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161616
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS
INSTITUTO DE CIÊNCIAS ATMOSFÉRICAS – ICAT
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM METEOROLOGIA
ITALO RAMON JANUARIO
Impacto da substituição da mata atlântica alagoana por cana-de-açúcar no
albedo
Maceió, AL
Fevereiro, 2018
ITALO RAMON JANUARIO
Impacto da substituição da mata atlântica alagoana por cana-de-açúcar no albedo
Dissertação de Mestrado apresentado ao programa
de
Pós-Graduação
em
Meteorologia
da
Universidade Federal de Alagoas como requisito
parcial para a obtenção do grau de Mestre em
Meteorologia
Orientador Prof. Dr. Marcos Antônio Lima Moura
Maceió, AL
Fevereiro, 2018
Catalogação na fonte
Universidade Federal de Alagoas
Biblioteca Central
Bibliotecária Responsável: Janis Christine Angelina Cavalcante – CRB: 1664
J33i
Januario, Italo Ramon.
Impacto da substituição da mata atlântica alagoana por cana-de-açúcar no
albedo / Italo Ramon Januario. – 2018.
80 f. : il.
Orientador: Marcos Antônio Lima Moura.
Dissertação (mestrado em Meteorologia) – Universidade Federal de Alagoas.
Instituto de Ciências Atmosféricas. Maceió, 2018.
Bibliografia: f. 69-80.
1. Micrometeorologia. 2. Microclima – Alagoas. 3. Radiação solar incidente. 4.
Balanço de radiação. 5. Albedo. I. Título.
CDU: 551.521.14 (813.5)
DEDICATÓRIA
“Aos meus pais (Conceição de Maria e Carlos Albedo) e a meu irmão
(Vinícius) que mesmo aos prantos me deram carinho, apoio e
ensinamentos para que eu pudesse derrubar os próprios muros e
chegar até essa etapa da minha vida.”
AGRADECIMENTOS
Agradeço, em primeiro lugar, a Deus por ter me concedido a benção de ter conseguido
chegar até aqui, por sempre me dar força e coragem diante das dificuldades, por me conceder
sabedoria para tomar todas as decisões e agir sempre de consciência limpa e por sempre
iluminar o meu longo caminho. Deus seja louvado!
À minha família, por acreditar e investir em mim, principalmente minha querida mãe,
por seu imenso carinho, bondade, afeto, carinho, amor, principalmente muito amor, por
sempre me incentivar a seguir em frente. Te amo muito mãe.
Ao meu querido paizinho avô, por sempre acreditar em mim, me dar bons conselhos e
por sempre, sempre ser um verdadeiro pai.
À minha 2ª mãe Zezé, por sempre confiar em mim e sempre querer o meu melhor, nos
momentos bons e ruins.
Ao meu tio Eduardo, que sempre me ajudou em tudo que pôde.
Ao meu querido irmão e orgulho Vinícius, por sempre me ajudar nos afazeres de casa,
bem como ir à feira nos domingos só para eu ficar estudando, e por continuar estudando e
vencendo em sua própria vida.
À minha equipe de curso de graduação, “T.R.A.G.I.” Tácila Rayene dos Santos
Marinho, Raudielle Ferreira dos Santos, Assistone Costa de Jesus e Givago Lopes Alves, que
me ensinaram algo fundamental para minha estadia em Maceió: Não é preciso estar perto para
estar junto, e sim do lado de dentro. Se hoje cheguei até aqui, foi com a ajuda de cada um de
vocês.
Aos meus amigos de São Luís, em especial Samara Dias, Jesyara, Jéssica, Lenilton e
Fernanda. Mesmo de longe, vocês me deram força e sempre torceram para que eu pudesse
chegar até aqui. Meus sinceros agradecimentos.
Aos bons amigos que fiz em Maceió, em especial Aline, Loice, Diogo, Anderson,
Yure e Osmar. Vocês fizeram parte de tudo isso. Sei que posso contar com cada um de vocês.
Ao Instituto de Ciências Atmosféricas - ICAT, pela oportunidade da realização do
curso e a todo corpo docente, pelos conhecimentos transmitidos durante todos esses anos.
Aos meus amigos da UFAL, em especial Bruno, Geiza, Matheus, Lucas, Ismael,
Silvania e Osmar.
À equipe do Laboratório de micrometeorologia do ICAT, em especial Jeová, Misael,
Filipe e Rafael, pela ajuda no desenvolvimento desta dissertação.
Ao meu orientador, professor Marcos Antônio Lima Moura, pela orientação e
principalmente por ter me dado à chance de realizar este trabalho.
RESUMO
A Mata Atlântica atualmente é considerada como a área de vegetação nativa mais devastada
do Brasil. É um dos cinco biomas com maior diversidade do mundo. Estudos sobre
microclima de florestas tropicais auxiliam na compreensão de como esse bioma vem sofrendo
com as mudanças climáticas. Radiação solar é toda radiação eletromagnética proveniente do
sol que atinge o planeta, sendo considerada a principal fonte de energia para muitos processos
físico-químicos e biológicos que ocorrem no sistema Terra-Atmosfera. O albedo é definido
como a razão entre o fluxo de radiação refletido por uma superfície em todas as direções e o
fluxo incidente sobre ela. É fundamental um estudo detalhado de como o albedo varia no
espaço e no tempo, sua influência no clima e na dinâmica da vegetação, pois com o aumento
ou diminuição do albedo, ocorre um desequilíbrio energético e radiativo na superfície da terra.
O objetivo geral deste trabalho é analisar a variabilidade do albedo com a substituição da mata
Atlântica por cana-de-açúcar no Estado de Alagoas, assim como estudar as possíveis
alterações que a mudança de cobertura vegetal pode provocar no microclima local quanto ao
balanço de energia. A área de estudo compreende dois sítios experimentais, sendo um numa
Floresta Ombrófila Aberta com transição para Floresta Estacional Semidecídua e o outro no
meio de um canavial da Usina Utinga Leão. Na Mata, utilizou-se dados referentes ao período
de janeiro a dezembro/2014, porém, os dados de radiação solar e albedo no Canavial são
referentes ao período de rebrota e desenvolvimento da cultura até a fase da colheita, de janeiro
a outubro/2014. A medição dos dados experimentais de Radiação Solar Global (Rg) e albedo
superficial (α) foram feitas por meio de piranômetros instalados nas estações
micrometeorológicas na floresta e no canavial. Nas duas estações, as medições foram
realizadas a cada 20 segundos por dataloggers CR10X e suas médias armazenadas a cada 10
minutos. Na coleta dos dados de albedo, utilizaram-se dois piranômetros com suas cúpulas
voltadas para baixo. Foram utilizados dados de acumulado pluviométrico de 10 minutos para
o Canavial, cedidas e mensuradas pela estação automática agrometeorológica do Centro de
Ciências Agrarias da Universidade Federal de Alagoas (CECA/UFAL); Normais
climatológicas referentes a Coruripe e Maceió (pontos mais próximos aos respectivos sítios)
disponibilizadas pelo Instituto Nacional de Meteorologia – INMET. Após a consistência dos
dados, foram calculadas as médias horárias, diárias, mensais e anuais dos valores de albedo.
Posteriormente, calculou-se o ângulo zenital (Z) e o índice de transmitância atmosférica (Kt)
para verificar a relação destes com o albedo. O albedo da mata foi, em média, (15,2%) e do
canavial (23,2%). Tanto na mata quanto no canavial, na estação chuvosa (maio a agosto) e de
transição (chuvoso-seco), os períodos com maior ocorrência de chuva são no turno matutino e
noturno, sendo a chuva mais duradoura na mata, e logo, menos intensa. Na estação chuvosa, o
albedo da mata foi, em média, 14,8% e na estação seca 15,4%. Para o canavial, na estação
chuvosa, a média do albedo foi 22,3% e 24,9% para a estação seca. O albedo da mata foi, em
média, (15,2%) e do canavial (23,2%). Nota-se um aumento no albedo de 34,5% quando
substitui a floresta por cana-de-açúcar.
Palavras-chave: Micrometeorologia, Radiação Solar Incidente, Balanço de Radiação.
ABSTRACT
The Atlantic Forest today is considered the most devastated native vegetation area in Brazil.
It’s one of the five most diverse biomes in the world. Studies on the tropical forests
microclimate help to understand how this biome has been suffering from climate change.
Solar radiation is all electromagnetic radiation coming from the sun that reaches the planet,
considered the main source of energy for many physical-chemical and biological processes
that occur in the Earth-Atmosphere system. The albedo is defined as the ratio of the flux of
radiation reflected by a surface in all directions and the flux incident on earth. A detailed
study of how albedo varies in space and time, its influence on climate and vegetation
dynamics, because with the increase or decrease of the albedo, there is an energy and radiative
imbalance on the surface of the Earth. The general objective of this work is to analyze the
albedo variability with the substitution of the Atlantic forest for sugarcane in the state of
Alagoas, as well as to study the possible variation that the vegetation change cover can cause
in the local microclimate as to the energy balance. The study area comprehend two
experimental sites, one in an Open Ombrophylous Forest with transition to Semideciduous
Seasonal Forest and the other in the middle of a cane field of the Utinga Leão Plant. Data
from January to December / 2014, however, the data of solar radiation and albedo in the
Canavial are related to the period of regrowth and development of the crop until the harvest
phase, from January to October / 2014. The measurement of the experimental data of Global
Solar Radiation (Rg) and surface albedo (α) were made using pyranometers installed in the
micrometeorological stations in the forest and in the cane field. In the two stations, the
measurements were performed every 20 seconds by CR10X dataloggers and their averages
stored every 10 minutes. In the albedo data collection, two pyranometers were used with their
domes facing downwards. In the albedo data collection, two pyranometers were used with
their domes facing downwards. Ten - minute rainfall data were used for Canavial, yielded and
measured by the automatic agrometeorological station of the Agrarian Sciences Center of the
Federal University of Alagoas (CECA/UFAL); Climatic norms referring to Coruripe and
Maceió (points closest to the respective sites) made available by the National Institute of
Meteorology - INMET. After data consistency, the hourly, daily, monthly and annual
averages of the albedo values were calculated. Subsequently, the zenith angle (Z) and the
atmospheric transmittance index (Kt) were calculated to verify their relationship with the
albedo. The forest albedo was, on average, (15.2%) and sugarcane (23.2%). In rainforest and
rainy season (May to August) and transition (rainy-dry), the periods with the highest
occurrence of rain are in the morning and at night, with the rain being the longest in the forest,
intense. In the rainy season, the albedo of the forest was, on average, 14.8% and in the dry
season 15.4%. For canevial, in the rainy season, the average of the albedo was 22.3% and
24.9% for the dry season. The forest albedo was, on average, (15.2%) and sugarcane (23.2%).
There is an increase in the albedo of 34.5% when it replaces the forest with sugarcane.
Key Words: Micrometeorology, Incident Solar Radiation, Radiation Balance.
LISTA DE FIGURAS
Figura 01 - Localização geográfica dos sítios experimentais..............................................
30
Figura 02 - Vista a partir da superficie da torre micrometeorológica de 26 metros de
altura
instalada
dentro
da
mata
31
Atlântica........................................................................................
Figura 03 - Vista a partir da superficie da Estação Meteorológica Automática (EMA)
localizada
dentro
do
Canavial
da
Usina
Utinga
32
Leão............................................................
Figura 04 - Normais climatológicas de precipitação Alagoas. Fonte: SEMARH-AL,
2003....................................................................................................................................
33
Figura 05 - Layout das estações micrometeorológicas utilizadas no experimento.............
34
Figura 06 - Acumulado pluviométrico mensal mm (ChuvaM) e (ChuvaC) e Normais
Climatológicas (mm) na Mata (NormalM) e Canavial (NormalC) no período
experimental.........................................................................................................................
40
Figura 07 - Variação temporal do total horário acumulado pluviométrico (mm) na a)
Mata
e
b)
no
Canavial...................................................................................................................
42
Figura 08 - Ciclo anual médio horário da Radiação Solar no topo da atmosfera (Ro)
(W.m-2)
na
Mata
a)
e
no
Canavial
b)............................................................................................
44
Figura 09 - Variação Mensal-horária da Radiação Solar Global (Rg) acima do dossel da
Mata, em W.m-²...................................................................................................................
47
Figura 10 - Variação Mensal-horária da Radiação Solar Global (Rg) abaixo da superfície 49
da Mata, em W.m-²..............................................................................................................
Figura 11 - Variação Mensal-horária da Radiação Solar Global (Rg) no canavial, em
W.m-²..................................................................................................................................
50
Figura 12 - Relação entre Radiação Solar Global média (Rg) em W.m-² e ângulo Zenital
médio (Z) nos dois sítios experimentais (Mata e Canavial) no período experimental......... 52
Figura 13 - Ciclo médio horário do Índice de Transmitância Atmosférica (Kt) na a) Mata
e b) no Canavial................................................................................................................... 56
Figura 14 - Variação mensal-horária do albedo (α) no topo da superfície da Mata, em %.
58
Figura 15 - Variação horária do albedo (α) em %, no topo da superfície da Mata no a)
Período chuvoso e b) período seco......................................................................................
60
Figura 16 - Variação Mensal-horária do albedo (α) abaixo da superfície da Mata, em %..
62
Figura 17 - Variação mensal-horária do albedo (α) no canavial, em %............................... 64
Figura 18 - Variação horária do albedo (α) em %, no canavial, no a) Período chuvoso e
b)
período
seco..........................................................................................................................
66
Figura 19 - Relação entre o albedo médio horário anual em % e o ângulo zenital médio
(°) na Mata e no Canavial, no período experimental...........................................................
68
Figura 20 - Relação entre o albedo médio horário em % e o ângulo zenital médio (°) na
Mata e no Canavial, na estação seca....................................................................................
69
Figura 21 - Relação entre o albedo médio horário em % e o ângulo zenital médio (°) na
Mata e no Canavial, na estação chuvosa..............................................................................
70
LISTA DE TABELAS
Tabela 01- Albedo para alguns tipos de superfícies........................................................
25
Tabela 02 - Índice de Transmissividade Atmosférica (Kt)..............................................
37
Tabela 03 - Determinação do total de dias e suas coberturas para os dois sítios
experimentais....................................................................................................................
