In areas of native forests, interception of rain precipitation trhough the vegetation is an important variable of the water balance. This research analyzed the interception process in two areas of deciduous forest at Santa Maria RS; along river Vacacaí Mirim. The variables monitored from March / 2013 to March / 2014 were: incident precipitation, stemflow and throughfall. The incident precipitation was monitored by a rain gauge type vats-tipper and a rain gauge, and also checked by INMET. The internal precipitation was monitored in both areas (I and II), with dimensions of 12 m x 50 m and 13 m x 45 m respectively. The stakes were installed at 40 or 60 cm of height. In both areas 101 stakes were allocated for disposal of 40 interceptômetros. Tere were 20 of these remained fixed and 20 were rotated. The stemflow was determined by monitoring the flow in three trees chosen within each area and the interception was calculated as the difference between precipitation and the sum of throughfall and stemflow. The highest interception was found in the area I. The stemflow in area II was lower as reported by other authors, showing that this variable can not be ruled of interception study. The internal precipitation variation ranges and interception were similar to those reported in other studies. The average of rainfall for the internal fixed and mobile interceptômetros was not significant. The interception in the experimental area I was 46.63% of the incident rainfall and the experimental area II was 43.93% of the incident rainfall. The results showed that the interception is a key component of the hydrological cycle and generally underestimated by hydrological models. The research concludes that the study of interception in soils with forest cover is essential for determining the water balance of an area. / Em regiões de floretas nativas a interceptação da precipitação pela vegetação é um importante variável no balanço hídrico. Esta pesquisa analisou o processo de interceptação em duas áreas de floresta estacional decidual, na região de Santa Maria - RS, na cabeceira da bacia do Rio Vacacaí Mirim. As variáveis monitoradas no período de março/2013 a março/2014 foram: precipitação incidente, escoamento pelo tronco e precipitação interna. A precipitação incidente foi monitorada por um pluviógrafo tipo cubas-basculantes e por um pluviômetro. A precipitação interna foi monitorada nas duas áreas (I e II), com dimensões de 12 m x 50 m e 13 m x 45 m, respectivamente. As estacas foram instaladas a 40 ou 60 cm do solo. Nas duas áreas foram alocadas 101 estacas para disposição de 40 interceptômetros, sendo que 20 permaneceram fixos e 20 foram rotacionados. O escoamento pelo tronco foi determinado por meio de monitoramento do escoamento em três árvores escolhidas dentro de cada área e a interceptação foi calculada pela diferença entre precipitação e a soma da precipitação interna e o escoamento pelo tronco. O maior valor de interceptação foi verificado na área I. O escoamento pelo tronco na área II foi inferior aos valores verificados por outros autores, revelando que essa variável não pode ser descartada o estudo da interceptação. Já as faixas de variação de precipitação interna e da interceptação ficaram próximas àquelas registradas em outros estudos. As médias da precipitação interna por interceptômetros fixos e móveis não foi significativa. A interceptação na área experimental I foi 46,63% da precipitação incidente e na área experimental II foi 43,93% da precipitação incidente. Os resultados mostraram que a interceptação é um componente fundamental do ciclo hidrológico e, em geral, subestimada pelos modelos hidrológicos. A pesquisa conclui que o estudo da interceptação em solos com cobertura florestal é fundamental para a determinação do balanço hídrico de determinada área.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:17:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AneCFS_DISSERT.pdf: 3100120 bytes, checksum: 8f26524545d2044027f402e45324031d (MD5) Previous issue date: 2014-03-17 / This study aimed to establish patterns of dynamics of litter and redistribution of rainfall of Caatinga vegetation. Sampling was done monthly for twenty three months in four areas: degraded, successional primary stage, secondary stage and late stage. We installed 72 collectors of 1.0 mx 1.0 m, with nylon fabric background in three areas. Litter deposited was fractionated into leaves, twigs, reproductive structures and miscellaneous, dried and weighed. To assess the stock of accumulated litter we used metal frame with dimensions of 0.5 mx 0.5 m, thrown randomly and collected monthly, taken to the laboratory for oven drying and weighed. To evaluate the decomposition, 40g of litter were placed in nylon bags (litterbags) mesh 1 mm ?, dimensions 20.0 x 20.0 cm, being distributed on the soil surface and removed monthly, cleaned, dried and weighed. To evaluate the contribution of rainfall we used interceptometers installed 1.0 m above the ground