dissertação
Monitoramento e modelagem da interceptação da precipitação e da umidade do solo em fragmento de Mata Atlântica
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Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
Departamento
Departamento de Engenharia
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos
Agência de fomento
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Em virtude da influência das florestas no ciclo hidrológico, o conhecimento de
processos ecohidrológicos em remanescentes de ecossistemas ameaçados é
extremamente relevante. Embora as florestas exerçam grande importância, no
contexto ambiental, estudos sobre as relações eco - hidrológicas que envolvam
fatores edáficos, topográficos, climáticos, pedológicos e vegetativos são
praticamente inexistentes, sobretudo em ecossistemas tropicais. Sob floresta
natural, as investigações são incipientes dada a complexidade das observações em
campo e da análise espaço-tempo, pois requerem um plano amostral adequado.
Nesse sentido, objetivou-se promover um estudo detalhado da partição da
precipitação, acompanhado do monitoramento da umidade do solo (θ), para
analisar a variabilidade espaço-temporal e estabilidade temporal em um
ecossistema típico da Mata Atlântica brasileira, localizado no Sul de Minas
Gerais, sendo um remanescente de Floresta Estacional Semidecídua Montana
(FESM). Para tanto, avaliaram-se as precipitações externa (Pe), interna (Pi),
efetiva (Pef) e interna excedente (Pie), interceptação (I), escoamento pelos troncos
(Est), capacidade de armazenamento do dossel (Ad) e dos troncos (At), visando
modelar os totais diários de I no período compreendido entre set/2012 e mar/2015.
Para tanto, selecionaram-se 32 árvores em que foram instalados conjuntos de
equipamentos para o monitoramento das variáveis ecohidrológicas citadas. A
estabilidade temporal de θ foi avaliada nas profundidades (z) (0,10; 0,20; 0,30;
0,40 e 1,0 m), verificando se os indicadores de estabilidade são dependentes de z,
Pef, condutividade hidráulica do solo saturado (k0), índice de área foliar (IAF) e
índices de representação da paisagem, visando à identificação de pontos
representativos do comportamento de θ. Neste caso, foram realizadas leituras
mensais de θ nas direções x, y e no tempo, nos 32 pontos. Constatou-se que Pi e
Est apresentaram maior variabilidade em períodos chuvosos e que o número de
pontos para este monitoramento detectou as variações sazonais. A At não
apresentou correlação com a área da copa, altura, DAP e IAF, enquanto Pie
mostrou-se associada ao número de eventos, intensidade e volume de Pe,
velocidade e direção dos ventos, e IAF. Os modelos de Liu e Gash apresentaram
ajustes distintos na simulação de I, para este ecossistema e Gash subestimou em
até 21% a I com evaporação gerada pela equação de Gash (1979), além de se
mostrar instável a longos períodos de estiagem. Observou-se que Liu
superestimou I em até 11,5% com a evaporação gerada por P-M, apresentando-se
mais estável nos períodos analisados. Com base nestes resultados, recomenda-se
o modelo Gash, para a modelagem da I, em ambientes semelhantes à FESM e sob
condições normais de clima, que é uma das principais formações florestais da
região sudeste do Brasil. Constatou-se diminuição da variabilidade das estatísticas
de estabilidade nas maiores profundidades. Houve maior estabilidade temporal de θ, nas áreas mais baixas do relevo, menor nas altitudes médias e nenhuma
estabilidade nas regiões mais elevadas, concluindo-se que as características
topográficas afetam a estabilidade e a identificação de pontos estáveis. Os pontos
escolhidos para monitoramento nas profundidades diferiram em relação à sua
localização. Foi verificado que os índices de representação podem ser
incorporados, nas análises de estabilidade temporal, associando-os às
peculiaridades do solo e da floresta, auxiliando na seleção de pontos
representativos.
Abstract
Due to the influence of forests on the hydrologic cycle, the awereness of
ecohydrologic processes in remaining areas of threatened ecosystems is extremely
relevant. Although forests have great importance in the environmental context,
studies about hydrologic relationships that encompass edaphic, topographic,
climate, pedological and vegetative factors are practically nonexistent, especially
in tropical ecosystems. Under native forests, investigations are incipient due to
the complexity of field observation and to time-space analysis, for they require an
adequate sample plan. So in this sense, we aim to study the precipitation partition
in detail and monitor soil moisture (θ) in order to analyze the space-time
variability and time stability in an ecosystem located in the southern part of Minas
Gerais, typical of the Brazilian Atlantic Forest. That ecosystem is a remaining area
of the Tropical Mountain Semideciduous Forest. For examining this, we
investigated external (E), internal (IP), effective (EP), and exceedingly internal
precipitations (EIP), throughfall and stemflow, the canopy’s and the trunks’
storage capacity, aiming at modeling I’s diary totals bewteen Sept./2012 and
Mar./2015. For this, we selected 32 trees where sets of monitoring equipment were
installed in order for us to examine the aforementioned ecohydrologic variables.
The temporal stability of θ was evaluated in the depths (z) (0.10, 0.20, 0.30, 0.40
e 1.0 m), which allowed us to investigate whether the stability indicators depend
on z, EP, saturated soil’s hydraulic conductivity (k0), leaf area index (LAI) and
landscape representation indexes, aiming at indentifying representative aspects of
θ’s behavior. In this case, we interpreted θ on a monthly basis in the x and y
directions. Also, we took time reference into consideration, in the 32 spots. We
noticed that IP and TR showed greater variability in rainy seasons and that the
number of spots for this monitoring detected seasonal variations. The TSC did not
display any correlation with the canopy’s area, height, DAP and LAI, whereas the
EI could be associated with the number of events, EP’s intensity and volume, wind
speed and direction, and the LAI. Liu and Gash’s models demonstrated good
results in the simulation of I for this ecosystem. Gash underestimated I in 21%,
with evaporation generated by Gash’s (1979) equation, besides being stable in
long periods of drought. We noticed that Liu overestimated I in 11.5%, with
evaporation generated by P-M’s equation, being more stable in the drought
periods. Based on those results, we recommend the Gash model for the modeling
of I in environments similar to TMSF, which is one of the main forest formations
in Southeast Brazil. We perceived a decrease in the variability of the stability’s
statistics in the greater depths. There was greater temporal stability of θ in the
terrain’s lowest areas, less stability in medium altitudes, and no temporal stability
in the highest regions. We concluded that the topographic characteristics affect
stability and identification of stable spots. The spots chosen for the monitoring in
the depths deferred according to their location. We noticed that the representation indexes can be incorporated in the temporal stability’s analyses and be associated
with the soil’s and forest’s specificities, which helps in the selection of
representative spots.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
JUNQUEIRA JÚNIOR, J. A. Monitoramento e modelagem da interceptação da precipitação e da umidade do solo em fragmento de Mata Atlântica. 2016. 188 p. Tese (Doutorado em Recursos Hídricos)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2016.