53
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
CECA
Centro de Ciências Agrárias
CONAB
Companhia Nacional de Abastecimento
Dn
Dia Juliano
EMA
Estação Meteorológica Automática
EMBRAPA
Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
GCM
Circulação Geral da Atmosfera
IAF
Índice de Área Foliar
IBF
Instituto Brasileiro de Florestas
ICAT
Instituto de Ciências Atmosféricas
INMET
Instituto Nacional de Meteorologia
INPE
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
IV
Radiação Infravermelha
Kt
Índice de Tramissividade Atmosférica
La
Radiação De Onda Longa Proveniente Da Atmosfera
Lt
Radiação De Onda Longa Emitida Pela Superfície Terrestre
MMA
Ministério do Meio Ambiente
MTA
Mata Atlântica
NEB
Nordeste Brasileiro
PAR
Radiação Fotossinteticamente Ativa
PIB
Produto Interno Bruto
Rg
Radiação Solar Global
Rg_in
Radiação Incidente
Rg_r
Radiação Refletida
Rgα
Radiação Solar De Ondas Curtas Refletida Pela Superfície
RIDESA
Rede Interuniversitária para Desenvolvimento do Setor
Sucroalcooleiro
Rn
Saldo de Radiação
Ro
Radiação Solar no Topo da Atmosfera
ROC
Radiação de Ondas Curtas
ROL
Radiação de Ondas Longas
RPPN
Reserva Particular do Patrimônio Natural
SEMARH
Secretaria de Estado do Meio Ambiente e dos Recursos
Hídricos
SF
Sistemas Frontais
UFAL
Universidade Federal de Alagoas
UV
Radiação Ultravioleta
Z
Ângulo Zenital
ZCAS
Zona de Convergência do Atlântico Sul
ZCIT
Zona de Convergência Intertropical
LISTA DE EQUAÇÕES
Equação
Descrição
1
Cálculo do fluxo líquido de energia ou saldo de radiação
2
Cálculo do albedo
3
Cálculo dos valores do ângulo zenital (Z)
4
Cálculo da Declinação Solar
5
Cálculo do Ângulo horário
6
Cálculo do Índice de Transmissividade
7
Cálculo da Estimativa da Ro Diária
8
Cálculo do Ângulo horário
9
Cálculo da Radiação no topo da atmosfera
10
Cálculo do raio vetor da órbita terrestre
LISTA DE SÍMBOLOS
α
Albedo
%
Percentagem
°
Grau
Φ
Latitude
δ
Declinação Solar
h
Ângulo Horário
<
Menor que
>
Maior que
λ
Comprimento de Onda
μm
micrometro
K
Kelvin
CO2
Dióxido de Carbono
H2O
Vapor d’água
O3
Ozônio
km²
Quilômetros quadrado
mm/ano
Milímetros ano-¹
mm/mês
Milímetro mês-¹
W.m-²
Watts por metro quadrado
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 16
2. REVISÃO DE LITERATURA ......................................................................................... 18
2.1
Mata Atlântica .............................................................................................................. 18
2.2
Cana-De-Açúcar ........................................................................................................... 19
2.3
Radiação Solar .............................................................................................................. 21
2.4 Albedo (𝛂) .......................................................................................................................... 24
2.5 Ângulo Zenital (Z) .............................................................................................................. 28
2.6 Indice de Transmissividade Atmosférica (Kt) .................................................................... 28
3. METODOLOGIA ............................................................................................................. 30
3.1 Área de estudo .................................................................................................................... 30
3.1.1 Área de Floresta ............................................................................................................... 30
3.1.2 Área de Canavial ............................................................................................................. 31
3.2 Precipitação da região......................................................................................................... 32
3.3 Dados .................................................................................................................................. 34
3.3.1 Parâmetros mensurados ................................................................................................... 34
3.3.2 Processamento dos dados ................................................................................................ 35
3.3.3 Parâmetros Calculados .................................................................................................... 36
3.3.3.1 Albedo .......................................................................................................................... 36
3.3.3.2 Ângulo Zenital (Z) ........................................................................................................ 36
3.3.3.3 Índice de Transmissividade Kt ..................................................................................... 37
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ...................................................................................... 38
4.1 Precipitação ........................................................................................................................ 38
4.2 Radiação Solar Global (Ro) no Topo da Atmosfera........................................................... 43
4.2.1 Estimativa da Radiação Solar Global (Ro) no Topo da Atmosfera ........................... 43
4.3 Radiação Solar Global (Rg) ................................................................................................ 45
4.3.1 Radiação Solar global (Rg) acima da superfície da Mata ............................................... 45
4.3.2 Radiação Solar global (Rg) abaixo da superfície da Mata .............................................. 47
5.3.3 Radiação Solar Global (Rg) no Canavial ........................................................................ 48
5.3.4 Relação da Radiação Solar Global com o Ângulo Zenital (Z) ....................................... 50
5.3.5 Índice de Transmitância Atmosférica (Kt) ...................................................................... 51
5.4 Albedo ................................................................................................................................ 55
5.4.1 Albedo acima da superfície da Mata ............................................................................... 55
5.4.2 Albedo horário acima da superfície da Mata ................................................................... 56
5.4.3 Albedo abaixo da superfície da Mata .............................................................................. 58
5.4.4 Albedo no Canavial ......................................................................................................... 60
5.5.5 Albedo horário do Canavial ............................................................................................. 62
5.5.6 Relação do albedo com Ângulo Zenital .......................................................................... 64
6. CONCLUSÕES ................................................................................................................ 68
REFERÊNCIAS.................................................................................................................... 69
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16
1. INTRODUÇÃO
A Mata Atlântica (MTA) é a segunda maior floresta tropical e considerada a segunda
maior floresta pluvial tropical do continente americano (TABARELLI et al., 2005). Além de
ser considerada uma das regiões mais ricas do mundo em biodiversidade e significativo
sumidouro de carbono, controla o equilíbrio climático. Seu território vai desde o equatorial
úmido ao clima temperado, da altitude de 0 até 2.900 m. De acordo com o relatório técnico
divulgado pela fundação SOS Mata Atlântica (2015), restam menos de 12% de Mata Atlântica
no Brasil, estimada em 1,5 milhões de Km².
De acordo com o Ministério do Meio Ambiente (MMA), além dessa floresta ser uma
das regiões mais ricas do mundo em biodiversidade, apresenta fundamental importância para
mais de 120 milhões de brasileiros que vivem em seu domínio. Esta floresta representa cerca
de 70% do PIB brasileiro, devido a importantes serviços ambientais. Classificada como a 2ª
floresta mais ameaçada do planeta e enquadrada entre os Hotspots pela Organização
Conservacional International (2011), a MTA possui em seus domínios mais de 15.700
espécies de plantas das quais por volta de 7.100 apresentam algum grau de endemismo. No
entanto, toda essa biodiversidade vem sofrendo com ações antrópicas (desmatamento) para
dar lugar a produção agrícola, como por exemplo, a cana-de-açúcar.
Atualmente, a cultura da cana-de-açúcar desempenha papel de extrema importância
para a economia do Brasil, hoje um dos maiores produtores mundiais, com 8,36 milhões de
hectares de área cultivada e produção de 558 milhões de toneladas de colmo (SIMÕES et al.
2015). Além disso, vem apresentando aumento ano após ano, em decorrência da entrada de
novas unidades industriais. O Brasil ocupa mais de 40% do mercado internacional de
produção de cana-de-açúcar, e a demanda externa vem impulsionando sua expansão por causa
do alto crescimento da população mundial e também referente ao aumento do consumo em
países em desenvolvimento, o que faz com que o Brasil cresça ainda mais suas áreas de
plantio de cana-de-açúcar, ou seja, desmatamento para obter novas áreas de plantio. Portanto,
o estudo e a compreensão dos fenômenos físicos que ocorrem devido a uma substituição de
área vegetada apresentam como ponto de partida uma criteriosa avaliação e caracterização
mais detalhada de como ocorrem os processos envolvendo radiação solar na área vegetal,
dentre elas a mata Atlântica.
Toda essa biodiversidade depende dentre outros elementos da Radiação Solar (Rg). A
radiação solar é toda radiação eletromagnética proveniente do sol que atinge o planeta
17
(QUERINO et al., 2011). É a principal fonte de energia para muitos processos físico-químicos
e biológicos que ocorrem no sistema Terra-Atmosfera, sendo então, considerada importante
variável meteorológica para vários estudos (BORGES, 2010). Wagner et al. (2017), estudando
radiação solar na Floresta Amazônica, validou a hipótese de que, na determinada região é o
aumento da radiação solar e não a falta ou abundância de água o fator determinante para o
enverdejamento da floresta, pois na maior parte da Amazônia, as plantas quase nunca sofrem
de estresse hídrico, já que sempre existe água suficiente, mesmo na estação seca. Essa
alteração na coloração da floresta influencia no albedo superficial.
O albedo (α) é definido como a razão entre o fluxo de radiação refletida por uma
superfície em todas as direções e o fluxo incidente sobre ela. Este é importante por
praticamente todos os processos de ordem física, química e biológica, tais como o balanço de
energia, evapotranspiração, fotossíntese e respiração que ocorrem nos diversos ecossistemas
terrestres. É fundamental um estudo detalhado de como o albedo varia no espaço e no tempo,
sua influência no clima e na dinâmica da vegetação, pois com o aumento ou diminuição do
albedo, ocorre um desequilíbrio energético e radiativo na superfície da terra.
Diante deste contexto o objetivo deste trabalho é analisar a variabilidade com a
substituição de mata atlântica por cana-de-açúcar no estado de Alagoas, bem como estudar as
possíveis alterações que a mudança de cobertura vegetal pode provocar no microclima local.
18
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1
Mata Atlântica
A Mata Atlântica é uma região de grande importância global, constituída por um
conjunto de formações florestais e outros tipos de vegetação, que se estendia originalmente
por aproximadamente 1.300.000 km² em 17 estados brasileiros, além de ser considerada uma
das regiões mais ricas do mundo em biodiversidade, também é significativo sumidouro de
carbono, controlando o equilíbrio climático (SEEHUSEN et al., 2011). A MTA varia em
altitude de 0 à 2.900m e possui um clima entre 0º e 30º Sul, que varia de equatotiral úmido a
temperado (CUNHA et al., 2014).
A MTA é considerada a segunda maior floresta pluvial tropical do continente
americano, sendo que originalmente se estendia de forma contínua ao longo do litoral
brasileiro, alcançando o leste do Paraguai e o nordeste da Argentina (SANTANA et al., 2008).
Viana et al. (2016) mencionam que a maior diversidade vegetal do mundo é a brasileira, com
cerca de 55 mil espécies, sendo parte dessa riqueza principalmente a Mata Atlântica, mas nos
últimos anos vem sofrendo intenso desflorestamento, fazendo com que perca parte dessa
riqueza.
De acordo com uma publicação do Jornal da Unicamp (2015), a Mata Atlântica é
considerada uma das florestas tropicais mais ameaçadas do planeta, sendo seu território
estendido por 17 estados brasileiros, ocupando um total de 15% do território brasileiro,
especialmente na zona costeira. Em cinco séculos, no entanto, essa exuberante floresta foi
fragmentada e reduzida a menos de 8% de sua área original.
Devido à localização litorânea, a Mata Atlântica sempre foi alvo de pressão antrópica
desde o descobrimento do Brasil pelos europeus. A exploração da madeira no início do ciclo
do pau-brasil, os grandes ciclos de cana-de-açúcar, café, ouro, a atividade intensiva em
expansão da pecuária e silvicultura estão inseridos como fatores que contribuíram para a
fragmentação da floresta nativa (PRADO et al., 2008). Pinto (2007) relata que o pau-brasil,
abundante no início da colonização, faz parte da história brasileira durante o primeiro século
da colonização. Essa árvore hoje está quase extinta devido ao intenso processo de
desmatamento que ocorre. O Pau Brasil pode ser encontrado em poucos lugares, como por
exemplo, em jardins botânicos e em parques nacionais.
19
Percebe-se que o pau-brasil foi o principal alvo da extração e importação dos
exploradores europeus que colonizaram a região de domínio da Mata Atlântica e que hoje está
quase extinta. De acordo com o Instituto Brasileiro de Florestas (IBF) (2014), no nordeste
brasileiro a extinção deste bioma foi quase que total, dificultando a sobrevivência da
população local, ocasionando problemas de miséria e êxodo rural. Segundo o IBF, após a
derrubada da MTA , implantou-se a cultura da cana-de-açúcar na região Nordeste. Mais ao
sul, implantou-se a cultura do café, devastando em massa a vegetação nativa. Ainda de acordo
com o IBF, no ano de 1500, 53% do estado de Alagoas possuía área de domínio de MTA, o
que equivale a aproximadamente mais de um milhão de hectares e, segundo o Atlas dos
Remanescentes Florestais da Mata Atlântica (2015), no ano de 2012, restam cerca de 143.695
hectares de Mata Atlântica no estado de Alagoas.
2.2
Cana-De-Açúcar
A cana-de-açúcar é uma cultura produzida em larga escala e sua produção pode ser
afetada por condições climáticas. Porém, por se tratar de um monocultivo que ocupa grandes
áreas, suas relações afetam também o ambiente onde está inserida (ESTEVES et al., 2011).
A cultura da cana-de-açúcar foi inserida no Brasil logo após o seu descobrimento, com
objetivo de quebrar o monopólio francês no suprimento mundial de açúcar, oriundo das
colônias caribenhas (CANABRAVA, 2005; MARIN e NASSIF, 2013). A partir da segunda
metade do século XVI a cultura ganhou importância econômica, quando os engenhos do
nordeste brasileiro passaram a operar em Pernambuco, Bahia, Alagoas, Sergipe e Paraíba. A
sua produção de cana-de-açúcar expandiu-se para o Pará e Amazonas no século XVII onde os
engenhos foram orientados para a produção de cachaça, chegando, em seguida, ao Ceará,
Piauí e Rio Grande do Norte. Durante este período, a cultura atendia perfeitamente à
estratégia de Portugal, associando a ocupação intensa da colônia e a produção de um item
altamente lucrativo para a metrópole na Europa (CANABRAVA, 2005; MARIN e NASSIF,
2013).
O Brasil ocupa mais de 40% do mercado internacional de produção de cana-de-açúcar.
A demanda externa vem impulsionando sua expansão por causa do alto crescimento da
população mundial e também referente ao aumento do consumo em países em
desenvolvimento, destacando a Ásia, frente ao rápido crescimento da renda per capita e ao
processo de êxodo rural nesses países (MARIN e NASSIF, 2013).
20
De acordo com a Companhia Nacional de Abastecimento (CONAB, 2014), Alagoas
possuía 385,3 mil hectares de área cultivada com cana-de-açúcar que foi colhida e destinada à
atividade sucroalcooleira na safra 2014/15. Devido ao clima da região canavieira de Alagoas,
o plantio da cana-planta, ou seja, a brotação de mudas plantadas e que posteriormente sofrerá
o primeiro corte (que é denominado de plantio de inverno), tem seu início no mês de junho,
julho e agosto, se estendendo durante 15 meses (SANTOS et al., 2011). Há também o plantio
de setembro e parte de outubro, que vai até 15 de outubro. Há, ainda, áreas plantadas para
semente, que tem seu início em junho, julho, agosto e setembro e que se estende por 12 meses
para cana-soca, ou seja, a planta gerada após o corte e áreas cortadas para moagem, que tem o
seu início em setembro e outubro.
Segundo a Companhia de Abastecimento (CONAB, 2016) a safra 2015/16 cresceu
4,9% em relação à anterior e a previsão para a próxima colheita deve chegar a 691 milhões de
toneladas, um aumento de 3,8%. O estado de São Paulo permanece como o maior produtor
com 51,7% (4.687,6 mil hectares) da área plantada, seguido por Goiás com 9,8% (891,6 mil
hectares), Minas Gerais com 8,9% (808 mil hectares), Mato Grosso do Sul com 7,5% (682,3
mil hectares), Paraná com 6,8% (620,1 mil hectares). O estado de Alagoas aparece na 6ª
posição com 4,3% (386 mil hectares) e Pernambuco com 3% (276,3 mil hectares). Estes sete
estados são responsáveis por 92,1% da produção nacional.