surface, distributed under the canopy of six species of the caatinga, which evaluated the stemflow through collecting system installed around the stems of these species. The deposition of litter in the primary stage was 2.631,26 kg ha-1; 3.144,89 kg ha-1 in the secondary stage; 3.144,89 kg ha-1 in the late stage. The fraction of leaves was the largest contributor to the formation of litter in three stages. The degraded area showed greater accumulation of litter and decomposition has been sluggish during the dry period. We conclude that occurred greater litterfall in later stages. The late successional stage showed faster decomposition of litter, the evidence that is a better use of litter in nutrient cycling processes and incorporation of organic matter to the soil. The time required to decompose 50 % of the litter in the later stages of succession was lower indicating greater speed of release and reuse of nutrients by the vegetation. The specie jurema preta with less leaf area and consists of leaflets, showed greater internal precipitation in rain events of greater magnitude. The stemflow was not influenced by DAP and basal area. The water lost by trapping represented the largest proportion of total rainfall in all species studied / O presente trabalho teve por objetivo estabelecer padr?es da din?mica da serrapilheira e redistribui??o da ?gua da chuva da vegeta??o da Caatinga. Foram realizadas coletas mensais durante vinte tr?s meses em quatro ?reas: degradada, est?gio sucessional prim?rio, secund?rio e tardio. Foram instalados 72 coletores de 1,0 m x 1,0 m, com fundo da tela de n?ilon em tr?s ?reas. A serrapilheira depositada foi fracionada em folhas, galhos, estruturas reprodutivas e miscel?nea, secas em estufa e pesadas. Para avaliar o estoque de serrapilheira acumulada utilizou-se moldura met?lica com dimens?es de 0,5 m x 0,5 m, lan?ada aleatoriamente, sendo coletada mensalmente, levada ao laborat?rio para secagem em estufa e pesadas. Para avalia??o da decomposi??o, 40g serrapilheira, foram colocadas em sacolas de n?ilon (litterbags) malha 1 mm?, dimens?es 20,0 x 20,0 cm, sendo distribu?das na superf?cie do solo e retiradas mensalmente, limpas, secas e pesadas. Para a avalia??o da contribui??o da precipita??o pluvial, utilizou-se intercept?metros instalados 1,0 m acima da superf?cie do solo, distribu?dos abaixo da copa de seis esp?cies da caatinga, onde se avaliou o escoamento pelo tronco atrav?s de sistema coletor instalado ao redor dos caules dessas esp?cies. A deposi??o de serrapilheira no est?gio prim?rio foi 2.631,26 kg ha-1, 3.144,89 kg ha-1 no est?gio secund?rio e 4.542,30 kg ha-1 no est?gio tardio. A fra??o folhas foi a que mais contribuiu na forma??o da serrapilheira nos tr?s est?gios avaliados A ?rea degradada apresentou maior ac?mulo de serrapilheira e a decomposi??o mostrou-se lenta durante o per?odo seco. Conclui-se que ocorreu maior produ??o de serrapilheira nos est?gios mais avan?ados. O est?gio sucessional tardio apresentou decomposi??o da serrapilheira mais r?pida, o que evid?ncia um melhor aproveitamento da serrapilheira no processo de ciclagem de nutrientes e na incorpora??o de mat?ria org?nica ao solo. O tempo necess?rio para decompor 50% da serrapilheira da Caatinga nos est?gios mais avan?ados de sucess?o foi menor indicando maior velocidade da libera??o e o reaproveitamento de nutrientes por parte da vegeta??o. A jurema preta, com menor ?rea foliar e constitu?da de fol?olos, apresentou maior precipita??o interna nos eventos de chuva de maior amplitude. O escoamento pelo tronco n?o foi influenciado pelo DAP e ?rea basal. A ?gua perdida por intercepta??o representou a maior propor??o da precipita??o pluviom?trica total em todas as esp?cies estudadas

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / ABSTRACT: In regions of natural or planted forests, rainfall interception by vegetation can be an important variable in the hydrological cycle and should not be neglected. This research analyzes the process of interception in different forest types (native and planted) in the region of Santa Maria - RS, at the head of Vacacaí Mirim. The variables Rainfall (R), stemflow (Sf), and throughfall (Tf) were monitored in the period from Dec/09 to Fev/11. Rainfall was monitored in two tipping bucket rain gauges and meteorological station installed in the subbasin on July 14th, 2010. Throughfall was monitored in three plots (areas I, II and III) with dimensions of 12 m x 50 m, 21 m x 12 m and 10 m x 20 m, respectively. The sampling points were installed 40 or 60 cm from the ground and spaced 1 m in straight line. In area I (native forest), 101 stakes were allocated to 40 instruments; where 20 collectors remained in fixed locations and 20 were rotated randomly. In the areas II (native forest) and III (eucalyptus) 60 sampling points were allocated to 20 collectors; at each new collection they were placed one sampling point ahead the former. Stemflow was based on values suggested in literature and by monitoring the flow