Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Exchanges of water in the soil-plant-atmosphere are controlled by physical-hydric soils, which in turn are highly variable in space and very sensitive to the use and soil management, especially in an agroecosystem. Precipitation, runoff, soil water storage and exchange of water vapor between the surface-atmosphere obtained from the eddy covariance and hydro-physical properties of soil were analyzed during the growing season (2009/2010) for no-till systems (NT) and conventional tillage (PC) in the cycle of soybean, in Cruz Alta, northwest of Rio Grande do Sul (RS). Most models that describe the interaction biosphere - atmosphere in agroecosystems has not efficiently represent physical differences for different soil management. In this sense, the study also will examine the response of the dynamic exchanges of water in the Agro-IBIS model when the soil physical properties in a system of management of PD (without revolution planting soil) and PC (with planting soil Revolution) are implemented. For this purpose, are used to soil properties of a long-term experiment in southern Brazil 2009/2010. Moreover, mathematical adjustments in leaf area index (LAI) is suggested to better represent the stage of leaf senescence. The results of the dynamics of soil water and evapotranspiration in the Agro-IBIS model for soybeans, when the implementation of soil properties and setting the IAF are compared with experimental data and with a simulation in which the soil property are described through the global database. The model represents satisfactorily the dynamics of soil water and evapotranspiration for both management systems, especially for wet periods. The results presented for the conventional management system are best correlated with the simulations, when the physical properties of this system are implemented and leaf senescence is corrected. Of the major changes that have been added, such as setting physical properties of soil, definition of the retention curve coefficients, and phenology of the crop, the main one was the consideration of a new factor of decline in leaf area index during senescence which greatly reduced the error in water balance components of the surface of soybean. / As trocas de água no sistema solo-planta-atmosfera são controladas pelas características físico-hídricas dos solos, que por sua vez são altamente variáveis no espaço e muito sensíveis ao uso e manejo do solo, principalmente em um agroecossistema. Precipitação, escoamento, armazenamento de água do solo e trocas de vapor de água entre superfície-atmosfera obtido a partir da covariância turbulenta e propriedades físico-hídricas do solo foram analisados durante a estação de cultivo (2009/2010) para os sistemas de plantio direto (PD) e plantio convencional (PC) no ciclo da cultura da soja, no município de Cruz Alta, região noroeste do Rio Grande do Sul (RS). A maioria dos modelos que descrevem a interação biosfera - atmosfera em agroecossistemas ainda não representam de forma eficiente às diferenças físicas para diferentes manejos do solo. Neste sentido, o estudo, também analisará a resposta da dinâmica das trocas de água no modelo Agro-IBIS quando as propriedades físicas do solo em um sistema de manejo de PD (plantio sem revolução do solo) e PC (plantio com revolução do solo) são implementadas. Para tanto, são usados às propriedades do solo de um experimento de longo prazo no sul do Brasil 2009/2010. Além disso, ajustes matemáticos no índice de área foliar (IAF) são sugeridos para melhor representar o estágio de senescência foliar. Os resultados da dinâmica da água no solo e evapotranspiração no modelo Agro-IBIS para a soja, quando da implementação das propriedades do solo e do ajuste no IAF são comparados com os dados experimentais e com uma simulação em que as propriedade do solo são descritas através do banco de dados globais. O modelo representa satisfatoriamente a dinâmica da água no solo e evapotranspiração para ambos os sistemas de manejo, especialmente para períodos úmidos. Os resultados apresentados para o sistema de manejo convencional estão melhores correlacionados com as simulações, quando as propriedades físicas deste sistema são implementadas e a senescência foliar é corrigida. Das principais mudanças que foram adicionadas, tais como o ajuste de propriedades físicas do solo, definição de coeficientes da curva de retenção, e fenologia da cultura, a principal foi à consideração de um novo fator de declínio do índice de área foliar na fase de senescência que reduziu sobremaneira o erro nas componentes do balanço de água da superfície de soja.