Nos Tabuleiros Costeiros
Alagoanos, a produção da cana-de-açúcar destaca-se pelo alto nível tecnológico, tanto no
campo como na indústria (DE ABREU et al., 2013).
Araldi et al. (2010) citam que são poucos os lugares no Brasil que são privilegiados
para que ocorra o florescimento natural da cana-de-açúcar, com formação de sementes viáveis
de interesse para os programas de melhoramento genético, destacando a região litorânea de
Alagoas como área privilegiada, a qual é a base para a obtenção de novas variedades de canade-açúcar da sigla RB, a qual atende à RIDESA (Rede Interuniversitária para
Desenvolvimento do Setor Sucroalcooleiro), assim como da sigla CV, que pertence à
Canavialis. No estado de Alagoas, o florescimento inicia-se no mês de janeiro e se estende até
o final de junho (SANTOS, 2005).
A cana-de-açúcar é uma cultura de grande importância no Brasil (BARROS et al.,
2014). Entre os principais produtos extraídos dessa produção estão o álcool, o açúcar e a
energia elétrica obtida da biomassa do bagaço (OMETTO et al., 2005; BARROS et al., 2014).
Santos et al. (2012) e Milanez et al. (2015), mencionam que o etanol produzido a partir do
caldo de cana-de-açúcar (etanol de primeira geração) é, até então, o único combustível que
possui capacidade atender à crescente demanda mundial por energia renovável de baixo custo
21
e principalmente com baixo poder de poluição ambiental. Vale ressaltar que as emissões
gasosas com a queima do etanol são da ordem de 60% mais baixas se comparadas às emissões
da queima da gasolina. Vale lembrar que o CO2 emitido é reabsorvido pela própria cana.
Dentre os fatores que mais influenciam a produtividade da cana-de-açúcar, o clima é o de
maior importância, com destaque para a distribuição da precipitação durante o ano (ANDRÉ
et al., 2010). A radiação solar também é um elemento climático muito importante, visto que a
cana-de-açúcar é uma planta do tipo C4 (Plantas do tipo C4 atingem taxas máximas de
fotossíntese sobre elevadas intensidades de radiação solar, fazendo com que fixem mais CO2
por unidade de água perdida). Ou seja, quanto maior a captação de radiação solar, maior será
o acúmulo de açúcares na planta (BRUNINI, 2008).
2.3
Radiação Solar
Radiação solar é toda radiação eletromagnética proveniente do sol que atinge o planeta
(QUERINO et al., 2006; QUERINO et al., 2011). Esta é a principal fonte de energia para
muitos processos físico-químicos e biológicos que ocorrem no sistema Terra-Atmosfera,
sendo então, uma importante variável meteorológica para vários estudos (QUERINO et al.,
2006; BORGES, 2010; GUSMAO et al., 2012), dentre eles as mudanças climáticas,
necessidade hídrica de culturas, entre outros. Porém, ainda é limitada a disponibilidade de
dados medidos devido o número de estações de superfície que registram a radiação solar ser
menor em relação ao daquelas estações que com mais frequência registram, por exemplo, a
temperatura do ar e a precipitação pluviométrica.
A radiação solar é uma variável chave, pois é o principal condutor da fotossíntese,
evapotranspiração, balanços de energia de superfície, etc. Logo, as lacunas espaciais e
temporais substanciais existentes nos registros de dados meteorológicos representam uma
desvantagem para um número significativo de aplicações onde são necessários dados de
radiação solar (MILLER et al., 2008; SOUSA et al., 2008).
A radiação solar é responsável por vários processos químicos, físicos e biológicos que
vão da disposição da energia primária para todos os processos terrestres, como a fotossíntese,
importante para a reciclagem de CO2, até o desenvolvimento de sistemas meteorológicos,
provocados pelo aquecimento da superfície (SOUZA et al., 2005). Entretanto, para se estimar
a quantidade de radiação que atinge a superfície é necessário determinar a radiação incidente
no topo da atmosfera (MARTINS et al., 2014).
Os tipos de radiação podem ser classificados de acordo com o comprimento de onda (λ)
em: Radiação Ultravioleta (UV), (0,1 < λ < 0,4μm), a Radiação Visível (0,39 < λ < 0,77 μm) e
22
Radiação Infravermelha (IV) cujo λ é > 0,77μm (IQBAL, 1983). De acordo com Moura (2000),
a interação que existe entre a radiação solar e uma superfície vegetada ainda é um campo de
estudo relativamente novo e complexo. Portanto, o estudo e a compreensão dos fenômenos
físicos que ocorrem em uma área vegetada apresentam como ponto de partida uma criteriosa
avaliação e caracterização mais detalhada de como ocorrem os processos envolvendo radiação
solar na área vegetal da Mata Atlântica.
Os estudos envolvendo radiação solar são de fundamental importância, pois interferem
diretamente nos elementos meteorológicos como a evaporação, evapotranspiração,
temperatura do ar, umidade relativa (QUERINO et al., 2006). Assim, devido a questões de
energia renovável decorrentes de crises de petróleo, aquecimento global e outros problemas
ambientais, há necessidade de medições confiáveis de radiação solar de superfície. Nesse
seguimento, os estudos envolvendo radiação solar estão relacionados com planejamento
urbano, projetos arquitetônicos, áreas de produção agrícola, análises de poluição atmosférica,
estudos micrometeorológicos, energias renováveis, entre outras (STANHILL e COHEN,
2001; OLIVEIRA et al., 2002; QUERINO et al., 2006; ARBOIT et al., 2008; SOUZA et al.,
2016).
A radiação solar ao atravessar a atmosfera pode sofrer atenuação pelos fenômenos da
reflexão, absorção e difusão devido ao contato com os gases constituintes da atmosfera,
nuvens ou com partículas em suspensão. No entanto, estes fenômenos não são suficientes para
reter todo o espectro de radiação solar e um percentual atravessa a atmosfera sem qualquer
interação (radiação direta) e em conjunto com a componente difusa (seletiva e não seletiva,
dependendo das dimensões da partícula atenuante) que atinge a superfície da terra,
denominada de radiação solar global (ESCOBEDO et al., 2013).
A distribuição da radiação solar em todo o globo terrestre, estabelece os padrões de
circulação atmosférica e Oceânica e, por consequência, determinada a variação média do
clima no planeta (SOUZA et al., 2005). Antes da radiação solar incidir sobre a superfície
terrestre, esta sofre uma série de processos que a modificam. Uma parte pequena fração é
refletida pelas nuvens e difusamente espalhada pela atmosfera. Outras perdas ocorrem devido
à absorção por alguns gases como o dióxido de carbono (CO2), vapor d’água (H2O), e ozônio
(O3). Ainda assim, uma parte incide diretamente sobre a superfície da Terra, sendo uma
porção refletida e outra absorvida pela mesma (GALVÃO, 2000).
A radiação solar incidente sobre à superfície terrestre varia temporalmente devido a
elementos climáticos, como a pressão atmosférica, umidade do ar e tipo de nuvem, e a fatores
geográficos e astronômicos. (CODATO et al., 2008; ESCOBEDO et al., 2009; FURLAN et
23
al., 2012; TERAMOTO et al., 2012; SOUZA et al., 2016). No entanto, a transmissividade da
radiação solar na atmosfera depende de fatores relacionados à dinâmica atmosférica, como a
pressão atmosférica, umidade e tipo de nuvem (NIELSEN et al., 1981; SOUZA et al., 2016).
Ao longo de um ano, cerca de 47% da radiação solar chega a superfície terrestre (onde 24%
consiste de radiação solar direta e 23% de luz difusa espalhada pelas nuvens (17%) e pelo ar
(6%)). Da radiação incidente, 34% é refletida para o espaço pela atmosfera. Outros 19% são
absorvidos por esta (DIAS, 2010).
Na superfície terrestre ocorrem os processos de troca de calor e massa que são
fundamentais para que ocorra a redistribuição da umidade e calor no solo e atmosfera. Essas
trocas ocorrem devido a parte da raiação absorvida pela superfície. O restante é absorvido
pela própria superfície. Uma fração da energia absorvida é remetida como radiação termal e o
que resta desse balanço, que é o saldo de radiação (Rn), é utilizado para aquecer o solo, o ar
atmosférico, bem como promover a evaporação da água (BATISTA et al., 2011).
De acordo com Liberato (2011), o saldo de radiação é definido como sendo a energia
disponível para os processos físicos e químicos que ocorrem na interface superfícieatmosfera, caracterizando as trocas de energia que determinam o regime térmico da
atmosfera, da vegetação e do solo (LIBERATO, 2011; DE PÁDUA ANDRADE e CORRÊA,
2014). O saldo de radiação de uma superfície qualquer, durante o dia, tende a ser positivo nas
horas de brilho solar, pois os fluxos incidentes (global e atmosférico) são maiores que as
frações refletidas e emitidas. Em contrapartida, no período noturno é comum que esses
valores sejam negativos, pois o fluxo incidente passa a ser apenas atmosférico e a energia
emitida pela superfície, superior a este, e por consequência, num saldo de radiação negativo
(GEIGER, 1961; MONTEITH e UNSWORTH, 1990; PEZZOPANE et al., 1995; GALVANI
et al., 2011). Portanto, a radiação líquida é resultado do balanço que ocorre entre a radiação de
onda curta e longa próximo à superfície, a qual pode ser expressa pela seguinte equação (1):
Rn = Rg(1-𝛂) + (La - Lt)
(1)
onde Rn é o fluxo líquido de energia ou saldo de radiação, Rg é radiação solar global
incidente, Rg𝛂 é radiação solar de ondas curtas refletida pela superfície, La é a radiação de
onda longa proveniente da atmosfera, e Lt é a radiação de onda longa emitida pela superfície
terrestre, em W.m-².
A radiação de onda longa (ROL) é o fluxo de energia resultante de superfícies líquidas
e sólidas da Terra, bem como da emissão dos gases atmosféricos (MARICÉLIA et al., 2010).
24
Essa radiação emitida pela superfície terrestre e pela atmosfera está inserida no intervalo de 4
a 100μm e devido a isso é denominada de radiação de onda longa. Todos os materiais sobre a
Terra possuem temperatura mais baixa que a do Sol, de modo que a radiação que estes
emitem tem comprimentos de ondas maiores que a da radiação solar (GALVÃO, 2000;
ANDRÉ et al., 2011). Embora haja instrumentos para sua medida, a radiação de onda longa
proveniente da atmosfera é a componente do balanço de radiação mais complicada de ser
mensurada, pois estes instrumentos emitem radiação em comprimentos de onda e intensidade
comparáveis àquelas da suposta medida, o que interfere no resultado (VON RANDOW e
ALVALÁ, 2006).
O saldo de radiação de ondas curtas é definido pela diferença entre a radiação de
ondas curtas incidente na superfície terrestre e a radiação de ondas curtas que é refletida
Quantificar o saldo de radiação de ondas curtas a superfície é extremamente importante em
estudos climáticos, pois este controla a troca de energia entre a atmosfera e a superfície da
terra/oceano (QUERINO et al., 2017).
2.4 Albedo (𝛂)
O albedo ou refletância é definido como a razão entre o fluxo de radiação refletido por
uma superfície em todas as direções e o fluxo incidente sobre ela (MOURA, 2000; QUERINO
et al., 2006; KUSHARI e KONITPONG, 2011; QUERINO et al., 2013). O albedo controla
diretamente a partição da energia que fica superfície, pois representa a habilidade desta de
refletir energia em todo espectro solar (KUSHARI e KANITPONG, 2011). Devido a isso, o
albedo é responsável por praticamente todos os processos de ordem física, química e
biológica (QUERINO et al., 2013) tais como o balanço de energia, evapotranspiração,
fotossíntese e respiração (WANG et al., 2001) que ocorrem nos diversos ecossistemas
terrestres.
Para uma melhor compreensão de como ocorre o balanço de radiação global é de
extrema importância ter-se um conhecimento bem detalhado de como o albedo varia no
espaço e no tempo, sua influência no clima e na dinâmica da vegetação (LUCHT et al., 2000;
KIRSCHBAUM et al., 2011; QUERINO et al., 2013), pois com a variação do albedo, é
possível compreender como ocorre um desequilíbrio energético e radiativo na superfície da
terra (MEINANDER et al., 2008).
O albedo depende, dentre outros fatores, do tipo de vegetação, da coloração da
superfície, inclinação dos raios solares, etc. Alteração em um dos fatores anteriormente
citados irá implicar em variações e, por consequência, na temperatura da superfície, nos
25
balanços de energia por causa das mudanças nos fluxos de calor sensível e latente (PEREIRA
et al., 2009), no saldo de radiação (QUERINO et al., 2006), modificações no clima local e
global (PEREIRA et al., 2009; MORAES et al., 2004; ICHOKU e KAUFMAN, 2005).
Apesar do albedo ser considerado um parâmetro de extrema importância no balanço de
radiação de uma superfície e muito utilizado em modelos climáticos e agrometeorológicos,
tais como estimativas do fluxo de vapor d‘água e do saldo de radiação, este parâmetro nem
sempre está disponível, pois sua medida não é efetuada de forma rotineira, como ocorrem
com muitos outros parâmetros meteorológicos (LEITÃO e OLIVEIRA, 2000; LOUSADA et
al., 2012).
Os valores médios do albedo de algumas superfícies são apresentados na tabela 1.
Tabela 01 - Albedo para alguns tipos de superfícies
Superfícies
Areia branca
Solo claro
Solo escuro
Pastagens verdes
grama
Água (elevação solar = 10)
Água (elevação solar = 30)
Água (elevação solar = 50)
Algodão
Cana-de-açúcar
Milho
Florestas
Cerrado
Albedo (%)
37
27
10
10 a 20
24
34,8
6
2,5
20 a 22
(IAF alto 20) (IAF baixo 15)
16 a 23
10 a 20
Estação chuvosa (13) Estação seca
(10)
Fonte: (adaptada de VIANELLO e ALVES apud NOVAS, 2004; OLIVEIRA et al apud NOVAS, 2001)
Irvine et al. (2011), estudando uma série de simulações do modelo de circulação geral
atmosfera-oceano (GCM) para comparar três propostas de geoengenharia de albedo de
superfície: urbana, agrícola e deserto, concluíram que albedo de culturas agrícolas é
frequentemente mais elevado do que o albedo da vegetação natural. Por exemplo, a cultura de
cevada nas latitudes europeias, apresenta um albedo mais elevado (0,23) do que a floresta
decidual (0,18) (MONTEITH e UNSWORTH, 1990). Ou seja, a expansão da agricultura
historicamente levou a uma modificação das propriedades albedo da superfície da Terra
(BETTS et al., 2007; COSTA et al., 2007), o que arrefeceu a Terra em cerca de 0,17°C
26
(MATTHEWS et al., 2003). O albedo de diferentes variedades de uma mesma espécie
também difere, dependendo, por exemplo, das propriedades da área foliar, da "pilosidade" das
folhas e da morfologia da copa foliar (HATFIELD e CARLSON, 1979; FEBRERO et al.,
1998; HOLMES e KEILLER, 2002).