in three selected trees within each plot, and the interception was calculated as the difference between precipitation and the sum of throughfall and stemflow. The results showed that interception is a key component of the hydrological cycle and, in general, underestimated by the hydrological models.The highest interception value was checked for native forest and the largest stemflow for eucalyptus. The stemflow was higher than the values observed by other authors, revealing that this variable cannot be ruled out in the study of interception. On the other hand, the ranges of variation of throughfall and interception were close to those reported in other studies. The results seem also to suggest that the depth parameter adopted for the calculation of interception using the leaf area index is underestimated and should be 0.4. Statistical analysis of the number of collectors used and necessary to ensure error of 5 mm of throughfall in relation to its average and 90% of confidence, showed that for vegetation such as Eucalyptus, the use of 20 rotating collectors were sufficient in 95.45% of the collections; which may be a reference to works in which there is a pattern of similarity of species. For native forest we observed that when the vegetation has a low density and the similar pattern of canopy, stem diameter and height, the use of 20 rotating collectors would be enough to ensure statistical requirements set out in 71.43% of the samples monitored. When the native vegetation is dense, with standard range of height, stem diameter and crown area, we observed the need for a higher number of collectors equipment of throughfall. The use of 40 collectors (20 fixed and 20 rotational) assured that the statistical requirements stipulated were guaranteed in 60.98% of the samples monitored. / RESUMO: Nas regiões de floretas naturais ou plantadas, a interceptação da precipitação pela vegetação pode ser uma importante variável do ciclo hidrológico, não devendo ser negligenciada. Esta pesquisa analisou o processo de interceptação em diferentes formações florestais (nativa e plantada) na região de Santa Maria - RS, na cabeceira do Vacacaí Mirim. As variáveis monitoradas no período de dez/09 a fev/11 foram: precipitação inicdente (P), escoamento pelo tronco (Esct) e precipitação interna (Pi). A precipitação incidente foi monitorada em dois pluviômetros tipo cubas-basculantes e pela estação climatológica instalada na sub-bacia em 14/7/2010. A precipitação interna foi monitorada em três parcelas (área I, II e III) com dimensões de 12 m x 50 m, 21 m x 12 m e 10 m x 20 m, respectivamente. As estacas foram instaladas a 40 ou 60 cm do solo, sendo espaçadas de 1 m e em linha reta. Na área I (mata nativa), foram alocadas 101 estacas para disposição de 40 instrumentos, sendo que 20 permaneceram fixos e 20 foram rotacionados. Já nas áreas II (mata nativa) e III (eucalipto) foram alocadas 60 estacas para disposição de 20 coletores, sendo que a cada nova coleta eles eram realocados uma estaca a frente da anterior. O escoamento pelo tronco foi determinado com base em valores sugeridos em literatura e por meio de monitoramento do escoamento em três árvores escolhidas dentro de cada parcela e a interceptação foi calculada pela diferença entre P e a soma de Pi e Esct. Os resultados mostraram que a interceptação é uma componente fundamental do ciclo hidrológico e, em geral, subestimada pelos modelos hidrológicos. O maior valor de interceptação foi verificado para mata nativa e o maior Esct para eucalipto. O escoamento pelo tronco foi superior aos valores verificados por outros autores, revelando que essa variável não pode ser descartada no estudo da interceptação. Já as faixas de variação de precipitação interna e da interceptação ficaram próximas aquelas registradas em outros estudos. Os resultados parecem sugerir, ainda, que o parâmetro de lâmina adotado para o cálculo de interceptação com utilização do índice de área foliar está subestimado e deveria ser 0,4. A análise estatística do número de aparelhos utilizados e necessários para garantir 5 mm de erro de Pi em relação a sua média e 90% de confiança, mostrou que para vegetação do tipo eucalipto, o uso de 20 instrumentos rotacionáveis seriam suficientes em 95,45% das coletas realizadas. O que pode ser uma referência para trabalhos em que existe um padrão de semelhança de espécies. Já para mata nativa observou-se que, quando a vegetação apresenta baixa densidade e mesmo padrão de copa, diâmetro do caule e altura, o uso de 20 instrumentos rotacionáveis seria suficiente para garantir os requisitos estatísticos estipulados em 71,43% das coletas monitoradas. Quando a vegetação nativa é densa, com padrão variado de altura, diâmetro do caule e área da copa, percebeu-se a necessidade de um número mais elevado de equipamentos coletores de Pi. O uso de 40 instrumentos, (20 aparelhos rotacionáveis e 20 fixos), garantiu que em 60,98% das coletas monitoradas os requisitos estatísticos estipulados fossem assegurados.

