Glauber Guimarães Cirino José Ricardo Santos de Souza Simone N. Rodrigues da Silva

1. CAXIUANÃ’S FOREST CANOPY INFLUENCE ON THE HEAT FLUXES BETWEEN THE SOIL AND THE ATMOSPHERE INFLUÊNCIA DO DOSSEL DA FLORESTA DE CAXIUANÃ NOS FLUXOS DE CALOR ENTRE O SOLO E A ATMOSFERA Glauber Guimarães Cirino José Ricardo Santos de SouzaSimone N. Rodrigues da Silva

2. 1. INTRODUÇÃO Um problema climatológico da mais alta importância, associado a processos de transporte turbulento na atmosfera, consiste na avaliação da influência que as florestas exercem sobre o clima. Estas influências, originam-se da relativa obstrução oferecida pelas copas das árvores aos fluxos verticais de energia entre a atmosfera e a superfície da terra, Smith (1975).

3. 2. OBJETIVOS • O efeito da superfície rugosa de floresta no comportamento dos fluxos de calor, abaixo e acima do dossel médio; • A existência ou não de acoplamento dos fluxos de calor entre as 2 (duas) camadas estudadas – 8 a 30 e 30 a 52 metros de altura, em meses representativos dos períodos seco e chuvoso, separados anualmente pela chegada da - ZCIT - sobre a floresta de Caxiuanã. • Desenvolver metodologia que possa preencher as lacunas de dados deixado pelo método de vórtices turbulentos, quando utilizado por um longo período de tempo.

4. 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1. localização e clima • Caxiuanã - (latitude 01° 42’ e 30” S e longitude 51° 31’ e 45” W); • Essa reserva é constituída, em 80 % de sua área por floresta densa de terra firme, com dossel médio de 30 m de altura, porém algumas árvores chegam a 50 m. • O clima segundo o modelo climático de Köppen é do tiopo Am, ou seja, clima tropical de monção, com breve estação seca e chuvas intensas durante o resto do ano.

5. Figura 2.1 – Mapa de localização da reserva florestal de Caxiuanã Fonte: Milênio LBA

6. 3.2. Instrumentação e coleta de dados • Os dados utilizados foram obtidos através de uma estação automática, a qual foi instalada no topo de uma torre micrometeorológica de 57 metros de altura sobre a floresta. • A temperatura do ar foi medida nos níveis de 1, 8, 16, 30, 40, 43 e 52 metros de altura acima do solo.

7. Figura 2.3 - Torre micrometeorológica • Edisol - 52 m • Radiação Solar + Precipitação Pluviométrica - 52 m • Temperatura do Ar nos níveis - 1, 8, 16, 30, 40, 43 and 52 m

8. Sistema III de coleta de dados • Imagem 7 • Anemômetro sônico R3 (Gill) no nível de 52 m. • LICOR – LI 7500 - Dióxido de Carbono (CO2) e Vapor d’água (H2O) - 52m

9. 3.3 Estimativa de fluxos de calor 3.3.1. Método das Covariâncias (medida direta) • Vantagem – • Calcula “diretamente” os fluxos de energia (calor latente, sensível, fluxo de momento e fluxo de carbono (CO2); • Opera com anemômetro sônico (alta precisão) e um analisador de gás infravermelho; • Registra micro flutuações turbulentas. • Desvantagem – • Exige sofisticados sensores de resposta rápida; • As medições, são mais exatas quando o vento, a temperatura, a umidade e o CO2 não variam muito abruptamente; • A Vegetação subjacente deve ser homogênea, situada em terreno plano de grande extensão.

10. O método das covariâncias (Correlação Turbulenta), o qual oferece medição direta dos fluxos turbulentos, ainda traz a possibilidade de sua ampla utilização, discutível, com defensores como McNEIL e Shuttleworth (1975) e opositores moderados como Spittlehouse e Black (1979). • Apesar de calcular diretamente os fluxos, o método exige sofisticados sensores de resposta rápida para registrar flutuações turbulentas, o que vem dificultando sua larga aplicação.

11. 3.3.1. Método do Gradiente (medida indireta) • Vantagem – • Calcula fluxos de energia sem a necessidade de sensores de resposta rápida; • Podem ser utilizados para preencher lacunas de dados deixados pelo método das covariâncias; • Os fluxos de energia podem ser estimados em mais de uma camada. • Desvantagem – • Não é muito indicado para estimar fluxos turbulentos em condições muito estáveis na camada superficial; • A interação de ondas de gravidade com a turbulência tornam o método do gradiente inadequado para estimativa de fluxos de momento.

12. 3.3.2.1. Equações utilizadas

13. Table 2.1 – Average bi hourly values of the sensible heat and specific humidity conductances. Dry and Rainy periods, Caxiuanã forest-PA-Brazil.

14. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO4.1. Temperatura do ar (período chuvoso e menos chuvoso) • Na comparação entre as duas estações estudadas,os perfis verticais de temperatura do ar se conservam bem semelhantes, com gradientes térmicos menores na estação chuvosa. Isso ocorre basicamente durante os dias e as noites. • Porém, ao longo dos dias da estação chuvosa, na camada de 16 a 30 m, quase não houve gradiente térmico, ou seja, os níveis de 16 e 30 m apresentaram temperatura praticamente iguais, entretanto, na estação seca o nível de 16 m se mostrou bem mais aquecido que o nível de 30 m, com gradiente térmico aproximado de 2 °C, nessa camada.