Dados de albedo são tão importantes que estes são considerados componentes
imprescindíveis nos modelos de circulação geral da atmosfera (WANG e DAVIDSON, 2007),
dados. As diferenças no albedo de superfície são explicadas por pelo menos três fatores: o
primeiro diz respeito à própria condição da superfície, pois albedos mais altos estão
relacionados com superfícies de coloração clara, suaves e secas, enquanto que albedos mais
baixos estão associados com superfícies de coloração escuras, úmidas e rugosas (CORREIA
et al., 2002, QUERINO et al., 2013). O segundo fator controlador do albedo é o ângulo zenital
do Sol, levando as variações diurnas acentuadas (QUERINO et al., 2013). O terceiro fator é o
estado do céu, com referência particular tanto no tipo quanto na quantidade de nuvens
(CORREIA et al., 2002; LEAITCH et al., 2010; MERIKANTO et al., 2010; LIU et al., 2011;
QUERINO et al., 2013).
A substituição da cobertura natural proporciona uma mudança do albedo superficial,
consequentemente alterando o balanço de energia, e por fim, o clima (QUERINO et al.,
2004). Realizar um estudo detalhado sobre como o albedo varia no espaço e no tempo é
fundamental para se entender o balanço de radiação global, sua influência no clima e na
dinâmica da vegetação (LUCHT et al., 2000; KIRSCHBAUM et al., 2011), visto que, o
aumento ou redução do albedo implica em alteração do balanço radiativo e energético da
superfície da terra (MEINANDER et al., 2008).
A influência das alterações do albedo no clima tem sido discutida por vários
estudiosos da área (MOURA et al. 1999; QUERINO et al., 2006; LEAITCH et al., 2010;
KIRSCHBAUM et al., 2011; KUSHARI e KONITPONG, 2011; LIBERATO, 2011). Moura
et al. (1999) e Querino et al. (2006), estudaram a variação do albedo em áreas de florestas e
pastagem na Amazônia, onde constataram que os valores médios para regiões de florestas são
de aproximadamente 13%, enquanto na pastagem 18%, ou seja, um aumento médio
significativo de 38% no albedo quando se altera a cobertura natural por pastagem.
As substituições de florestas tropicais por pastagens ou áreas agrícolas alteram a
capacidade que a superfície tem de refletir radiação de onda curta e, consequentemente,
afetam diretamente o albedo da superfície, ficando a pastagem com maiores valores de
albedo, ou seja, após a substituição de sua cobertura natural, a superfície retém menos energia
27
para os processos atmosféricos que se iniciam próximo da superfície, como por exemplo,
convecção, contribuindo para as mudanças climáticas (LIBERATO, 2011).
Dantas et al. (2010) analisaram o albedo de superfície sobre diferentes alvos na região
de Quixeré-CE nos anos de 2005 e 2006 onde puderam verificar que, em áreas de vegetação
nativa, a variabilidade do albedo foi pequena oscilando entre 20 e 22%. Estes observaram
também uma diferença significativa do albedo entre o ano de 2005 e 2006 nas vizinhanças da
fazenda que foi associada a maior quantidade de precipitação em junho, com média mensal de
130,2 mm em 2006 contra 71,6 mm em 2005, o que favoreceu no aumento da umidade do
solo e, consequentemente, na diminuição do valor do albedo.
Barros et al. (2014) avaliaram o albedo em áreas de plantio de cana-de-açúcar na
região nordeste de São Paulo e observaram que na fase de crescimento/desenvolvimento da
cana, observa-se predominância de menores de albedo (verde), variando entre 11% e 19%. Já
no período em que a cana-de-açúcar está em maturação e apta para o corte corresponde aos
períodos com maior presença de solo exposto são observados maiores albedos, acima de 20%.
Portanto, pode concluir que o albedo varia de acordo com o desenvolvimento da cultura ao
longo do ano, assim como a presença da palha, resultante do modo de colheita, que acarreta
mudança na cobertura do solo e influencia no albedo. Esteves et al. (2011) estudaram o albedo
da cana-de-açúcar em Campos dos Goytacazes- RJ encontrando albedo médio para a fase de
perfilhamento de 0,23; para a fase de desenvolvimento dos colmos foi de 0,28; e para a fase
de maturação da cana-de-açúcar foi de 0,26. Estes encontraram valor médio do albedo para
todo o ciclo da cultura foi de 0,26.
A evolução temporal do albedo do Pantanal Sul Mato-grossense, encontrando 0,16
como valor médio na área do sítio experimental no período de maior incidência solar, entre
10h e 15h (MESQUITA et al., 2012). O valor médio do albedo ao longo do período diurno foi
igual a 0,20±0,05. A evolução temporal do albedo é inversamente proporcional à radiação de
onda curta da atmosfera, isto é, menores albedos acarretam em quantidade maior de energia
radiante absorvida pela superfície. Para ângulos zenitais maiores, no nascer e pôr do Sol, o
albedo aumenta de forma significativa, Iqbal (1983), Wallace e Robbs (2006).
Monteith e Unsworth (2008) estudaram o albedo e associaram esse comportamento às
condições de homogeneidade horizontal da superfície.
Souza et al. (2010) estudaram o balanço de energia na cultura da soja em uma área de
avanço de fronteira agrícola na Amazônia por meio do método da razão de Bowen, e, pelos
resultados, o albedo apresenta ordem de magnitude similar entre 10 a 20% para a região da
Floresta Amazônica, concluindo que o avanço da soja na região Amazônica causa alterações
28
importantes no albedo da superfície, modificando o balanço de radiação local quando da
substituição de áreas de floresta.
Santos (2015) estudou as variações do albedo para a bacia do alto curso do Rio
Paraíba, composta por 18 municípios, pelos métodos de Liang (2000) e Tasumi et al. (2008),
onde o albedo apresentou grande variação com a pluviosidade da região, sendo maior em
períodos com menor disponibilidade hídrica e menor em períodos chuvosos e mais úmidos.
Para o trimestre mais chuvoso da região (março, abril e maio) foi observado um albedo médio
de 15,6 (Liang) e 14,6 (Tasumi).
2.5 Ângulo Zenital (Z)
O Ângulo Zenital representa a medida de posição de um astro no sistema horizontal
local de coordenadas. É um ângulo contado a partir da vertical local até a linha de visada do
astro, sendo igual a 0º no Zênite e 90º no horizonte (QUERINO et al. 2006).
A intensidade da radiação solar é completamente influenciada pelas elevações solares.
Nas primeiras e últimas horas do dia, o ângulo incidente formado apresenta-se máximo, no
qual resulta em uma maior trajetória a ser percorrida pelos raios solares e, ocasionando uma
menor incidência de energia. Assim, quanto mais próximo do meio dia, menor é o Z,
possibilitando que uma maior quantidade de energia atinja a superfície (ANDRADE, 2011).
O Z ao meio dia e o fotoperíodo são os elementos mais importantes em termos de
aproveitamento da radiação solar ao longo do ciclo produtivo das culturas Espínola
(SOBRINHO et al., 2007). Já Di Pace et al (2008) notaram a importância do ângulo zenital
para o cálculo da refletividade na estimativa de evapotranspiração de culturas agrícolas e/ou
de vegetação natural. De acordo com Araújo Filho et al. (2011), vários fatores são
determinantes para variação no valor do albedo de uma comunidade vegetal, dentre eles o (Z),
condições atmosféricas, propriedades do solo (se exposto) e, principalmente, folhas.
2.6 Indice de Transmissividade Atmosférica (Kt)
A Radiação Solar ao atravessar a atmosfera sofre atenuações em razão da presença de
alguns gases, nuvens e/ou partículas em suspensão na atmosfera, assim, constatam-se
divergências entre os valores de radiação no topo da atmosfera e a radiação que incide em
uma determinada superfície. Deste modo, o índice de transmissividade atmosférica ou índice
29
de claridade atmosférica (Kt) é uma ferramenta eficiente para estimar a quantidade de
radiação solar incidente na superfície terrestre. O Kt também pode ser definido como a razão
entre a radiação solar global (Rg) e a radiação no topo da atmosfera (Ro) (QUERINO et al.,
2011; SÁNCHEZ, 2014).
O índice de transmitância atmosférica possibilita observar as variações nas condições
de turbidez atmosférica, influenciada principalmente pela cobertura de nuvens, na quantidade
de radiação solar que chega à superfície. Leal et al. (2009) expuseram que quando menor for o
valor de Kt, maior será a nebulosidade e, portanto, maior concentração de vapor d’água na
atmosfera exercendo atenuação na faixa do espectro infravermelho.
Teramoto et al. (2014) utilizando modelos estatísticos para estimar a irradiação solar
horária apresentou o valor de Kt> 0,65 para condições de céu claro, e o valor de Kt<0,65 para
céu com nebulosidade.
Santos et al. (2011) verificaram que o período matutino em Coruripe - AL possui uma
melhor transmitância atmosférica nos meses de setembro/2009 a março/ 2010 quando
comparados ao período vespertino, no qual, a atmosfera se mostrou menos transparente em
consequência de uma maior concentração de aerossóis e nuvens.
30
3. METODOLOGIA
3.1 Área de estudo
Á área de estudo compreende dois sítios experimentais, um em Rio Largo e outro em
Coruripe, conforme a figura 01 a seguir.
Figura 01- Localização geográfica dos sítios experimentais.
Fonte: Querino, 2006.
3.1.1 Área de Floresta
Um dos sítios de estudo situa-se numa Floresta Ombrófila Aberta com transição para
Floresta Estacional Semidecídua, localizado na fazenda Capiatã A, na Reserva Particular do
Patrimônio Natural (RPPN) – Lula Lobo I – pertencente à usina Coruripe Açúcar e Álcool
S/A, no município de Coruripe – AL (10°00’36’’ S e 36°17’66’’ W). Neste, foi instalada uma
31
torre micrometeorológica de 26 metros de altura (Figura 2), que funciona desde maio de 2009
com vários instrumentos, dentre os quais o piranômetro e albedômetro.
Figura 02- Vista a partir da superficie da torre micrometeorológica de 26 metros de altura instalada
dentro da mata Atlântica.
Fonte: Autor, 2018.
3.1.2 Área de Canavial
O outro sítio experimental localiza-se fora da floresta ou mais especificamente no
meio de um canavial da Usina Utinga Leão (09°32,352S e 35°51,496W), na qual foi instalada
uma Estação Meteorológica Automática (EMA) com os vários instrumentos, dentre os quais o
piranômetro e albedômetro.
De acordo com a Companhia Nacional de Abastecimento (CONAB, 2014), Alagoas
possuía 385,3 mil hectares de a área cultivada com cana-de-açúcar que foi colhida e destinada
à atividade sucroalcooleira na safra 2014/15. Santos (2011) relata que devido ao clima da
região canavieira de Alagoas, o plantio da cana-planta, ou seja, a brotação de mudas plantadas
e que posteriormente sofrerá o primeiro corte (que é denominado de plantio de inverno), tem
seu início no mês de junho, julho e agosto, se estendendo durante 15 meses. Há também o
plantio de setembro e parte de outubro, que vai até 15 de outubro. Há, ainda, áreas plantadas
32
para semente, que tem seu início em junho, julho, agosto e setembro e que se estende por 12
meses para cana-soca, ou seja, a planta gerada após o corte e áreas cortadas para moagem, que
tem o seu início em setembro e outubro.
No canavial, a variedade utilizada pela usina foi a VAT 90212. Segundo Pinheiro
(2014), a variedade VAT 90212 apresenta como características agronômicas, bom
touceiramento, colmos eretos, de diâmetro médio de cor verde-arroxeada, com bainhas
semiabertas, de fácil despalha. Possui bom florescimento e alta brotação de soqueira. Época
de plantio junho a agosto; época de colheita de outubro a janeiro.
A cultura da cana-de-açúcar apresenta ciclo fotossintético do tipo C4, ou seja,
apresenta alta eficiência de conversão de energia radiante em energia química quando
submetida a condições de elevada temperatura do ar e radiação solar intensa (SILVA, 2016).
Ou seja, é fundamental um conhecimento detalhado da quantidade de radiação solar que
incide no canavial.
Figura 03- Vista a partir da superficie da Estação Meteorológica Automática (EMA) localizada dentro
do Canavial da Usina Utinga Leão.
Fonte: Autor, 2018.
3.2 Precipitação da região
33
A Normal climatológica para a região de acordo com a Secretaria de Estado do Meio
Ambiente e dos Recursos Hídricos (SEMARH) de Alagoas, o período chuvoso é
compreendido entre maio a agosto, enquanto o período seco é observado entre novembro a
fevereiro (SEMARH, 2003). Os demais meses considerados como períodos de transição secochuvoso (março e abril), e período de transição chuvoso-seco (setembro a outubro).
Figura 04- Normais climatológicas de precipitação na Zona da Mata - Alagoas.
250
Precipitação (mm)
200
150
100
50
0
JAN
FEV
MAR
ABR
MAI
1912 - 1942
JUN
JUL
1943-1973
AGO
SET
OUT
NOV
DEZ
1974-2004
Fonte: SEMARH-AL, 2003.
Segundo a classificação de Köppen, o clima local de Alagoas é caracterizado como
tropical quente úmido, com estação seca de primavera-verão e chuvosa de outono-inverno
(TENÓRIO et al., 2008). A precipitação média dos totais anuais de Alagoas é de 1.634,2 mm
(MASCARENHAS et al., 2005).
O regime de chuvas em Alagoas está diretamente relacionado com as configurações da
circulação atmosférica e oceânica em grande escala sobre os trópicos, dentre os quais
destacam-se a Zona de Convergência Intertropical (ZCIT); os Sistemas Frontais (SF),
alimentados pela umidade do Atlântico Sul, que definem a Zona de Convergência do
Atlântico Sul (ZCAS); as ondas de Leste, que são agrupamentos de nuvens que se movem no
Atlântico, de leste para oeste; e dos Ventos Alísios de Nordeste e Sudeste (BARROS et al.,
2012).
34
3.3 Dados
3.3.1 Parâmetros mensurados
Na Mata, utilizou-se dados referentes ao período de janeiro a dezembro/2014. Os
dados de radiação solar e albedo no Canavial são referentes ao período de rebrota e
desenvolvimento da cultura até a fase da colheita, de janeiro a outubro/2014. A medição dos
dados experimentais de Radiação Solar Global (Rg) e albedo superficial (α) foram feitas por
meio de piranômetros instalados nas estações micrometeorológicas na floresta e no canavial.
Nas duas estações, as medições foram realizadas a cada 20 segundos e armazenado por
dataloggers e suas médias armazenadas a cada 10 minutos em Storage do tipo Campbel
Scientific e foram descarregados em microcomputadores no Instituto de Ciências
Atmosféricas da Universidade Federal de Alagoas - UFAL.