Apesar da grande área ocupada pelo Cerrado no território brasileiro e de sua importância ecológica e hidrológica, ainda é desconhecida a repartição da água das chuvas no gradiente fisionômico da vegetação nesse bioma. No presente estudo quantificamos a interceptação da água das chuvas e a umidade do solo, para estabelecer correlações entre as características estruturais da vegetação, representadas principalmente pela área basal, e os dados hidrológicos. Para tanto, quantificamos a transprecipitação e o escoamento pelo tronco das árvores, em 15 parcelas representativas do gradiente fisionômico entre o cerrado típico e o cerradão, localizados na Estação Ecológica de Assis (EEcA), SP, para obtenção da proporção da precipitação efetiva que atravessa o dossel e chega à superfície do solo, em comparação com a precipitação total, quantificada a céu aberto. Os indivíduos lenhosos em cada parcela com DAP 5 cm foram identificados e medidos. A quantidade de transprecipitação foi tanto maior quanto menos complexa a estrutura da vegetação, sendo também influenciada pelas características da chuva incidente. A proporção da transprecipitação também foi fortemente influenciada pela estrutura da vegetação, porém, não foi detectada influência das características das chuvas. Assim, foi possível concluir que, em ambiente de Cerrado, é a estrutura da vegetação que influencia de forma decisiva a proporção de água que alcançará o solo sob forma difusa. A facilidade em captar a água da chuva e escoá-la pelo tronco variou em função de atributos da árvore, sendo que árvores mais altas e com copa volumosa escoaram maior quantidade, enquanto árvores de crescimento monopodial, tronco ereto e reto e copa compacta têm maior eficiência de captação. O agrupamento das parcelas em diferentes fisionomias resultou em diferenças significativas nas taxas de precipitação efetiva e interceptação, indicando que elas devem ser caracterizadas hidrologicamente como ambientes distintos, onde há gradação na quantidade de água que chega ao solo em função do gradiente de biomassa. A transição da entrada de água ao solo no gradiente do Cerrrado é crescente e contínua, desde as comunidades menos densas (cerrado típico) até as comunidades mais densas (cerradão). A dinâmica e a disponibilidade de água do solo foram mais influenciadas pelas propriedades do solo do que pela cobertura vegetal, quando ambos os fatores são variáveis. Concluímos que, em regiões nas quais a água é um recurso escasso, o manejo visando controlar a biomassa da vegetação é um recurso válido, visto que os resultados apontam para a importância das fisionomias mais abertas do Cerrado para a produção hídrica. / Despite the large area occupied by the Cerrado in Brazil and its ecological and hydrological importance, the rainfall partioning in the physiognomy gradient of the vegetation in this biome is still to be ellucidated. In this study, we quantified rainfall interception and the of soil moisture to establish correlations between vegetation structure, represented by the basal area, and hydrological data. Therefore, we quantified the troughfall and stemflow of trees in 15 plots representing the physiognomic gradient between typical cerradão and cerradão, located at Assis Ecological Station (EEcA), SP, to obtain the net rainfall reaching the ground, compared to the total precipitation quantified at open adjacent area. The woody plants with DBH 5 cm were identified and measured in every plot. Troughfall was lower when the vegetation structure was more complex, and was not influenced by micrometeorological factors. We concluded that, in Cerrado, vegetation structure decisively influences the proportion of rainfall to reaching the soil. The stemflow amount was greater the larger the tree and the tree canopy, while trees with monopodial growing, erect and straight trunk and compact canopy had more capture efficiency. Grouping plots by Cerrado physiognomies resulted in significant differences in both net precipitation and interception, indicating that they must be categorizes as hydrologically distinct environments. There is increasing and continuous transition from the more open communities (cerrado típico) to the forest physiognomies (cerradão) in the proportion of rainfall retained by the canopies. The dynamics and the availability of soil water were more influenced by soil properties than the vegetation cover, when both factors varies. This study points out the importance of low biomassa Cerrado physiognomies for hydric production and we concluded that, when and where water is a scarce resource, controlling vegetation biomass can be recommended to aiming at water production.