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-08-15T18:40:26Z No. of bitstreams: 1 FRANCINEIDE AMORIM COSTA SANTOS – TESE (PPGMet) 2015.pdf: 2985386 bytes, checksum: 4a052c9481457a7144e18ddda86f0b6d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-15T18:40:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FRANCINEIDE AMORIM COSTA SANTOS – TESE (PPGMet) 2015.pdf: 2985386 bytes, checksum: 4a052c9481457a7144e18ddda86f0b6d (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / Capes / Estudos sobre trocas energéticas entre ecossistemase a atmosfera são de grande importância no entendimento do papel da vegetação sobre o microclima local, sendo ainda bastante escassos quando se trata da vegetação da Caatinga. O presente trabalho tem o objetivo de estudar as diferenças no comportamento de importantes variáveis como o albedo (α), saldo de radiação (Rn), evapotranspiração (ET) e fluxos de CO2 (NEE e GPP) em área de Caatinga em recuperação (CREC) e degradada (CDEG) no estado da Paraíba. Em campo, os fluxos foram medidos pelo método da covariância de vórtices turbulentos (Eddy Covariance) para posterior comparação com as mesmas variáveis obtidas a partirde dados provenientes do sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) a bordo do satélite Terra. As estimativas mostraram maiores valores de albedo para a CDEG, e maiores valores de Saldo de radiação, para a CREC, evidenciando que nessa área deve existir uma maior disponibilidade de energia para realização dos processos físicos. O coeficiente de determinação (R2) entre as estimativas e as observações de Rn diário foi de até 0,93. A ET estimada pela metodologia SEBAL apresentou maiores diferenças com relação aos valores observados, fato porém a ser considerado foi a ocorrência de chuvas próximas a quase todas as datas das imagens. O algoritmo MOD16A2, no entanto, apresentou valores de ET mais próximos das observações e maior concordância com o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI). A CREC, em geral, apresentou maiores valores de ET em comparação com a CDEG. As trocas líquidas do ecossistema (NEE) com a atmosfera mostraram-se mais evidentes para a CREC, com a CDEG apresentando um aumento perceptível na absorção de CO2apenas na época chuvosa. A produtividade primária bruta (GPP) estimada a partir do MOD17A2, mesmo subestimando bastante os dados medidos, consegue diferenciar as duas áreas em estudo para todas as épocas do ano, ao passo que a metodologia aplicada em escala local, associando dados MODIS e medidas de campo (GPP_ mod) aproximou-se mais das observações, porém a diferença entre as duas áreas em estudo tornou-se mais evidente no período com menor disponibilidade hídrica. Os valores de R2 entre GPP_torre e GPP_MOD17 foram, respectivamente de 0,74 e 0,66 para CREC e CDEG. Já ente GPP_torre e GPP_ mod os valores de R2 foram menores, quais sejam: 0,35 e 0,51 para a CREC e CDEG, respectivamente. / Studies on energy exchanges between ecosystems and the atmosphere are of great importance in understanding the role of vegetation on the local microclimate, still quite sparse when it comes to the vegetation of the Caatinga. This work aims to study the differences in the behavior of important variables as the albedo (α), net radiation (Rn), evapotranspiration (ET) and CO2 fluxes (NEE and GPP) in Caatinga area in recovery (CREC ) and degraded (CDEG) in the state of Paraíba. In the field, the flows were measured by the method of Eddy Covariance for later comparison with the same variables derived from data from the MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) aboard the Terra satellite. The estimates showed higher albedo values for the CDEG, and higher net radiation values for the CREC, showing that in this area there should be a greater availability of energy for realization of physical processes. The coefficient of determination (R2) between the estimates and observations of daily Rn reached 0,93. The ET estimated by SEBAL methodology showed higher differences in relation to the observed values, but fact to be considered was the rainfall next to almost all dates of the images. The MOD16A2 algorithm, however, presented closer ETvalues of the observations and the agreement with the normalized difference vegetationindex (NDVI). The CREC, in general, showed higher ET values in comparison with the CDEG. The Net ecosystem exchange (NEE) with the atmosphere were more evident to CREC, withthe CDEG showing a noticeable increase in CO2 absorption only in the rainy season. The gross primary production (GPP) estimated from the MOD17A2 even quite underestimating the measureddata, can differentiate the two areas under study for all seasons, whereas the methodology applied at the local level, linking MODIS data and measures field (GPP_ mod) moved closer to the observations, but the difference between the two areas under study became more evident in the shorter water availability. The R2 values between GPP_torre and GPP_MOD17 were respectively 0,74 and 0,66 for CREC and CDEG. Already being GPP_torre and GPP_ mod R2 values were lower, as follows: 0,35 and 0,51 for the CREC and CDEG, respectively.