No canavial, os piranômetros destinados a mensurar a Rg_in foram do modelo SP LITE da Campbell Scientific, cujo tempo de resposta é abaixo de 1 segundo, e apresenta um
-2
desvio máximo estimado em 1% para cada 1000 W.m± . Já no Topo da Mata, a Rg_r foi
mensurada pelo piranômetro do tipo CM5 (Kipp & Zonen).
Na coleta dos dados de albedo, utilizaram-se dois piranômetros, da Campbell
Scientific, modelo LI200SZ com suas cúpulas voltadas para baixo. Esse instrumento
apresenta um desvio máximo de ±1% e é dotado de uma acurácia de 3%. O “layout” das
estações interna e externa pode ser apreciado na figura (5).
Figura 05- Layout das estações micrometeorológicas utilizadas no experimento.
35
Fonte: Adaptado de Querino, 2006.
Foram utilizados dados de acumulado pluviométrico de 10 minutos para o
Canavial, cedidas e mensuradas pela estação automática agrometeorológica do Centro de
Ciências Agrarias da Universidade Federal de Alagoas (CECA/UFAL). Normais
climatológicas referentes a Coruripe e Maceió (pontos mais próximos aos respectivos sítios)
disponibilizadas
pelo
Instituto
Nacional
de
Meteorologia
–
INMET
(link:
http://www.inmet.gov.br/portal/index.php?r=clima/normaisclimatologicas).
Ressalta-se que todos os instrumentos foram previamente testados e calibrados no
Instituto de Ciências Atmosféricas, antes de serem colocados em campo.
3.3.2 Processamento dos dados
A consistência dos dados de albedo foi feita através da visualização de todas as curvas
diárias para identificação de dados aberrantes, conforme Moura et al. (1999). Os critérios
para determinação destes dados foram:
· Valores negativos: eliminação automática
· Valores superiores a 40%: eliminação automática
Foi realizada uma análise criteriosa baseada em outras informações como ocorrência
de queimadas, precipitação e limpeza das cúpulas dos piranômetros.
36
Foi utilizado um software adequado para a montagem do banco de dados, cálculos de
médias horárias-diárias, horárias-mensais, horárias-anuais, mensais, diárias, além de outros
softwares para a plotagem dos respectivos gráficos.
3.3.3 Parâmetros Calculados
3.3.3.1 Albedo
Para o cálculo do albedo, utilizou-se a equação (2):
𝛂 = (Rg_in / Rg_r) x 100
(2)
Onde:
Rg_in = Radiação Solar Incidente; Rg_r = Radiação Solar Refletida
Após a consistência dos dados, foram calculadas as médias horárias, diárias, mensais e
anuais dos valores de albedo.
3.3.3.2 Ângulo Zenital (Z)
Os valores de Z foram calculados utilizando o trabalho de QUERINO et al., (2006)
através da equação (3).
cos (Z) = sen (ϕ) * sen (δ) + cos (ϕ) * cos (δ) * cos h
(3)
onde: ϕ - é a latitude do local (°); δ - a declinação solar (°) é a declinação solar, considerada a
latitude celeste que se encontra o sol e na qual varia de 0º a +- 23° ao longo do ano (equação
4), e h - o ângulo horário da hora (°).
A declinação solar (δ) que é considerada a latitude (celeste) que se encontra o Sol,
podendo variar de 0º a ±23º ao longo do ano, foi calculada com a mesma fórmula utilizada no
Kt:
37
δ = 23,45 * sen [ 360/365 * (284 + dn)]
(4)
onde dn é o dia de acordo com o calendário Juliano.
O ângulo horário h teve seus valores horários obtidos com a seguinte equação:
H = (Hora - 12)*15
(5)
3.3.3.3 Índice de Transmissividade Kt
O Kt é definido como a razão entre Rg e a radiação solar que chega ao topo da
atmosfera (Ro) (RENSHENG et al., 2004). Este índice varia de acordo com a quantidade de
nuvens e aerossóis na atmosfera, e com isso haverá um aumento ou uma redução da radiação
solar direta ou difusa que atinge a superfície, além e possibilitar a classificação do céu em
relação a sua nebulosidade (TAVARES, 2005). Salienta-se que este índice é um número
adimensional oriundo do quociente entre Rg, e Ro, ambos em W.m-².
Para uma apresentação mais detalhada da cobertura do céu, calculou-se o Kt para todo
o ano de 2014, baseado na equação (6):
Kt =
𝐑𝐠_𝐢𝐧
(6)
𝐑𝐨
Em que Rg_in é a Radiação Solar Global incidente e Ro a Radiação Solar que chega
ao topo da atmosfera (Ro).
Os valores do Kt foram baseados na tabela (2):
Tabela 02- Índice de Transmissividade Atmosférica (Kt)
Indice de transmissividade atmosférica
(Kt)
0≤Kt<0,3
0,3≤Kt≤0,65
0,65<Kt≤1
Classificação da nebulosidade
céu nublado
céu parcialmente nublado
céu limpo
38
Calculou-se tanto Kt diário quanto Kt horário. Em relação ao Kt Diário, para
estimativa da Ro diária utilizou-se a expressão abaixo:
Ro = 37,6*(senϕ*senδ*H+cosϕ.cosδ.senH)
(7)
Em que: ϕ é a latitude local (Mata Atlântica e Canavial)
δ é a declinação solar
H é o ângulo horário médio diário (equação 8)
H = arc cos (-tgϕ)*(tgδ)
(8)
Para estimativa da Ro do Kt horário (Equação 9), foi utilizada a expressão definida por
Iqbal (1983) que é calculada em função da constante solar (So=1367 W.m-²), raio vetor da
órbita terrestre (Eo) (Equação 10), latitude local (φ), declinação solar (δ) e ângulo zenital (Z):
Ro=So * Eo * cosZ
(9)
Eo = 1 + 0,0033 cos (2πdn/365)
(10)
Onde:
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Precipitação
O total anual na Mata foi 11,4% maior que a normal climatológica (1.179,5 mm). Já
no Canavial, o total anual foi 18,4% menor que a normal climatológica (2.070,5 mm). Ao
todo, o acumulado anual de chuva no Canavial (ChuvaC) foi 1.689,00 mm e 1.315,1 na Mata
(ChuvaM), sendo então a Mata 22,1% menos chuvosa que o Canavial (Figura 06). A mesma
análise em uma subdivisão quadrimestral indicou que a diferença percentual da ChuvaM em
relação a ChuvaC diminui a uma taxa de, aproximadamente, 0,89% ao mês, sendo a
precipitação na Mata menor cerca de 23,2%, 22,0% e 21,5% no primeiro, segundo e terceiro
quadrimestre, respectivamente. Em subdivisões menores não foi possível notar esse tipo de
tendência, no entanto, essa análise em agrupamentos quadrimestrais é válida para a
39
averiguação de possíveis constâncias na proporcionalidade da precipitação em sítios com
vegetação alterada ou mesmo degradado.
Na Mata, a estação seca totaliza 11,8% do total de chuvas, a estação de transição
34,8%, e a quadra chuvosa, 53,4%. No Canavial, os totais nas estações seca, transição e
chuvosa somam 11,7%, 35,1% e 53,2%, respectivamente. Por outro lado, as normais
climatológicas da Mata na estação secas, de transição e chuvosa somam, respectivamente,
9%, 34% e 56%; quanto a normal climatológica referente ao Canavial nos mesmos e
respectivos períodos somam, 13%, 32% e 55%. Em relação a Mata nas estações seca,
transição e chuvosa, somam respectivamente, 9,1%, 34,4% e 56,5%.
Já a normal
climatológica referente ao Canavial nos mesmos e respectivos períodos somam, 12,5%,
32,2% e 55,3%.
Percebeu-se uma redução no período de transição de 15% na Mata e 32,6% no
Canavial, o que caracteriza um estreitamento do período chuvoso nas regiões, e chuvas menos
distribuídas durante o ano. Na estação chuvosa, não houve diminuição na precipitação da
Mata. Porém, houve uma redução de, aproximadamente, 21,4% em relação ao Canavial. Na
estação seca, houve acréscimo para a Mata de 44,2%, e diminuição de 24,5% no Canavial.
Embora junho seja caracterizado como um mês da quadra chuvosa, este apresentou
pico chuvoso abaixo em relação a normal climatológica. Além disso, é também o mês com
maior deficiência hídrica em relação à normal. Apesar de outubro está caracterizado como
mês da quadra seca, tanto na Mata quanto no Canavial, a diferença da chuva em relação à
normal é bem significante. De acordo com o boletim agroclimatológico mensal publicado
pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET, 2014), esse grande volume de chuva
registrado em Alagoas foi ocasionado pela formação de áreas de instabilidade, onde dois
sistemas frontais foram responsáveis pela intensificação das áreas de instabilidade, um no
primeiro decêndio e outro no terceiro de outubro. Além do mais, a circulação dos ventos
úmidos vindos do Oceano contribuiu para manter a instabilidade, especialmente o leste da
região. Ainda esse mês, a circulação da Alta subtropical do Atlântico Sul (ASAS), favoreceu a
advecção umidade para o interior da região nordeste.
Segundo Tavares (2008), no Nordeste Brasileiro (NEB), as mudanças nos parâmetros
meteorológicos em superfície ocasionadas pela incursão dos sistemas frontais ainda não são
bastante conhecidas. Um estudo realizado por Kousky (1979), constatou que os sistemas
frontais podem influenciar nos totais pluviométricos desde a costa da Bahia até o Rio Grande
do Norte (norte do NEB).
40
A partir de novembro, as chuvas reduziram, pois neste mês deu-se início ao fenômeno
El Niño. Normalmente nos anos de El Niño, os totais pluviométricos ficam abaixo do normal
em consequência da redução da cobertura de nuvens, que, por conseguinte, favorece a maior
incidência de radiação solar na superfície o que contribui para o aumento da temperatura
nesses anos.
Figura 06- Acumulado pluviométrico mensal em mm (ChuvaM) (ChuvaC) e Normais Climatológicas
(mm) na Mata (NormalM) e Canavial (NormalC) no período experimental.
Fonte: Autor, 2018.
O comportamento do período chuvoso pode também ser observado nas distribuições
horárias dos acumulados pluviométricos dos dois sítios (Figuras 7 a e b). Além do mais,
ambas as distribuições se diferem pela frequência de chuvas e a duração das mesmas. Os
núcleos de chuva que se apresentam concêntricos e com isolinhas próximas indicam chuvas
restritas ou isoladas ao período em questão. Além disso, os núcleos de chuva que se
apresentam mais alongados na horizontal (eixo das horas), indicam chuvas mais duradouras,
melhor distribuídas no dia. De acordo com Da Silva Junior et al. (2016), isto facilita na
compreensão do comportamento das componentes descendentes (energia com direção ao
solo) da (Rg), visto que a relação da nebulosidade com a chuva é direta.
Nas figuras 7 a e 7 b, é possível observar que, durante a quadra chuvosa, o período
matutino é, se comparado ao período vespertino, predominantemente marcado pela presença
de chuva. Na Mata, as chuvas foram mais incidentes no ínterim das 02h às 3h da madrugada,
05h às 11h da manhã, e 18h às 23h da noite. Os núcleos observados tanto na Mata no final de
outubro, no ínterim das 12h às 13h, quanto no Canavial no mês de maio às 19h, representam
várias chuvas que ocorreram intensamente, enquanto os demais núcleos não foram formados
41
por chuvas com essa frequência. Ou seja, a apresentação dos acumulados horários-mensais é
de fundamental importância para detecção de eventos extremos com periodicidade persistente,
mesmo que os sinais dos eventos individualmente sejam fracos.
Tanto na Mata (Figura 07 a) quanto no Canavial (Figura 07 b) na estação chuvosa e de
transição (chuvoso-seco), os períodos com maior predominância de chuva são observados nos
turnos matutino e noturno, enquanto os períodos com pouca ou nenhuma ocorrência de
chuvas são observados, predominantemente, no vespertino. As chuvas são mais duradouras na
Mata e logo, menos intensas.
No período seco, ocorreram chuvas isoladas das 2 as 5 horas da manhã no mês de
janeiro e fevereiro (Cana) e nos meses de outubro a novembro das 11 as 14h na Mata. Já no
período chuvoso (maio a agosto), as chuvas na Mata ocorreram entre as 0h estendendo-se até
as 11h da manhã. Já no Canavial, as chuvas iniciaram das 0h estendendo-se até as 10h da
manhã, voltando a ocorrer a partir das 17h. Estes resultados corroboram com Da Silva Júnior
et al. (2016) que, estudando saldo de radiação em troca de bioma de Mata Atlântica por
canavial, concluiram que a variação da precipitação é proporcionalmente igual em ambas as
áreas de estudo, mas é aproximadamente 30% menor na Mata Atlântica.
Andrade et al. (2013) avaliando radiação fotossinteticamente ativa incidente e refletida
acima e abaixo do dossel de Floresta de Mata Atlântica concluiu que os maiores totais de
chuva se concentraram nos meses de maio e julho, meses da quadratura chuvosa. Notou
também que na estação seca, especificamente no período diurno, os índices pluviométricos
ficaram abaixo de 3 mm h-¹, pois nessa época a atmosfera se encontra com menor
nebulosidade, ou seja, pouca cobertura de nuvens, como também onde se registram as maiores
incidências de radiação solar.
Figura 07- Variação temporal do total horário acumulado pluviométrico (mm) na Mata (a) e no
Canavial (b).
42
Fonte: Autor, 2018.
43
4.2 Radiação Solar Global (Ro) no Topo da Atmosfera
4.2.1 Estimativa da Radiação Solar Global (Ro) no Topo da Atmosfera
Determinar e analisar a Radiação Solar Global no Topo da Atmosfera (Ro) é
extremamente importante, pois através dela consegue-se caracterizar a atmosfera em relação a
turbidez através de sua comparação com a Rg à superfície, além de ser útil como base em
diversos métodos de estimativa da radiação global na superfície. De acordo com Martins et al.
(2014), a determinação da Radiação no topo da atmosfera é fundamental para estimativa do
montante que atinge a superfície terrestre, denominada radiação solar global. Por isso,
conhecer o comportamento da Radiação Solar Global (Rg) é de extrema importância para se
saber a disponibilidade de energia disponível no sistema terra-atmosfera.
A Ro atingiu o máximo entre as 11:00 e 13:00 horas local (Figura 08), valores esses
compreendidos nos meses de março e setembro, além de coincidir com a época seca da
região. Os meses que ocorreram maiores médias horárias de Ro foram dezembro (1.335 W.m²), janeiro (1.346 W.m-²) e fevereiro (1.367 W.m-²) para a Mata, e janeiro e fevereiro, com
(1.344 W.m-²) e (1.367 W.m-²) para o Canavial, respectivamente, meses estes compreendidos
no verão do Hemisfério Sul. A Ro é regida por dois fatores astronômicos; a distância Terra Sol, quando a distância for menor será o periélio e maior será o afélio, e a declinação solar,
que é o ângulo formado entre o plano do equador e a reta definida pelos centros da Terra e do
Sol (PACHECO et al., 2005). Estes resultados estão de acordo com Martins et al. (2014), que
analisando a turbidez atmosférica em Humaitá-AM, constatou que os meses que ocorrem
maiores médias de Ro são agosto (1.300 W.m-²), setembro (1.350 W.m-²) e outubro (1.355
W.m-²), coincidindo com a época seca da região.