Apesar da grande área ocupada pelo Cerrado no território brasileiro e de sua importância ecológica e hidrológica, ainda é desconhecida a repartição da água das chuvas no gradiente fisionômico da vegetação nesse bioma. No presente estudo quantificamos a interceptação da água das chuvas e a umidade do solo, para estabelecer correlações entre as características estruturais da vegetação, representadas principalmente pela área basal, e os dados hidrológicos. Para tanto, quantificamos a transprecipitação e o escoamento pelo tronco das árvores, em 15 parcelas representativas do gradiente fisionômico entre o cerrado típico e o cerradão, localizados na Estação Ecológica de Assis (EEcA), SP, para obtenção da proporção da precipitação efetiva que atravessa o dossel e chega à superfície do solo, em comparação com a precipitação total, quantificada a céu aberto. Os indivíduos lenhosos em cada parcela com DAP 5 cm foram identificados e medidos. A quantidade de transprecipitação foi tanto maior quanto menos complexa a estrutura da vegetação, sendo também influenciada pelas características da chuva incidente. A proporção da transprecipitação também foi fortemente influenciada pela estrutura da vegetação, porém, não foi detectada influência das características das chuvas. Assim, foi possível concluir que, em ambiente de Cerrado, é a estrutura da vegetação que influencia de forma decisiva a proporção de água que alcançará o solo sob forma difusa. A facilidade em captar a água da chuva e escoá-la pelo tronco variou em função de atributos da árvore, sendo que árvores mais altas e com copa volumosa escoaram maior quantidade, enquanto árvores de crescimento monopodial, tronco ereto e reto e copa compacta têm maior eficiência de captação. O agrupamento das parcelas em diferentes fisionomias resultou em diferenças significativas nas taxas de precipitação efetiva e interceptação, indicando que elas devem ser caracterizadas hidrologicamente como ambientes distintos, onde há gradação na quantidade de água que chega ao solo em função do gradiente de biomassa. A transição da entrada de água ao solo no gradiente do Cerrrado é crescente e contínua, desde as comunidades menos densas (cerrado típico) até as comunidades mais densas (cerradão). A dinâmica e a disponibilidade de água do solo foram mais influenciadas pelas propriedades do solo do que pela cobertura vegetal, quando ambos os fatores são variáveis. Concluímos que, em regiões nas quais a água é um recurso escasso, o manejo visando controlar a biomassa da vegetação é um recurso válido, visto que os resultados apontam para a importância das fisionomias mais abertas do Cerrado para a produção hídrica. / Despite the large area occupied by the Cerrado in Brazil and its ecological and hydrological importance, the rainfall partioning in the physiognomy gradient of the vegetation in this biome is still to be ellucidated. In this study, we quantified rainfall interception and the of soil moisture to establish correlations between vegetation structure, represented by the basal area, and hydrological data. Therefore, we quantified the troughfall and stemflow of trees in 15 plots representing the physiognomic gradient between typical cerradão and cerradão, located at Assis Ecological Station (EEcA), SP, to obtain the net rainfall reaching the ground, compared to the total precipitation quantified at open adjacent area. The woody plants with DBH 5 cm were identified and measured in every plot. Troughfall was lower when the vegetation structure was more complex, and was not influenced by micrometeorological factors. We concluded that, in Cerrado, vegetation structure decisively influences the proportion of rainfall to reaching the soil. The stemflow amount was greater the larger the tree and the tree canopy, while trees with monopodial growing, erect and straight trunk and compact canopy had more capture efficiency. Grouping plots by Cerrado physiognomies resulted in significant differences in both net precipitation and interception, indicating that they must be categorizes as hydrologically distinct environments. There is increasing and continuous transition from the more open communities (cerrado típico) to the forest physiognomies (cerradão) in the proportion of rainfall retained by the canopies. The dynamics and the availability of soil water were more influenced by soil properties than the vegetation cover, when both factors varies. This study points out the importance of low biomassa Cerrado physiognomies for hydric production and we concluded that, when and where water is a scarce resource, controlling vegetation biomass can be recommended to aiming at water production.

O governo do Estado de São Paulo, na década de 60, realizou um programa de introdução de florestas do gênero Pinus para consolidar esta cultura no estado. Algumas destas florestas foram implantadas em áreas do Cerrado, que estavam degradadas devido à utilização para pastagens. Com a intenção de contribuir para um melhor entendimento das características hidrometeorológicas em uma floresta de P. elliotii, os objetivos desta pesquisa foram analisar a repartição da precipitação, o balanço de radiação acima do dossel, o perfil da temperatura do ar e comparar algumas características hidrometeorológicas desta floresta com as características em uma área aberta (gramado) e em uma área campestre de cerrado (pastagem). Na floresta foram instaladas estações meteorológicas automáticas no alto de uma torre e no interior. A repartição da precipitação resultou, pela medição manual, em uma precipitação interna de 75,2%, um escoamento pelo tronco de 0,5% e uma interceptação de 24,3% na floresta. Pela medição automática obteve-se uma precipitação interna de 78,7%. O albedo da floresta apresentou um valor médio de 12,8% e a radiação líquida variou de 6,0 MJm-2dia-1 a 14,2 MJm-2dia-1\'. A diferença da temperatura média do ar, no dossel e no interior da floresta, foi de 0,4ºC. Esta pesquisa apresenta uma grande contribuição para o cenário nacional na área de monitoramento hidrometeorológico de florestas. / The government of São Paulo State, Brazil, forty years ago, carried out a program of introduction of forest species with the main objective to consolidate the Pinus culture in the State. Some of these forests were implanted in areas of the Cerrado that were degraded due their use for grassland. The aim of the present work was to verify the hydrometeorologycal characteristics of Pinus elliottii forest, located in Cerrado, in the central region of São Paulo State, and to compare some characteristics among forest, grassland and lawn. In the forest were installed two automatic meteorological stations, one on the tower top and other inside of the forest. The partitionings of the precipitation by manual measurement were 75.2% for throughfall, 0.5% for stemflow and 24.3% for forest interception. By automatic measurement it was obtained 78.7% for throughfall. Forest\'s albedo presented an average value of 12.8% and net radiation ranged from 6.0 MJm-2day-1 to 14.2 MJm-2day-1. The diference of average air temperature between the canopy and the interior of the forest was 0.4ºC. This study presents a great contribuition to the national ambit of the hydrometeorologycal monitoring in forests.

