Estudos de caso da taxa de perda da umidade do solo depois de significativa recarga de água por eventos de precipitação, também foram analisados. Algumas estimativas diárias de diminuição de água e recarga durante a noite e madrugada por subida de água de camadas subjacentes para a camada de 0.30 m foram feitas. Este trabalho analisou a maior serie temporal dos dados de temperatura e umidade dos solos coletados com alta freqüência de amostragem disponível até o momento, para o leste da Amazônia. Foi possível caracterizar as diferenças dos regimes destas variáveis físicas, abaixo de três ecossistemas importantes desta região. Estudos futuros dos minerais e materiais orgânicos nestes solos, bem como dos índices de área foliar e da biomassa das coberturas vegetais desses ecossistemas, melhoraria a compreensão dos regimes descritos neste trabalho.
Abstract: Soils temperature and moisture are variables whose knowledge is required to Determine the energy and water budgets in the biosphere. The thermal and hydric regimes of soils beneath each ecosystem, present considerable variations, according to their mineralogy, the local climate and vegetation. In this context, soil temperatures and moistures were measured under three ecosystems existing over the eastern portion of the Amazon Region, namely: native forest (Caxiuana's National Forest, 01° 42' 30" S and 51° 31' 45" W), pasture area (Soure, 00° 43' 25" S and 48° 30' 29" W) and cultivated area (Igarape-Acu, 01° 07' 59" S and 47° 36' 55" W). Field data at the forest and pasture sites were collected between December, 2001 and February, 2005; while at the cultivated area, the monitoring was limited to the August, 2003 to February, 2005, period. These observations of soil physical variables were analyzed taken into consideration the simultaneously measured meteorological variables such as the incoming solar radiation flux and pluviometric precipitation, which directly impacted the soil variables at each site selected for study. The soil temperatures were monitored by means of thermal sondes at 0.05, 0.2 and 0.5 m depths. Heat fluximeters, measured heat flux at 0.05 and 0.2 m depth levels. The upper 0.3 m soil layer bulk moisture was measured by double probe Time Domain Reflectometer (TDR) sondes at each site. Analyses were made, considering the soil responses during the local dry and rainy seasons at these three representative ecosystems of eastern Amazonia. Apparent thermal diffusivity estimates were made by the amplitude and phase methods, using the daily heating pulse propagation data in these soils. The results showed quite different values. However, the first approach seemed to be more reliable and suitable to numerical modeling. As expected, considering their small vegetation cover, the soil temperatures at the upper levels, presented larger variations at the pasture and cultivated sites. Unexpectedly, the temperatures at 0.5 m depth beneath the forest showed larger amplitude variations than at 0.2 and 0.05 m depths. The numerical modeling of time variations of temperature, as function of depth, for each soil was made through the harmonic method. The results showed that the first harmonic represented over 90% of the total variation of the observed daily pulse of temperature for the pasture and cultivated areas at 0.2 and 0.05 m depths. Similar performance of the modeling was observed for the forest at 0.05 and 0.20 m levels. The magnitude of heat fluxes beneath the pasture and cultivated sites reached values six times larger than those observed beneath the soil of the forest. The results also show that, for the upper 0.30 m layer of soils, the bulk moisture beneath the forest is larger than under the other ecosystems studied in this work. This result apparently is due to the forest's protection against the soils surface evaporation. An analysis of the seasonal and daily behavior of the soils temperature and moisture in response to the incoming solar radiation and precipitation are presented. Case studies of the rate of soil moisture losses after significant water recharge by precipitation events were also analyzed. Some estimates of daily water depletion and even, night recharge of moisture by rising water from lower layers to the 0.30 m layer were made. This work analyzed the largest time series of soil temperature and moisture data taken at high sampling rates, available so far, for eastern Amazonia. It was possible to characterize the differences of these physical variables regimes, beneath three important ecosystems in this Region. Further studies of the minerals and organic materials in these soils, as well as the foliar area and biomass indexes of their vegetation covers, would improve the comprehension of the regimes described in this work.
Palavras-chave: Floresta Nacional de Caxiuanã - PA
Pará - Estado
Amazônia brasileira
Climatologia
Umidade
Temperatura
Solos
Propriedade térmica do solo
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::METEOROLOGIA::CLIMATOLOGIA
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::METEOROLOGIA::METEOROLOGIA APLICADA
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Pará
Museu Paraense Emílio Goeldi
Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
Sigla da Instituição: UFPA
MPEG
EMBRAPA
Instituto: Instituto de Geociências
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:Dissertações em Ciências Ambientais (Mestrado) - PPGCA/IG

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