Já as menores médias aconteceram nos meses de junho, julho e agosto (1.163 W.m-²),
(1.149 W.m-²) e (1.173 W.m-²) para a Mata, e (1.155 W.m-²), (1.149 W.m-²) e (1.167 W.m-²)
para o canavial, quando tem inicio o inverno para o Hemisfério Sul. Com isto, a radiação terá
que percorrer um caminho ótico atmosférico muito maior que nas outras estações do ano,
além da Terra se encontrar no afélio. Estes valores de Ro corroboram com Querino et al.
(2011), onde os autores estudaram Rg e Kt em uma floresta de mangue em Alagoas-Br.
Praticamente não houve diferença da Ro nos dois sítios experimentais, visto que estão
relativamente próximos, diferindo pouco menos de 0,5 grau de latitude Sul.
Figura 08- Ciclo anual médio horário da Radiação Solar no topo da atmosfera (Ro) (W.m-2) na Mata
a) e no Canavial b).
44
45
4.3 Radiação Solar Global (Rg)
4.3.1 Radiação Solar global (Rg) acima da superfície da Mata
O Rg é responsável direto pelos principais processos de ordem física, química e
biológica que ocorrem dentro dos mais diversos ecossistemas (MOURA et al., 1999;
QUERINO et al., 2006, 2011, 2013). Por se tratar de uma variável indispensável também no
estudo do albedo, faz-se necessário o entendimento da variação anual do Rg sobre a área de
estudo (QUERINO et al., 2013).
Fevereiro e outubro são os meses em que o sol atinge o zênite local e são nesses meses
que a radiação solar atinge a superfície de maneira mais intença. No entanto, os picos de
radiação solar global (Rg) foram observados nos meses de janeiro e setembro (Figura 09). Os
maiores índices de Rg ocorreram nos meses mais próximos do zênite e com baixa
precipitação. De acordo com Da Silva Júnior et al. (2016), este fato reforça a premissa de que
o maior fator de interferência na entrada de radiação para latitudes tropicais e médias é, de
fato, a cobertura de nuvens.
Considerando-se a distribuição temporal da chuva (Figura 7 a) como indicador de
nebulosidade, é possível perceber que nos meses de maio a julho (Figura 6), meses mais
chuvosos e característicos da quadra chuvosa na área, em ambos os sítios apresentam os
menores valores de Rg. Contudo, no mês de outubro, os valores de Rg apresentaram uma
pequena diminuição e, nos meses seguintes, voltaram a ter altos picos, formando núcleo no
mês de dezembro e janeiro (Figura 09). Essa pequena diminuição da Rg nesse mês deu-se
devido ao elevado índice de pluviosidade que ocorreu na região (Figura 6).
Em termos médios, a Rg na quadra chuvosa (405,3 W.m-²) sofreu uma atenuação esperada
de 27% em relação quadra seca (561,4 W.m-²) devido à presença das chuvas características desta
época. No período de transição (seco-chuvoso), os índices médios de Rg foi 483,8W.m-² e no
período de transição (chuvoso-seco) de 424,6 W.m-². Resultados similares de Rg na Mata
foram encontrados por Da Silva Júnior (2016), onde a média das estações foram cerca de 20%
menor que a média das estações secas (530 W.m-²).
Os valores máximos médios horários de radiação global entre 900 a 920 W.m-²
durante os meses compreendidos entre setembro e fevereiro, no intervalo compreendido das
10 às 14 h, foram registrados na área de estudo. Para os meses das épocas de transição (março
e abril, setembro e outubro), o valor médio máximo atingido foi de aproximadamente 636,5
W.m-². Querido et al. (2013) relatam que o motivo dessa diferença entre os valores médios
46
máximos pode estar relacionada a fatores astronômicos como declinação solar e ângulo
zenital, pois o caminho ótico a ser percorrido pelos raios solares provoca redução na
quantidade de radiação que chega a superfície, quanto maior o Z, maior atenuação pela
atmosfera. Como os horários compreendidos entre 10 e 14h apresentam menor ângulo zenital,
é compreensível que os máximos sejam atingidos dentro desse intervalo.
Foi observado também que o Rg médio horário não foi simétrico durante todo o ano.
De acordo com Querino et al. (2011; 2013), essas flutuações diárias são atribuídas às
diferentes condições de turbidez da atmosfera, pois durante o período matutino, a
transmitância atmosférica para a região em questão é maior que 70%, enquanto que no
período vespertino a transmitância não atinge 50%.
Figura 09 - Variação Mensal-horária da Radiação Solar Global (Rg) acima do dossel da Mata, em
W.m-².
Fonte: Autor, 2018.
47
4.3.2 Radiação Solar global (Rg) abaixo da superfície da Mata
Nos meses de maio a julho (Figura 10), meses característicos da quadra chuvosa na
área, apresentam os menores valores de Rg, sendo maio o mês com menor média mensal total
de Rg 155 W.m-². Junho, julho e outubro tiveram os totais acumulados mensais de Rg de
164,1 W.m-², 159,0 W.m-² e 166,1 W.m-², respectivamente.
No período da quadratura seca, a média da radiação global que chegou até o interior da
superfície da Mata foi de 21,9 W.m-² (Figura 10), representando um total de 3,9% se
comparado ao total de Rg que chegou no topo do dossel da Mata (Figura 8). No período de
transição (seco-chuvoso), a média do Rg foi 21,6 W.m-², apenas 4,7%. Já no período chuvoso,
esse total foi de 13,4 W.m-², ou seja, 3,3% quando comparado à radiação que chegou no topo
da Mata. E no período de transição (chuvoso-seco), o Rg médio foi 13,5 W.m-²,
representando um percentual de 3,2%.
Kittredge (1948), estudando microclima de florestas de nogueiras ao norte de
Minesota (EUA), verificou que a porcentagem da radiação solar transmitida para o interior da
Mata foi de 16 a 17%. Vários estudos comparando medições de radiação solar no interior de
florestas e em clareiras, obtiveram valores relativos de 15,6% no verão e 12,9% no inverno,
para floresta de eucaliptos (SCHUMACHER, 1992); 3,7 a 5,7%, em floresta de pinheiros
(CHEN et al., 1993).
A caracterização de variáveis micrometeorológicas em florestas é fundamental para
avaliação de alternativas de manejo de regeneração de povoamentos florestais (CHEN et al.,
1997; HERNANDES et al., 2004). Questões abordadas sobre o microclima de florestas têm
sido basicamente a influência da floresta sobre as áreas vizinhas, as diferenças entre o interior
e o exterior da floresta, bem como as relações entre o clima e o microclima interior, que
influencia nos processos físicos, químicos e biológicos da fauna e flora (YOSHINO, 1975;
PEREIRA, 1997).
De acordo com Hernandes et al. (2004), a atenuação da radiação solar pelo dossel das
florestas naturais é um dos fatores mais importantes que influem no microclima, pois atua
diretamente no balanço de energia e, consequentemente, nas condições ambientais.
48
Figura 10- Variação Mensal-horária da Radiação Solar Global (Rg) abaixo da superfície da Mata, em
W.m-².
Fonte: Autor, 2018.
4.3.3 Radiação Solar Global (Rg) no Canavial
A distribuição da Rg no canavial apresentou-se semelhante ao comportamento da Rg
observado na Mata. Os picos de Rg foram observados nos meses de janeiro e março (Figura
11), sendo o total acumulado mensal de 5.061,9 W.m-² e 4.989,4 W.m-² respectivamente para
esses meses. Os maiores picos horários de radiação global entre 800 a 856 W.m-² foram
registrados durante os meses de janeiro a março, no intervalo compreendido das 10 às 12 h.
Na quadra chuvosa, foram registrados os menores Rg, devido ao alto índice de chuva nesse
período.
No período seco, a média mensal-horária do Rg foi 482,0 W.m-² (figura 11), ou seja,
15% menor em relação ao Rg no topo da Mata (Figura 08). No período de transição (secochuvoso), a média da Rg foi de 456,5 W.m-², sendo 5,2% menor se comparado ao mesmo
período da média da Rg na Mata. Já no período chuvoso, essa média foi de 363,1 W.m-²
(24,6% menor que a média do Rg no périodo seco) e 10,4% menor comparado à radiação que
chegou no topo da Mata no mesmo período. E para o período de transição (chuvoso-seco), a
49
média foi 443,9%, sendo 4,3% maior que na Mata em função da quantidade de chuva
registrada no período experimental. Levando em consideração ao acumulado anual de chuva
no Canavial (ChuvaC) que foi 1.689,00 mm e 1.315,1 na Mata (ChuvaM), a Mata foi 22,1%
menos chuvosa que o Canavial nesse ano, explicando a menor quantidade de radiação solar
global que chegou no canavial se comparado à Mata.
Valores similares de radiação global em área desmatada foram encontrados por
Querino et al. (2006), onde estes autores avaliaram medidas de radiação solar global e albedo
com o Ângulo Zenital em quatro sítios experimentais de cobertura vegetal diferente (floresta e
pastagem) na Região Amazônica, onde constararam para o período seco, índices máximos
radiação global de 633, 697, 684 e 729,2 W.m-² e totais diários médios de 4.523, 4.720, 4.845
e 5.058 W.m-² para as áreas de pastagem, e para o período seco, os máximos para os sítios
estudados foram de 599, 667, 563 e 666 W.m-² , ou seja, foram todos inferiores ao do período
seco inclusive os totais diários médios para época que foram de 4.176, 4.730, 3.956 e 4.612
W.m-².
Figura 11- Variação Mensal-horária da Radiação Solar Global (Rg) no canavial, em W.m-².
Fonte: Autor, 2018.
50
4.3.4 Relação da Radiação Solar Global com o Ângulo Zenital (Z)
Na figura 12, as curvas do Rg para as áreas experimentais Cavavial e Mata Atlântica
apresentaram-se praticamente semelhates nas primeiras e ultimas horas durante todo o ano,
No entanto, apesar dos experimentos estarem relativamente próximos e diferindo em menos
de 0,5 grau de latitude, o canavial recebeu menor quantidade de radiação solar se comparado à
mata, mostrando uma pequena diferença no horário de incidência máxima, onde os máximos
de Rg alcançados foram de 736,6 e 782,8 W.m-² e 686,5 W.m-², enquanto seus totais diários
médios foram de 5.421,8 e 5.728,8 W.m-², respectivamente. Essa diferença pode ser
relacionada a uma maior nebulosidade para essa região, será melhor entendida quando
mencionado o Indice de Tramissividade Atmosférica (Kt), além de um maior período
chuvoso, conforme citado anteriormente.
Ao analisar a influência do (Z) sobre o Rg de ambos os locais, observa-se que, quanto
menor o ângulo formado, maior o Rg. Isso ocorre devido ao menor caminho óptico que o raio
percorre nesse horário, permitindo que a radiação chegue à superfície sem sofrer tanta
interferência em sua componente. Observa-se que, nas primeiras e últimas horas do dia, o
ângulo formado é máximo, resultando em um maior caminho a ser percorrido pelos raios
solares e, por consequência, valores menores de Rg. Além disso, é possível verificar uma
mínima diferença no Z das duas regiões. Isso ocorre devido ao fato do ângulo Zenital ser
extremamente depende da latitude local, que no caso, apresenta menos de 1° entre as regiões.
A irradiação solar em uma superfície varia em função da variação anual da distância
zenital e azimutal solar (variação sazonal) que ocorre devido à variação da declinação em
função da inclinação do eixo de rotação da Terra (23° 27’) em relação ao plano orbital da
Terra ao redor do Sol, da variação da distância Terra -Sol (ROSA, 2007).
Estes resultados estão de acordo com Querino et al. (2006), que avaliando e
comparando medidas de Radiação Global com o Z em quatro sítios experimentais de
cobertura vegetal diferente, verificou a forte dependência da Rg em relação ao ângulo Zenital
em todos as áreas experimentais. Quanto maior o ângulo formado, menores foram os valores
de Rg, devido ao maior caminho óptico que o raio percorre nesse horário.
Segundo Correia et al. (2002), para grandes ângulos zenitais, as superfícies vegetadas
comportarem-se como superfícies planas, captando pouca radiação e, por isso, apresentando
grande refletividade. Por volta do meio dia quando o ângulo zenital é mínimo, há maior
penetração de radiação solar no interior da vegetação.
51
Figura 12- Relação entre Radiação Solar Global média (Rg) em W.m-² e ângulo Zenital
médio (Z) nos dois sítios experimentais (Mata e Canavial) no período experimental.
Rg Cana
Ângulo Zenital
Z cana
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
100
80
60
Z (°)
Rg (W.m-²)
Rg Mata
40
20
0
6
7
8
9
10
11 12 13
Hora Local
14
15
16
17
Fonte: Autor, 2018.
4.3.5 Índice de Transmitância Atmosférica (Kt)
A turbidez atmosférica impacta na transmissividade devido à presença de aerossóis,
sendo que esses possuem a função de absorver ou refletir a radiação solar, influenciando na
transparência da atmosfera quanto à radiação solar (VASCONCELOS et a., 2017). De acordo
com Echer et al. (2001), a radiação solar em condição de céu claro é pouco atenuada
quando comparada com condições de céu encoberto (parcialmente ou totalmente).
Através do índice de transmitância atmosférica (Kt) é possível observar as alterações
nas condições de turbidez atmosférica e, principalmente, a influência da cobertura de nuvens
na quantidade de radiação solar que chega à superfície. Com a obtenção do índice Kt, a
cobertura do céu foi caracterizada para os períodos seco, transição (seco-chuvoso) e chuvoso,
conforme a Tabela 03. Percebe-se que, para o período chuvoso na Mata, houve (87 dias)
caracterizados como céu limpo e para o canavial (36 dias). Já os dias caracterizados como
parcialmente nublado, na Mata houve (33 dias) e no canavial (23 dias). E dias ditos como
nublados foram (0 dias) em ambos as áreas experimentais. Tanto no período de transição
(seco-chuvoso e chuvoso-seco), assim como no período chuvoso, não houve muita diferença
entre os sítios quanto a nebulosidade. No total, na Mata ocorreram 21 dias nublados, 220 dias
52
parcialmente nublados e 109 dias caracterizados como céu limpo. No canavial, houve 27 dias
bublados, 212 dias parcialmente nublados e 41 dias com céu limpo.
Resultados similares foram encontrados por Da Cunha (2014), que avaliando a
variação da reflexão de diferentes ondas de uma região de cerrado da baixada Cuiabana sob
diferentes coberturas do céu, encontrou para o período seco, 25 dias de céu claro 134 de dias
parcialmente nublado e 25 dias nublados. Já para o período chuvoso, foram 4 dias de céu
claro, 139 dias de céu parcialmente nublado e 20 dias de céu nublado.