Deforestation of the Brazilian savanna (Cerrado) region has caused major changes in hydrological processes. These changes in water balance and soil erosion are still poorly understood, but are important for making land management decisions in this region. Therefore, it is necessary to understand the magnitudes of hydrological processes and soil erosion changes on local, regional and continental scales, and the consequences that are generated. The main objective of the study presented in this doctoral thesis was to better understand the mechanism of hydrological processes and soil erosion in the Cerrado. To achieve that, I worked with different scales (hillslope, watershed and continental) and using data from experimental field, laboratory, and remote sensing. The literature review reveals that the annual rainfall erosivity in Brazil ranges from 1672 to 22,452 MJ mm ha-1 h-1 yr-1. The smallest values are found in the northeastern region, and the largest in the north and the southeastern region. I found that the canopy interception may range from 4 to 20% of gross precipitation and stemflow around 1% of gross precipitation in the cerrado. The average runoff coefficient was less than 1% in the plots under cerrado and that the deforestation has the potential to increase up to 20 fold the runoff coefficient value. The results indicate that the Curve Number method was not suitable to estimate runoff under undisturbed Cerrado, bare soil (hydrologic soil group A), pasture, and millet. Therefore, in these cases the curve number is inappropriate and the runoff is more aptly modeled by the equation Q = CP, where C is the runoff coefficient. The water balance from the remote sensing data across the Brazilian Cerrado indicates that the main source of uncertainty in the estimated runoff arises from errors in the TRMM precipitation data. The water storage change computed as a residual of the water budget equation using remote sensing data (TRMM and MOD16) and measured discharge data shows a significant correlation with terrestrial water storage change obtained from the GRACE data. The results show that the GRACE data may provide a satisfactory representation of water storage change for large areas in the Cerrado. The average annual soil loss in the plots under bare soil and cerrado were 15.25 t ha-1 yr-1 and 0.17 t ha-1 yr-1, respectively. The Universal Soil Loss Equation cover and management factor (C-factor) for the plots under native cerrado vegetation was 0.013. The results showed that the surface runoff, soil erosion and C-factor for the undisturbed Cerrado changes between seasons. The greatest C-factor values were found in the summer and fall. The results found in this doctoral thesis provide benchmark values of the water balance components and soil erosion in the Brazilian Cerrado that will be useful to evaluate past and future land cover and land use changes for this region. In addition, I conclude that the remote sensing data are useful to evaluate the water balance components over Cerrado regions, identify dry periods, and assess changes in water balance due to land cover and land use change. / O desmatamento nas regiões de Cerrado tem causado intensas mudanças nos processos hidrológicos. Essas mudanças no balanço hídrico e erosão do solo são ainda pouco entendidas, apesar de fundamentais na tomada de decisão de uso e manejo do solo nesta região. Portanto, torna-se necessário compreender a magnitude das mudanças nos processos hidrológicos e de erosão do solo, em escalas locais, regionais e continentais, e as consequências dessas mudanças. O principal objetivo do estudo apresentado nesta tese de doutorado foi de melhor entender os mecanismos dos processos hidrológicos e de erosão do solo no Cerrado Brasileiro. Para tanto, utilizou-se diferentes escalas de trabalho (vertentes, bacias hidrográficas e continental) e usando dados experimentais in situ, de laboratório e a partir de sensoriamento remoto. O estudo de revisão de literatura indica que a erosividade da chuva no Brasil varia de 1672 to 22,452 MJ mm ha-1 h-1 yr-1. Os menores valores encontram-se na região nordeste e os maiores nas regiões norte e sudeste do Brasil. Verificou-se que os valores de interceptação da chuva variam de 4 a 20% e o escoamento pelo tronco aproximadamente 1% da precipital total no cerrado. O coeficiente de escoamento superficial foi menor que 1% nas parcelas de cerrado e o desmatamento tem o potencial de aumentar em até 20 vezes esse valor. Os resultados indicam que o método Curve Number não foi adequado para estimar o escoamento superficial nas áreas de cerrado, solo exposto (grupo hidrológico do solo A), pastagem e milheto. Portanto, nesses casos o uso do CN é inadequado e o escoamento superficial é melhor estimado a partir da equação Q = CP, onde C é o coeficiente de escoamento superficial. O balanço hídrico a partir de dados de sensoriamento remoto para todo o Cerrado Brasileiro indica que a principal fonte de incerteza na estimativa do escoamento superficial ocorre nos dados de precipitação do TRMM. A variação de água na superfície terrestre calculada como o residual da equação do balanço hídrico usando dados de sensoriamento remoto (TRMM e MOD16) e valores observados de vazão mostram uma correlação significativa com os valores de variação de água na superfície terrestre provenientes dos dados do GRACE. Os dados do GRACE podem representar satisfatoriamente a variação de água na superfície terrestre para extensas regiões do Cerrado. A média anual de perda de solo nas parcelas de solo exposto e cerrado foram de 15.25 t ha-1 yr-1 and 0.17 t ha-1 yr-1, respectivamente. O fator uso e manejo do solo (fator C) da Universal Soil Loss Equation para o cerrado foi de 0.013. Os resultados mostraram que o escoamento superficial, erosão do solo e o fator C na área de cerrado variam de acordo com as estações. Os maiores valores do fator C foram encontrados no verão e outono. Os resultados encontrados nesta tese de doutorado fornecem valores de referência sobre os componentes do balanço hídrico e erosão do solo no Cerrado, que podem ser úteis para avaliar o uso e cobertura do solo atual e futuro. Além disso, conclui-se que os dados de sensoriamento remoto apresentam resultados satisfatórios para avaliar os componentes do balanço hídrico no Cerrado, identificar os períodos de seca e avaliar as alterações no balanço hídrico devido à mudanças de uso e cobertura do solo.

