Objetivos
Justificativas Metodologia
Objetivos
Geral:
Desenvolver parametrizações de solos na área do
Mercosul visando a sua utilização em modelos de
previsão de umidade do solo.
Específicos:
-
Aplicar modelos de umidade do solo na área do Mercosul.
-
Examinar o impacto da parametrização mais realista da
umidade do solo sobre a previsão de tempo.
Justificativas
A
disponibilidade de água no solo é um dado básico
para a estimativa dos efeitos das secas sobre a queda do rendimento
agrícola. O conhecimento da quantidade de água no solo
é uma informação fundamental no planejamento das
atividades agrícolas, no sentido de uma melhor definição
das datas de plantio, necessidade de irrigação,
produtividade agrícola e eleição do tipo de
cultura mais adequada ao clima regional. O conhecimento da
disponibilidade hídrica é de particular importância
naquelas regiões onde a variabilidade interanual e sazonal das
chuvas tem forte impacto sobre a agricultura. Da mesma forma, o
excesso de umidade do solo durante a ocorrência de enchentes
também provoca quedas na produtividade. Apesar da importância
de informação sobre disponibilidade hídrica, não
existem medições regulares e contínuas no tempo
e espaço desse parâmetro.
Por outro lado, a
representação da variação temporal e
espacial de umidade do solo em modelos atmosféricos é
muito limitada. A inicialização da umidade do solo é
baseada em valores climatológicos, de baixa resolução
espacial e resultante da simulação de modelos
atmosféricos (por exemplo, Mintz e Serafini, 1992). Esses
valores geralmente são bem diferentes das observações,
particularmente nos trópicos, devido às limitações
na parametrização dos processos hidrológicos, o
que impede capturar a variabilidade interanual da umidade do solo
(Robock et al. 1998). Estudos numéricos e observacionais
mostram uma forte interação entre a umidade no solo e os
processos atmosféricos. Baseados em dados de campo, Entekhabi
et al.(1996) mostraram que essas interações podem ter
lugar ao longo de todas as escalas temporais e espaciais. A
inter-relação entre a umidade no solo e a atmosfera se
manifesta nas trocas de matéria e energia que ocorrem entre a
superfície e a atmosfera. O calor gerado na superfície
pela forçante radiativa é dissipado pelo fluxo
turbulento e pela radiação térmica. A partição
entre ambos os mecanismos depende da temperatura da superfície e
da estabilidade estática do ar próximo à mesma.
Ambos os mecanismos são influenciados pela disponibilidade de
umidade no solo. Por outro lado, o fluxo turbulento se subdivide em
fluxo de calor sensível e latente. Novamente, a partição
relativa de ambos componentes é fortemente dependente da
disponibilidade de água no solo. A umidade no solo também
afeta o albedo na superfície, alterando o balanço de
radiação. Castelli et al. (1996) analisam o rol da
umidade no solo na frontogênese, e mostram que a umidade no
solo afeta a distribuição e intensidade dos campos de
precipitação, e que essa interação
constitui um mecanismo de retro-alimentação positivo,
isto é, a inter-relação entre a atmosfera e a
umidade no solo tende a reforçar os gradientes de
precipitação no espaço. Em outro estudo, Betts
et al. (1996) concluíram que a umidade do solo, em conjunto
com a temperatura do solo, constitui uma condição de
contorno de longo prazo similar à TSM nos oceanos.
Metodologia:
O
INPE já realiza regularmente estimativa de água no solo
na área de atuação da Sudene (Souza et al.
2001), e de um modo experimental com menor resolução,
em todo o território brasileiro. As estimativas de água
no solo baseiam-se na integração de informação
pedológicas e meteorológicas. As informações
básicas de solo são obtidas a partir dos dados
pedológicos de levantamentos de solos da Embrapa e do Radam
Brasil já existentes. Nesses levantamentos, os solos foram
amostrados determinando a profundidade dos horizontes, o tipo de
solo, tipo de vegetação, etc. Para cada horizonte foram
executadas análises físicas (textura, estrutura, etc.)
e químicas (matéria orgânica, macro e
micro-nutrientes, carbono, etc.). Utilizando funções de
pedo-transferência (Tomasella et al., 2005), os atributos
geofísicos do solo podem ser transformados em parâmetros
necessários para modelos de simulação de água
no solo.
A
segunda informação integrada são os dados
meteorológicos. Informações meteorológicas
amostradas pela rede de plataforma de coleta de dados do INPE e dados
da rede sinótica do INMET permitem a estimativa de um
parâmetro importante para a disponibilidade hídrica
denominada evapotranspiração usando o modelo de
Penman-Monteith (Monteith, 1965). Os dados necessários à
aplicação deste modelo são, pelo menos, radiação
global incidente, temperatura e umidade relativa do ar, velocidade do
vento e pressão. Como a rede sinótica do INMET não
dispõe de sensores de radiação, são
utilizadas estimativas de radiação diárias
derivadas de sensores GOES através do modelo de Ceballos e
Moura (1997).
A
precipitação diária é obtida utilizando a
versão 6 do produto 3B42 do TRMM
(http://daac.gsfc.nasa.gov/precipitation/TRMM_README/TRMM_3B42_readme.shtml)
junto com informação de precipitação
observada em pluviômetros coletada de diferentes fontes de
dados e integrada pelo INPE. As observações são
agrupadas de acordo com as células definidas pela resolução
dos dados TRMM (0,25ºx0,25º). O valor médio das
observações em cada célula é utilizado para
calcular o erro das estimativas de precipitação em este
ponto. Utilizando uma interpolação linear são
obtidos os valores do erro em cada ponto da grade, a partir das
diferenças estimadas. No processo são levados em consideração
os pontos onde o 3B42 estima não ter precipitação,
com o objetivo de manter a distribuição espacial da
mesma.
A evapotranspiração,
junto com a precipitação, permite o cálculo do
balanço de água no solo, que é um indicativo da
disponibilidade hídrica no solo usando a metodologia descrita
em Souza et al. (2001). A modo de exemplo, a figura 2 apresenta as
estimativas da condição de água no solo no
período 17-20 de janeiro de 2003, em que aconteceu um episódio
do jato. De um modo geral as figuras mostram de que a condição
de umidade do solo estava muito favorável no Sul da Amazônia
no momento do jato, enquanto que o sul do país apresentava
deficiência de água no solo.
Recentemente, no âmbito
do projeto Fapesp Projeto Temático nº 2001/13816-1
“COMPONENTE BRASILEIRA DO EXPERIMENTO DE CAMPO DO JATO DE
BAIXOS NÍVEIS A LESTE DOS ANDES: INTERAÇÕES EM
MESO E GRANDE ENTRE AS BACIAS AMAZÔNICA E DO PRATA”
financiado pela Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado
de São Paulo – Fapesp, e através da rede
construída no Projeto IA-CRN 055, os integrantes desta
proposta iniciaram os primeiros esforços da construção
de uma base de dados de solo integradas para a utilização
de modelos de umidade do solo. Especificamente, nesta atividade
procurou-se identificar se a ocorrência do episódios do
jato estava associada a determinados padrões de umidade do
solo.