Tabela 03- Determinação do total de dias e suas coberturas para os dois sítios experimentais.
Sítio
Experimental
Classificação do Kt
Mata Atlântica
Dias Nublado (Kt <
0,3)
Canavial
Período
Seco
(novembro,
dezembro,
janeiro e
fevereiro)
0
Transição
secochuvoso
(marçoabril)
Período
Chuvoso
(maio,
junho, julho
e agosto)
Transição
chuvoso-seco
(Setembrooutubro)
1
17
3
Dias Parcialmente
Nublado 0,3 </ kt >/
0,65
33
51
104
32
Céu limpo (kt >
0,65)
87
9
2
11
Dias Nublado (Kt <
0,3)
0
5
19
3
Dias Parcialmente
Nublado 0,3 </ kt >/
0,65
23
51
104
34
Céu limpo (kt >
0,65)
36
5
0
2
O ciclo médio horário do Índice de Transmitância Atmosférica (Kt) na Mata a) e no
Canavial b) é mostrado na figura 13. Na estação chuvosa (maio a agosto), no período
matutino, observou-se um aumento do Kt, atingindo aproximadamente 50% para a Mata, e no
período vespertino, percebeu-se uma queda, com kt ≤ 40%, o que caracteriza uma
transmitância atmosférica parcial, ou seja, céu parcialmente nublado, o que propicia uma
maior reflexão dessa radiação, impedindo que boa parte atinja a superfície. Para o Canavial no
mesmo período, o Kt matutino também foi 50% e no período vespertino foi kt ≤ 30%
caracterizando a atmosfera como predominantemente nublada.
53
Já na estação seca no Canavial, no período matutino o Kt chegou a aproximadamente
60%, enquanto na Mata esse índice chegou a 70% (16,7% maior que o canavial). Ou seja, na
Mata, houve uma boa transmitância atmosférica, onde a radiação solar incidente foi menos
espalhada na atmosfera (se comparada ao canavial) e conseguiu atingir mais intensamente a
superfície da Mata. No período vespertino, em ambos os sítios experimentais, percebe-se um
Kt abaixo de 50%, o que indica uma atmosférica menos transparente, ou seja, houve uma
maior reflexão dessa radiação, impedindo que parte desta chegue à superfície. A explicação
para essa redução do Kt na parte da tarde nos dois sítios experimentais foi atribuido a uma
maior concentração de aerossóis e nuvens (SANTOS et al., 2011). Um estudo feito por Dalia
et al. (2014) mostrou que o sal marinho, pode afetar de forma relevante o albedo e o balanço
radiativo terrestre, atuando como núcleos absorvedores e espalhadores da radiação solar
direta, como também atua no processo de formação de nuvens em áreas sob influência
marítima direta. No litoral alagoano, a predominância dos ventos é de Leste-Sudeste (COSTA
e LYRA, 2012), com ventos mais intensos inciando por volta das 10 horas, trazendo de forma
considerável,uma grande quantidade de aerossóis marinhos que ao chegar à costa, convergem
intensificando a formação de nuvens no período vespertino.
Estes valores de Kt estão próximos aos encontrados por Martins et al. (2014) no
período chuvoso em Humaitá-AM , onde neste período, nenhum dos meses registraram
médias acima de 0,6, destacando Kt máximos entre 0,6 e 0,5, caracterizando o céu no período
chuvoso como parcialmente nublado. Já para o período seco, o autor encontrou Kt máximo de
até 0,8. No entanto, mesmo se tratando de uma época seca, os registros médios de Kt em
todos os meses não superaram os 60% de transmissividade atmosférica, o que os classificam
como sendo parcialmente nublados, ou seja, as manhãs foram classificadas com parcialmente
nubladas, enquanto as tardes foram nubladas.
Teramoto et al. (2012), analisando a frequência anual das condições de céu em
Botucatu, São Paulo, no período de 1996 a 2005, encontraram Kt médio anual diário entre
0,50 a 0,62, onde a elevada transmissividade ocorrida em 1999 foi resultante das condições
atmosféricas de baixa nebulosidade, enquanto a baixa transmissividade foi, em 1998,
resultante da elevada concentração de vapor de água e de nuvens. Os autores concluíram que,
em Botucatu, há predominância de condições atmosféricas de baixa nebulosidade, com
elevada frequência de dias com condição de céu claro e baixa de céu nebuloso.
Vasconcelos et al. (2017) ao estudar transmissividade atmosférica em Petrolina-PE,
concluíram que em dias de céu claro a transmissividade atmosférica para a região em estudo é
mais afetada em função do ângulo zenital e da turbidez atmosférica.
54
Figura 13- Ciclo médio horário do Índice de Transmitância Atmosférica (Kt) na a) Mata e b) no
Canavial.
Fonte: Autor, 2018.
55
4.4 Albedo
4.4.1 Albedo acima da superfície da Mata
Os maiores albedos foram foram registrados nos meses de novembro a fevereiro, e os
menores de maio a agosto. Verificou-se que, durante praticamente todo ano no horário entre 9
e 14hs o albedo no topo da mata apresentou os menores índices (12,8 a 15,1%). No período
seco, os maiores registros de albedo foram em torno de 17 horas, chegando a 18% nos meses
de dezembro e janeiro (Figura 14).
Esse aumento gradativo do albedo com o passar dos meses está em função das maiores
reflexões observadas no início da manhã e final de tarde (PAVÃO et al., 2014). Além disso,
nos meses de setembro a novembro na Mata, a quantidade de liteira aumenta, o que em geral,
significa que para a folha cair, ela secou, ou seja, mudou a cor, o que também influencia no
albedo. Analisando as médias horárias do albedo para o período estudado, verificou-se que no
inicio da manhã e final da tarde, aproximadamente entre 6 e 7 da manhã e 16 e 17 da tarde,
foram os períodos onde se observaram os maiores valores médio mensais para o albedo. Em
média, o albedo no topo da Mata nesse período de estudo foi de 15,2%. Moura et al. (1999);
Querino et al. (2006) e Giongo et al. (2010) também observaram valores semelhantes a estes.
Moura et al. (1999) e Querino et al. (2006) verificaram que o albedo sobre o dossel
na Amazônia é em média de 13%, ou seja, aproximadamente 2 pontos percentuais mais baixo
do que esse estudo. Querino et al. (2006) avaliando albedo acima da copa das árvores em um
ecossistema de manguezal encontrou albedo entre 20 a 25%, ou seja, 7 pontos percentuais
mais altos no ecossistema de Mata Atântica aqui estudado (Figura 14).
Os menores albedos foram registrados na quadra chuvosa (maio a agosto) da região,
com valores chegando em torno de 12,8% para o mês de maio e 12,7% em agosto. É possível
notar que outubro apresenta um decréscimo no albedo devido a alta precipitação ocorrida
nesse mês (Figura 06). De acordo com Pavão et al. (2014), na floresta a folhagem é agrupada
na copa, com picos e depressões organizadas na superfície dos dosséis, grande parte da
radiação solar incidente penetra no interior da floresta antes de ser refletida, o que resulta
numa acentuada captura de radiação solar e, consequentemente, numa baixa reflexão.
Souza Filho et al. (2006) analisando a variação sazonal do balanço de radiação em
uma floresta no nordeste da Amazônia, observaram registros de albedo de 8,2% no período
chuvoso e 9,2% no período seco, atribuindo esses resultados de menor albedo no período
chuvoso a maior umidade nos dosséis das árvores, assim como o aumento de área foliar do
56
dossel no período. A água tem grande capacidade de absorção e transmissão, refletindo
consequentemente, menos radiação solar (LEIVAS et al., 2007).
Figura 14- Variação mensal-horária do albedo (α) no topo da superfície da Mata, em %.
Fonte: Autor, 2018.
4.4.2 Albedo horário acima da superfície da Mata
Para o período seco, verifica-se que os valores mais elevados são encontrados no
nascer e pôr do sol e os menores próximos ao meio-dia (Figura 15b). A variação diurna do
albedo nesse período de estudo foi 14,2% a 18,0%, com uma média diurna horária de 16,1%.
Padrão similar do albedo foi encontrado por Querino et al. (2006) ao analisarem albedo em
dois sítios na região Amazônica, sendo um reserva de mata fechada e outro área de pastagem
encontraram valores máximos e mínimos de 14,7% e 12,3% respectivamente, com uma média
57
de 12,98% para a área de floresta e, para outro sítio, a variação diurna foi de 12,26 a 15,07%
com um valor médio de 13,13%.
No período chuvoso (Figura 15a), a variação diurna do albedo foi 12,7% a 17,0%, com
uma média diurna horária de 14,9%. Maio e agosto foram os meses que apresentaram os
menores albedos (12,8% e 12,7%), respectivamente. De acordo com Querino et al. (2006), o
albedo é na sua maioria dependente da reflexão da componente direta da radiação solar
incidente, então é normal que apresente uma redução nos seus valores, pois devido à grande
quantidade de nuvens sobre as regiões, a componente do espectro que chega até a superfície é
mais rica em radiação difusa, além do que, também pode ser atribuído às mudanças de
coloração por parte dos vegetais, que se torna mais verde nessa época, com um solo mais
escuro devido à umidade.
O albedo médio anual da mata foi 15,2%, com médias durante a estação chuvosa
14,8% e 15,4% na estação seca. Essa variação do albedo médio sazonal se assemelham aos
encontrados por Moura (1999), Querino et al. (2006, 2013), Pavão et al. (2014), onde
perceberam diferenças no albedo em suas áreas de estudo. Superfícies mais escuras e cobertas
por água, tendem a refletir menos radiação, e por consequência, reduzir o valor do albedo
(MOURA, 1999); (GIONGO et al., 2010; DE PÁDUA ANDRADE e CORRÊA, 2014).
Querino et al. (2017) estudando balanço de ondas curtas sobre o Pantanal
matogrossense, verificaram albedo médio anual de 19%, sendo 20% de albedo médio no
período chuvoso e 18% no período seco. Esses autores atribuíram o albedo elevado na estação
chuvosa a fatores como tipo de vegetação e solo da área de estudo, que se caracteriza por ser
uma área de solo argiloso, arbustiva e que sofre inundações sazonais. Além disso, os maiores
valores de α durante a estação chuvosa foram relacionados a um solo mais seco, o que
diminuiu a quantidade de folhas e sua coloração e por consequência, elevou o albedo.
Houve pouca diferença entre as médias do albedo entre o período matutino (15,1%) e
vespertino (14,8%) durante a estação chuvosa na Mata, sendo o albedo vespertino 2% menor
que o albedo matutino. Já para o período seco, o albedo matutito (15,8%) foi 4% maior que o
albedo vespertino (15,2%). Em um trabalho similar realizado por Querino et al. (2017),
possivelmente isso ocorre devido as chuvas convectivas que ocorrem no final tarde e início da
noite. O volume de água precipitado durante a tarde umedece o solo, deixando-o úmido até o
dia seguinte, e consequentemente, com uma coloração mais escura. Logo, no início da tarde a
superfícies estaria mais seca e um pouco mais clara do que pela manhã.
58
Figura 15 - Variação horária do albedo (α) em %, no topo da superfície da Mata no a) Período
chuvoso e b) período seco.
18
Maio
a
Junho
Julho
Agosto
Albedo (%)
17
16
15
14
13
12
6
18
7
8
9
Novembro
b
10
11 12
Hora Local
13
Dezembro
Janeiro
10
13
14
15
16
17
Fevereiro
Albedo (%)
17
16
15
14
13
12
6
7
8
9
11 12
Hora Local
14
15
16
17
Fonte: Autor, 2018.
4.4.3 Albedo abaixo da superfície da Mata
Além do albedo externo, verificou-se também o albedo interno no interior do dossel
da Mata (Figura 16). Acreditava-se que o albedo do interior da Mata tendesse apresentar
valores mais baixos, contudo, não foi isso o constatado. Verifica-se que, assim como no
albedo externo (Figura 11), os maiores registros de albedo foram nos meses de novembro a
fevereiro, e os menores albedos nos meses compreendidos entre maio e julho. Contudo, os
registros do albedo no interior do dossel da Mata apresentam-se maiores que os encontrados
59
acima da superfície da Mata. No período seco, no intervalo entre 9h às 14h, o albedo varia
entre 22 a 27%. Já no período chuvoso, nas mesmas horas, estes valores ficam entre 19,8% a
24%.
Querino et al. (2006), avaliando albedo médio (%) no interior do mangue natural e
acima da copa das árvores, verificou que os albedos internos são menores (entre 10 a 13%) se
comparados ao externo, acima da copa das árvores (20 a 25%). A razão para isso está na
coloração escura do solo resultante da decomposição de matéria orgânica (MOURA, 1999;
QUERINO et al. 2006, 2011).
Leitão e Oliveira (2000) estudando a influência da irrigação no albedo observaram
que, em condições irrigadas, o albedo da cultura de amendoim foi reduzido, o que demonstra
também sua dependência em relação ao teor de umidade do solo. Ou seja, o solo mais úmido
absorve mais radiação eletromagnética e, por estar mais hidratado, causa redução da
refletância, diminuindo o albedo. Partindo desse pressuposto, como no período de estudo aqui
realizado (2014), na Mata, as chuvas foram bem abaixo da normal climatológica, por
consequência, o solo com baixo teor de umidade absorve menos radiação eletromagnética e,
por estar menos úmido, causa aumento na reflectância.
Davidson e Wang (2004) afirmaram que as condições hídricas do solo e da planta
influenciam diretamente nos padrões sazonais do albedo. Moura et al. (1999), Querino et al.
(2006), Souza Filho et al. (2006), Pavão et al. (2014), afirmam que a nebulosidade, geometria
da copa, tipo e espécie de planta, fase de desenvolvimento, estado de sanidade, índice de área
foliar entre outras variáveis da vegetação, são fatores que influenciam na constância do
albedo.
Além disso, existe a liteira (folhas e galhos) que estão no solo da floresta e que
influencia no albedo. No interior de qualquer floresta a liteira aumenta a retenção de água
precipitada potencializando o processo de infiltração da água no solo e modificando o balanço
de radiação e de energia, pois esta cobertura intercepta a radiação solar impedindo que esta
atinja diretamente o solo (RODRIGUES et al., 2010).
Figura 16 - Variação Mensal-horária do albedo (α) abaixo da superfície da Mata, em %.
60
Fonte: Autor, 2018.
4.4.4 Albedo no Canavial
Assim como na Mata, o albedo do canavial apresenta grande variação entre as distintas
épocas do ano (Figura 17). Os meses janeiro e fevereiro, foram os que apresentaram maiores
médias, assim como os meses da quadra chuvosa tiveram as menores médias. No período seco
(janeiro e feveiro), das 9h às 14h, o albedo no canavial variou entre 20 a 23%. No amanhecer
e entardecer, para o mesmo período, os albedos se elevam, ficando entre 24 a 32,5%. Esse
valor alto é atribuído ao fato de a cultura estar no estágio inicial, ou seja, o solo estava
exposto, com muita palha. Para o período chuvoso, o albedo apresentou-se em média 22,3%,
sendo maio o mês com menor albedo no canavial (17%), devido a este mês ter ocorrido um
alto índice de chuvas, fato este já mencionado. Para o período seco, a média do albedo foi
24,9%.