Deforestation of the Brazilian savanna (Cerrado) region has caused major changes in hydrological processes. These changes in water balance and soil erosion are still poorly understood, but are important for making land management decisions in this region. Therefore, it is necessary to understand the magnitudes of hydrological processes and soil erosion changes on local, regional and continental scales, and the consequences that are generated. The main objective of the study presented in this doctoral thesis was to better understand the mechanism of hydrological processes and soil erosion in the Cerrado. To achieve that, I worked with different scales (hillslope, watershed and continental) and using data from experimental field, laboratory, and remote sensing. The literature review reveals that the annual rainfall erosivity in Brazil ranges from 1672 to 22,452 MJ mm ha-1 h-1 yr-1. The smallest values are found in the northeastern region, and the largest in the north and the southeastern region. I found that the canopy interception may range from 4 to 20% of gross precipitation and stemflow around 1% of gross precipitation in the cerrado. The average runoff coefficient was less than 1% in the plots under cerrado and that the deforestation has the potential to increase up to 20 fold the runoff coefficient value. The results indicate that the Curve Number method was not suitable to estimate runoff under undisturbed Cerrado, bare soil (hydrologic soil group A), pasture, and millet. Therefore, in these cases the curve number is inappropriate and the runoff is more aptly modeled by the equation Q = CP, where C is the runoff coefficient. The water balance from the remote sensing data across the Brazilian Cerrado indicates that the main source of uncertainty in the estimated runoff arises from errors in the TRMM precipitation data. The water storage change computed as a residual of the water budget equation using remote sensing data (TRMM and MOD16) and measured discharge data shows a significant correlation with terrestrial water storage change obtained from the GRACE data. The results show that the GRACE data may provide a satisfactory representation of water storage change for large areas in the Cerrado. The average annual soil loss in the plots under bare soil and cerrado were 15.25 t ha-1 yr-1 and 0.17 t ha-1 yr-1, respectively. The Universal Soil Loss Equation cover and management factor (C-factor) for the plots under native cerrado vegetation was 0.013. The results showed that the surface runoff, soil erosion and C-factor for the undisturbed Cerrado changes between seasons. The greatest C-factor values were found in the summer and fall. The results found in this doctoral thesis provide benchmark values of the water balance components and soil erosion in the Brazilian Cerrado that will be useful to evaluate past and future land cover and land use changes for this region. In addition, I conclude that the remote sensing data are useful to evaluate the water balance components over Cerrado regions, identify dry periods, and assess changes in water balance due to land cover and land use change. / O desmatamento nas regiões de Cerrado tem causado intensas mudanças nos processos hidrológicos. Essas mudanças no balanço hídrico e erosão do solo são ainda pouco entendidas, apesar de fundamentais na tomada de decisão de uso e manejo do solo nesta região. Portanto, torna-se necessário compreender a magnitude das mudanças nos processos hidrológicos e de erosão do solo, em escalas locais, regionais e continentais, e as consequências dessas mudanças. O principal objetivo do estudo apresentado nesta tese de doutorado foi de melhor entender os mecanismos dos processos hidrológicos e de erosão do solo no Cerrado Brasileiro. Para tanto, utilizou-se diferentes escalas de trabalho (vertentes, bacias hidrográficas e continental) e usando dados experimentais in situ, de laboratório e a partir de sensoriamento remoto. O estudo de revisão de literatura indica que a erosividade da chuva no Brasil varia de 1672 to 22,452 MJ mm ha-1 h-1 yr-1. Os menores valores encontram-se na região nordeste e os maiores nas regiões norte e sudeste do Brasil. Verificou-se que os valores de interceptação da chuva variam de 4 a 20% e o escoamento pelo tronco aproximadamente 1% da precipital total no cerrado. O coeficiente de escoamento superficial foi menor que 1% nas parcelas de cerrado e o desmatamento tem o potencial de aumentar em até 20 vezes esse valor. Os resultados indicam que o