16. Figura 3.1 c – Médias horárias das temperaturas do ar em 7 níveis de altura acima do solo, na floresta de Caxiuanã. Agosto de 2005.

17. Figura 3.1 c – Médias horárias das temperaturas do ar em 7 níveis de altura acima do solo, na floresta de Caxiuanã. Agosto de 2005.

18. Figura 3.1 c – Médias horárias das temperaturas do ar em 7 níveis de altura acima do solo, na floresta de Caxiuanã. Agosto de 2005.

19. Figura 3.2 - Gradientes médios de temperatura do ar na floresta de Caxiuanã. Períodos: diurno (06 – 18h) e noturno de (19 – 06h), chuvoso (abril de 2005) e menos chuvoso (agosto de 2005).

30. 4.2 Fluxos de calor estimado (método do gradiente) Os fluxos de calor nos dois períodos e nas duas camadas analisadas se mostraram relativamente próximos dos valores obtidos pelo edisol.

31. Figura 3.4 c - fluxos de calor latente médios horários estimados pelo método do gradiente em 2 camadas e medido pelo edisol em 52 m de altura. Abril de 2005.

32. Figura 3.4 d - fluxos de calor latente médios horários estimados pelo método do gradiente em 2 camadas e medido pelo edisol em 52 m de altura. Agosto de 2005.

33. Figura (3.4a) - fluxos de calor sensível médios horários estimados pelo método do gradiente em 2 camadas e medido pelo edisol em 52 m de altura. Abril de 2005.

34. Figura (3.4b) - fluxos de calor sensível médios horários estimados pelo método do gradiente em 2 camadas e medido pelo edisol em 52 m de altura. Agosto de 2005.

35. 4.3. Saldo de Radiação incidente – Rn (ondas curtas) • Conforme a Figura 4a e 4b, observou-se através da média do saldo de radiação incidente e média dos fluxos de calor, que o saldo de radiação foi superior a soma dos fluxos (calor latente e sensível) das camadas nos dois períodos (seco e chuvoso). Na comparação desses fluxos com o saldo de radiação, a soma de FH e FLE nos períodos estudados chega a 90% de todo o saldo de radiação incidente.

36. Figura (3.5a) – Saldo da radiação incidente em (ondas curtas) e soma dos fluxos de calor medido pelo edisol e estimado pelo método do gradiente na floresta de Caxiuanã. Estação chuvosa (abril de 2005).

37. Figura (3.5b) – Saldo da radiação incidente em (ondas curtas) e soma dos fluxos de calor medido pelo edisol e estimado pelo método do gradiente na floresta de Caxiuanã. Estação menos chuvosa (agosto de 2005).

38. Figura (3.6a) - Distribuição percentual da energia em Caxiuanã. Abril /2005.

39. Figura (3.6b) - Distribuição percentual da energia em Caxiuanã. Agosto /2005.

40. 5. CONCLUSÕES • Gradientes verticais de temperatura e fluxos de calor (sensível e latente), tem comportamento distintos e freqüentemente divergente; • Durante as hora de radiação solar diária o dossel da floresta comporta-se como uma superfície conversora da radiação incidente em calor

41. 5. CONCLUSÕEScont... • Durante a noite o dossel se resfria e passa a receber calor tanto do solo como do ar, acima do mesmo. Esse efeito é menos notável nas horas de dia claro no período chuvoso. • Os resultados sugerem que se deva dar mais atenção nos processos de trocas energéticas por fluxos de calor, em vegetação de alto porte (floresta), entre o solo e atmosfera.

42. AGRADECIMENTOS • Esta pesquisa esta sendo financiada pelo CNPq / Instituto Milênio (Processo 420199/2005-5) e pela SECTAM / PRONEX. • Os autores agradecem a todos os participantes do Experimento CiMeLa, em particular ao Dr. Leonardo Deane de Abreu Sá, e ao MPEG que proporcionou todas as facilidades para o bom andamento deste Experimento.

43. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS • SÁ, L. D. DE ABREU. Um estudo sobre a estrutura do vento acima da savana tropical. 1982. 108 p. São José dos Campos, SP: INPE. Dissertação (Mestrado em Meteorologia) - Instituto Nacional de Pesquisas Especiais. • ARRUDA, J. C. (2006). Aplicação de três metodologia para estimar o fluxo de calor latente em floresta de transição. n.3b, v.21 (Especial LBA), 233-240. • AVISSAR, R. (1991). A statistical-dynamical approach to parametrize subgrid-scale land-surface heterogeneity in climatae models. Surveys in Geophysics, v.12, p.155-178. • AYOADE, J. O. (2006). Introdução à climatologia para os trópicos (11 ed.). (A. Christofoletti, Ed., & M. J. Santos, Trad.) Rio de Janeiro, RJ, Brasil: Bertrand Brasil. 

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