Esses maiores albedos para o Canavial corroboram com Da Silva Júnior (2016), que
estudando saldo de radiação em mata Atlântica e Canavial concluiu que os menores valores
61
do saldo de radiação no Canavial diurno estão em função do maior albedo do canavial em
comparação com o dossel da mata Atlântica.
Um estudo feito por Oliveira et al. (2014) no Vale do rio São Francisco - Pernambuco,
para avaliar o albedo da cultura da cana-de-açúcar, constataram albedos baixos no início do
ciclo da cultura (13%), seguidos de rápido aumento, aumento da ordem de 26% ocorridos no
máximo crescimento vegetativo. Aos 179 dias após o plantio da cana, o albedo ficou em torno
de 21%, devido a diminuição da radiação refletida nesse período e, posteriormente, foi
observado aumento do albedo (24%), seguido por uma sequência de dias com redução de
albedo (17%). Esses albedos foram relacionados com o tombamento da cultura, em
consequência da exposição do solo, período de chuvas na região e menores índices de
radiação solar incidente.
Comparando o albedo médio na copa da Mata (15,2%) com o albedo do Canavial
(23,2%), percebe-se que, com a substituição da Mata por Cana, elevou-se o albedo em 34,5%.
Isso significa um aumento de 34,5% na quantidade de energia refletida para a atmosfera e que
deveria ficar na superfície para os mais diversos processos físico, químico e biológico.
Segundo Querino et al. (2006), a elevação do albedo devido a substituição de áreas de floresta
está atribuída ao solo e, por consequência, a uma vegetação mais ressecada.
Figura 17- Variação mensal-horária do albedo (α) no canavial, em %.
62
Fonte: Autor, 2018.
4.5.5 Albedo horário do Canavial
O albedo horário do canavial da estação chuvosa a) e estação seca b) (Figura 18),
permite constatar que, para o período seco, a variação diurna foi 21,3% a 35,0%, com uma
média diurna horária de 28,4%. Se comparado a Mata, nesse período, a média horária diurna
do albedo da cana foi maior (43,3%). Na estação chuvosa, a variação diurna horária do albedo
do canavial foi 17,2% a 30,5%, com uma média horária diurna de 23,9% (37,7%) maior se
comparada com a média diurna horária do albedo da Mata.
O albedo médio anual da cana foi 23,2%, sendo (34,5%) maior que o da Mata, com
médias durante a estação chuvosa 22,4%, (9,7%) menor que na estação seca 24,8%. Estes
resultados corroboram com Carmo et al. (2017) que, estudando balanço de radiação da canade-açúcar irrigada por gotejamento superficial em Pernambuco, verificou que, o albedo
apresentou-se crescente ao longo dos dias de Sol pleno observados, com menores valores
próximos ao meio-dia, no interim de 15 a 22%, com média para o ciclo da cultura da cana de
23%. Da Silva et al. (2011) estudando a variação do balanço de radiação em cana-de-açúcar
63
irrigada por sulcos, em Juazeiro, BA, encontraram albedo médio para a cana de 23%. Esses
valores também foram semelhantes aos observados por Cabral et al. (2012), que obtiveram
albedo para a cana-de-açúcar cultivada em São Paulo variando entre 15% e 23%, do início ao
final do ciclo produtivo.
Valores similares de albedo para a cultura da cana-de-açúcar foram encontrados por
Esteves et al. (2012), que estudando variação do albedo durante o ciclo da cana-de-açúcar no
Norte-Fluminence-RJ, constataram que o albedo mostrou grande variação com a pluviosidade
do local, sendo maior em períodos com menor disponibilidade hídrica e menor em períodos
chuvosos. Para os períodos chuvosos foi observado o valor médio do albedo de 24% e para os
períodos secos a média foi de 28%. André et al. (2010), estudando o balanço de radiação na
cana-de-açúcar no Norte- fluminense, encontraram 24% para o estádio de perflhamento, 30%
para o desenvolvimento dos colmos e 31% para a maturação, sendo o valor médio de 28%
para todo o ciclo da cultura da cana.
De acordo com Oliveira et al. (2009), o albedo da superfície terrestre varia de 5% a
55% dependendo do grau de verde, minerais e propriedades químicas e físicas do solo. Além
disso, areas que apresentam solo seco podem proporcionar uma variação de albedo entre 8 e
40%, enquanto que o solo úmido, varia entre 4 e 20%. Esta diminuição com a umidade pode
ser explicada devido ao fato de que o albedo da água é significantemente menor do que o
albedo do solo seco. Já as superfícies vegetadas exibem diferentes albedos, que variam de
acordo com o estádio de desenvolvimento e tipo de vegetação ou da cultura implantada
naquele local, as quais apresentam albedos que variam entre 10 a 30%.
Comparando o albedo médio da Mata (15,2%) com o do canavial (23,2%), verificouse um aumento de 34,5% na quantidade de energia refletida para a atmosfera. Fica claro que,
quando se substitui floresta nativa por uma área degradada (canavial), em média, o albedo
eleva-se, como foi detectado por Moura et al., (1999) e Querino (2004), em áreas degradadas
na Amazônia.
Figura 18- Variação horária do albedo (α) em %, no canavial, no a) Período chuvoso e b) período
seco.
Albedo (%)
64
32
30
28
26
24
22
20
18
16
14
a
Maio
Albedo (%)
6
36
34
32
30
28
26
24
22
20
18
7
8
Junho
9
10 11 12
Hora Local
janeiro
b
6
Julho
7
8
9
10 11 12
Hora Local
13
Agosto
14
15
16
17
15
16
17
fevereiro
13
14
Fonte: Autor, 2018.
4.5.6 Relação do albedo com Ângulo Zenital
O comportamento da relação do albedo da Mata e Canavial com Ângulo Zenital pode
ser visto na figura 19. É possível se verificar que as curvas no canavial apresentam-se
superiores as da florestas. O albedo médio anual da Mata foi 15,2% e do Canavial 23,2%.
Estes valores estão coerentes com André et al. (1988), Moura et al. (1999), Giongo et al.
(2010), Querino et al. (2006, 2011, 2013). O fato do albedo ser menor na Mata está
relacionado a fatores como coloração da vegetação, que devido a ser mais escura se
comparada a cor do canavial (verde mais claro), reflete menor quantidade de energia. Além
disso, Moura et al. (1999) menciona outro fator que é a geometria da copa das árvores.
Rodrigues et al. (2009) também verificaram que as mudanças de vigor dos vegetais, que são
mais verdes no período chuvoso devido à presença da umidade, são fatores condicionantes
das mudanças sazonais no albedo da superfície.
Analisando a influência do Z no albedo nas duas regiões de estudo, verifica-se em
todos os sítios, valores mais elevados de albedo ao nascer e ao pôr-do-sol, e os mesmos
65
apresentaram valores menores próximo ao meio dia. De acordo com Querino et al. (2006),
isto indica que o albedo não está relacionado com o Rg, e sim com o Z, que apresenta seu
menor valor próximo ao meio dia. Este fato ocorre pois os valores das radiações refletidas são
extremamente dependentes da inclinação dos raios solares.
Grodzki et al. (2004), ao analisar os efeitos do fogo sobre variáveis
micrometeorológicas em uma floresta de bracatinga no município de Colombo-PR, verificou
que para a área coberta com bracatinga, o valor médio do albedo entre os dias 28/08 e 03/09
de 2004 ficou em 16%, indicando uma menor refletividade ao fim do dia em função do maior
ângulo zenital e consequentemente menor penetração da luz no dossel. Gielow et al. (1999)
ao estudar albedo no Pantanal Sul-Matogrossense durante e após o período de inundação de
1988, também verificaram a influência do ângulo zenital no albedo, onde as savanas úmidas
tiveram albedos mais elevados nas horas próximas do nascer e por do sol.
Um estudo realizado por André et al. (2010), sobre balanço de radiação ao longo do
ciclo da cultura da cana-de-açúcar no município de Campos dos Goytacazes-RJ, evidenciaram
que o albedo mostrou valores altos nas primeiras horas da manhã e ao entardecer e menores
valores no meio do dia. Estes resultados confirmam a dependência do albedo em função do
ângulo de elevação solar. O valor mínimo por volta do meio-dia é atribuído ao menor ângulo
de incidência dos raios solares, causando maior penetração e retenção da radiação no interior
da comunidade vegetal. Os autores encontraram albedos variando entre 23% por volta das 13
horas, cerca de 24% no início da manhã e 28% ao entardecer. O valor médio diurno do albedo
encontrado foi de 23%.
Spolador et al. (2006) estudando radiação fotossinteticamente ativa em uma floresta de
transição cerrado-amazônica concluiu que nos períodos de seca a tendência é de aumento nas
médias em virtude do ângulo zenital solar ser maior, aumentando assim a reflexão da radiação
nas folhas superiores. Porém, o ângulo zenital solar não é o único responsável pelo aumento
da refletância, as próprias características da vegetação podem se alterar em função da escassez
hídrica na estação seca.
Figura 19- Relação entre o albedo médio horário anual em % e o ângulo zenital médio (°) na Mata e
no Canavial, no período experimental.
66
Albedo Cana
Z Mata
Z Cana
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Z (°)
Albedo (%)
Albedo Mata
17
Hora Local
Fonte: Autor, 2018.
A figura 20 apresenta a relação do albedo na Mata e no Canavial com o ângulo zenital
Z para a estação seca. A diferença no albedo da Cana e da Mata é nítida e está relacionada à
cor da vegetação de ambos os sítios. Na floresta, a cor da vegetação é mais escura, por isso a
curva do albedo na Mata é menor e do Canavial maior. Para De Mesquita et al. (2012), o
parâmetro albedo sofre fortes influências das características físicas da superfície do solo (tipo
de cobertura, umidade e topografia), do ângulo zenital solar e das condições de nebulosidade
da atmosfera. Segundo Wang e Davidson (2007) o albedo desempenha um papel fundamental
nas condições microclimáticas locais, pois influencia diretamente a energia disponível na
interface superfície-atmosfera para os processos de aquecimento, evapotranspiração e
fotossíntese.
Além disso, também é possível perceber uma certa assimetria das curvas do albedo
nesse período e pode ser atribuído, segundo Moura (2000), a um menor Z médio ao meio dia,
com isso as variações diárias das curvas de albedo foram menores, o que as tornaram mais
planas.
Estes resultados corroboram com os encontrados por Spolador (2006), onde as médias
horárias da refletância apresentam maiores no início e fim do ciclo diurno, tendendo a
apresentar valores menores ao meio dia, devido à menor inclinação dos raios solares ao meio
dia solar, o que facilita a penetração da radiação e minimiza a reflexão.
67
Figura 20- Relação entre o albedo médio horário em % e o ângulo zenital médio (°) na Mata
e no Canavial, na estação seca.
Albedo Cana
Z Mata
Z Cana
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
6
7
8
9
10
11 12 13
Hora Local
14
15
16
Z (°)
Albedo (%)
Albedo Mata
17
Fonte: Autor, 2018.
Na figura 21, verifica-se a relação do albedo médio horário e o ângulo zenital Z médio
para a estação chuvosa. Z apresenta-se levemente superior para a região da Mata se
comparado ao Z do Canavial. Essa pequena (porém visível) diferença no Z das regiões é
devido a declinação solar para a Mata, que alcança os maiores valores nesta época do ano
(Inverno no Hemisfério Sul), com a posição do sol atingindo o solstício de verão no
hemisfério Norte.
Verifica-se também que a curva do albedo para a floresta no interim de 10h as 13h
permanece constante. De acordo com Moura et al. (1999), isso ocorre devido a assimetria da
curva do albedo não ter relação com ângulo zenital, e sim com nebulosidade, geometria da
copa, assim como o tipo de planta.
Além disso, no geral, as curvas de albedo em ambos os sítios apresentam boa simetria.
Querino et al. (2006) relata que isso é devido a ocorrência do Z maior as 12h nessa época do
ano, isso porque o sol está posicionado (com declinação) no Hemisfério Norte. Quando Z
médio ao meio dia for máximo, as amplitudes do albedo serão maiores (MOURA, 2000). Isso
explica o motivo para as curvas do albedo se apresentarem bem simétricas nessa época do
ano.
Silva et al. (2013), estudando albedo de superfície no semiárido pernambucano notou
que as diferenças observadas no albedo da água em diferentes regiões resultam sobremaneira
68
às diferenças na turbidez da água, interferências atmosféricas, da profundidade e do ângulo
zenital (incidência dos raios solares).
Figura 21- Relação entre o albedo médio horário em % e o ângulo zenital médio (°) na Mata
e no Canavial, na estação chuvosa.
Albedo Cana
Z Mata
Z Cana
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Hora Local
Fonte: Autor, 2018.
5. CONCLUSÕES
De acordo com os resultados enuncia-se as seguintes conclusões:
17
Z (°)
Albedo (%)
Albedo Mata
69
Tanto na mata quanto no canavial, na estação chuvosa (maio a agosto) e de transição
(chuvoso-seco), os períodos com maior ocorrência de chuva são no turno matutino e noturno.
Em termos médios, a radiação solar global (Rg) na Mata na época chuvosa sofreu
uma atenuação de 27% em relação à época seca. Já no canavial a Rg média foi no mesmo
período, 24% menor que no período seco.
Na quadra seca, apenas 3,9% da Rg chegou ao interior da mata, no período de
transição (seco-chuvoso) apenas 4,7%, no período chuvoso (3,3%) e no período de transição
(chuvoso-seco) somente 3,2%.
Na estação chuvosa, o albedo da mata foi, em média, 14,8%, ou seja, 4% maior que na
estação seca (15,4%). Para o canavial, na estação chuvosa, a média do albedo foi 22,3% e
24,9% para a estação seca. Já no período seco, essa variação foi entre 14,2 a 18%.
Na floresta, no período chuvoso, houve pouca diferença no albedo médio matutino
(15,1%) e vespertino (14,8%), sendo 2% maior que o albedo médio matutino. No período
seco, o albedo matutino foi 15,8%, sendo 4% maior que o vespertino (15,2%). Já para o
canavial, na quadra chuvosa, o albedo médio matutino foi 20,9% e vespertino 23,9%. Para a
quadra seca, o albedo médio matutino foi 23,1% e vespertino 26,6%.
O albedo no inteior da mata foi entre 22 a 27% para o período seco. Já para o período
chuvoso, o albedo foi entre 19,8 a 24%.
O albedo da mata foi, em média, (15,2%) e do canavial (23,2%). Houve um aumento
no albedo de 34,5% quando substitui a floresta por cana-de-açúcar.
Em relação ao Kt, na mata e no canavial, na estação chuvosa, há predominância de céu
parcialmente nublado, propiciando maior reflexão da Rg.
O Rg foi menor no canavial devido ao Kt no canavial ser sido maior que o Kt da Mata.
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