método Curve Number não foi adequado para estimar o escoamento superficial nas áreas de cerrado, solo exposto (grupo hidrológico do solo A), pastagem e milheto. Portanto, nesses casos o uso do CN é inadequado e o escoamento superficial é melhor estimado a partir da equação Q = CP, onde C é o coeficiente de escoamento superficial. O balanço hídrico a partir de dados de sensoriamento remoto para todo o Cerrado Brasileiro indica que a principal fonte de incerteza na estimativa do escoamento superficial ocorre nos dados de precipitação do TRMM. A variação de água na superfície terrestre calculada como o residual da equação do balanço hídrico usando dados de sensoriamento remoto (TRMM e MOD16) e valores observados de vazão mostram uma correlação significativa com os valores de variação de água na superfície terrestre provenientes dos dados do GRACE. Os dados do GRACE podem representar satisfatoriamente a variação de água na superfície terrestre para extensas regiões do Cerrado. A média anual de perda de solo nas parcelas de solo exposto e cerrado foram de 15.25 t ha-1 yr-1 and 0.17 t ha-1 yr-1, respectivamente. O fator uso e manejo do solo (fator C) da Universal Soil Loss Equation para o cerrado foi de 0.013. Os resultados mostraram que o escoamento superficial, erosão do solo e o fator C na área de cerrado variam de acordo com as estações. Os maiores valores do fator C foram encontrados no verão e outono. Os resultados encontrados nesta tese de doutorado fornecem valores de referência sobre os componentes do balanço hídrico e erosão do solo no Cerrado, que podem ser úteis para avaliar o uso e cobertura do solo atual e futuro. Além disso, conclui-se que os dados de sensoriamento remoto apresentam resultados satisfatórios para avaliar os componentes do balanço hídrico no Cerrado, identificar os períodos de seca e avaliar as alterações no balanço hídrico devido à mudanças de uso e cobertura do solo.

O governo do Estado de São Paulo, na década de 60, realizou um programa de introdução de florestas do gênero Pinus para consolidar esta cultura no estado. Algumas destas florestas foram implantadas em áreas do Cerrado, que estavam degradadas devido à utilização para pastagens. Com a intenção de contribuir para um melhor entendimento das características hidrometeorológicas em uma floresta de P. elliotii, os objetivos desta pesquisa foram analisar a repartição da precipitação, o balanço de radiação acima do dossel, o perfil da temperatura do ar e comparar algumas características hidrometeorológicas desta floresta com as características em uma área aberta (gramado) e em uma área campestre de cerrado (pastagem). Na floresta foram instaladas estações meteorológicas automáticas no alto de uma torre e no interior. A repartição da precipitação resultou, pela medição manual, em uma precipitação interna de 75,2%, um escoamento pelo tronco de 0,5% e uma interceptação de 24,3% na floresta. Pela medição automática obteve-se uma precipitação interna de 78,7%. O albedo da floresta apresentou um valor médio de 12,8% e a radiação líquida variou de 6,0 MJm-2dia-1 a 14,2 MJm-2dia-1\'. A diferença da temperatura média do ar, no dossel e no interior da floresta, foi de 0,4ºC. Esta pesquisa apresenta uma grande contribuição para o cenário nacional na área de monitoramento hidrometeorológico de florestas. / The government of São Paulo State, Brazil, forty years ago, carried out a program of introduction of forest species with the main objective to consolidate the Pinus culture in the State. Some of these forests were implanted in areas of the Cerrado that were degraded due their use for grassland. The aim of the present work was to verify the hydrometeorologycal characteristics of Pinus elliottii forest, located in Cerrado, in the central region of São Paulo State, and to compare some characteristics among forest, grassland and lawn. In the forest were installed two automatic meteorological stations, one on the tower top and other inside of the forest. The partitionings of the precipitation by manual measurement were 75.2% for throughfall, 0.5% for stemflow and 24.3% for forest interception. By automatic measurement it was obtained 78.7% for throughfall. Forest\'s albedo presented an average value of 12.8% and net radiation ranged from 6.0 MJm-2day-1 to 14.2 MJm-2day-1. The diference of average air temperature between the canopy and the interior of the forest was 0.4ºC. This study presents a great contribuition to the national ambit of the hydrometeorologycal monitoring in forests.