Made available in DSpace on 2016-08-16T13:26:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EdmilsonGCJ_TESE.pdf: 1238641 bytes, checksum: c62279e4779d7be7e1b7cf7803e4392c (MD5) Previous issue date: 2015-09-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The overall objective of this study was to assess the impacts that climate change may lead to the development and evapotranspiration of maize and cowpea in the Brazilian semiarid region. The study was conducted in the municipalities of Apodi, Ipanguaçu and Mossoro, the state of Rio Grande do Norte. The determination of crop evapotranspiration, in its different phases, was held by lysimeters of weighing. To check the influence of climate change on culture water consumption were simulated changes in the temperature and relative humidity of the air, through the PRECIS climate model. We evaluated two scenarios of emissions based on the report Intergovernmental Panel on Climate Change: a pessimist called A2 and optimistic B2. The corn crop coefficient suffered greater influence of climate change, because culture has a higher size compared to the reference culture thereby its aerodynamic properties were more influenced by the reduction in relative humidity simulated by the model. Temperatures will be well above the limit tolerated by crops, which could have a negative impact on their development and productivity. With rising temperatures, both cultures have their reduced cycle. The reduction in the cycle also cause a decrease in the total evaporation of the cultures. With the additions expected in air temperature and the decrease in relative humidity , the daily evapotranspiration rate will be higher and will direct effect on irrigation systems, because even occurring a reduction in total evapotranspiration , will require a greater intensity of irrigation to meet the daily demand of crops / O objetivo geral do presente trabalho foi verificar os impactos que as mudanças climáticas podem provocar sobre o desenvolvimento e a evapotranspiração do milho e do feijão-caupi, no semiárido brasileiro. O trabalho foi desenvolvido nos municípios de Apodi, Ipanguaçu e Mossoró, pertencentes ao estado do Rio Grande do Norte. A determinação da evapotranspiração da cultura, em suas diferentes fases, foi realizada através de lisímetros de pesagem. Para verificar a influência das mudanças climáticas sobre o consumo hídrico da cultura foram simuladas alterações na temperatura e na umidade relativa do ar, através do modelo climático PRECIS. Foram avaliados dois cenários de emissões baseados no relatório do IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change): um pessimista denominado A2 e um otimista B2. O coeficiente de cultivo do milho sofreu maior influência das mudanças climáticas, pois a cultura apresenta um porte mais elevado, em comparação com a cultura de referência, com isso, suas propriedades aerodinâmicas foram mais influenciadas pela redução da umidade relativa simulada pelo modelo. As temperaturas ficarão muito acima do limite tolerado pelas culturas, o que poderá repercutir negativamente no seu desenvolvimento e consequentemente no rendimento. Com o aumento nas temperaturas, ambas as culturas terão seus ciclos reduzidos. A redução no ciclo também provocará uma diminuição na evapotranspiração total das culturas. Com os acréscimos esperados na temperatura do ar e a redução na umidade relativa, a taxa diária da evapotranspiração ficará maior e apresentará efeito direto sobre os sistemas de irrigação, pois mesmo ocorrendo uma redução na evapotranspiração total, necessitarão de uma maior intensidade de irrigação para atender a demanda diária das culturas

Made available in DSpace on 2016-08-31T13:24:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AndreHFB_DISSERT.pdf: 2463155 bytes, checksum: 1554ed6a6d87b8a8535d92ad7432b8e5 (MD5) Previous issue date: 2012-01-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Drip irrigation is one of the most efficient methods for applying water to a crop, capable of delivering water at a rate close to the demand. Many efforts have been required to estimate the amount of water needed by plants. Therefore studying soil water extraction by plants linked to mathematical modeling for behavior prediction, and linked to computational resources to allow complex mathematical procedures to be realized in a short space of time, becomes a powerful and necessary alternative for the understanding and quantification of the involved processes. This work aims to simulate soil water movement under conditions of drip irrigation, including the quantification of soil evaporation and crop transpiration of soil water. The finite volumes method was used to numerically solve the Richards equation for the simulation of soil water movement. Equations from literature were used to estimate transpiration and evaporation, adjusting them for use in finite volumes and modifying them, when necessary, to adapt them to the used model. A software was developed to perform the simulations of soil water movement, formation of a wet bulb and quantification of transpiration and evaporation. Concerning mass conservation, the results of the lesser simulations presented a relative error smaller than 0.001%. The results of the simulations of water losses by evaporation and transpiration were very similar to observed data from a lysimeter experiment, making the model results satisfactory. However, more tests and comparisons with more robust models are suggested. / A irrigação por gotejamento superficial é um dos métodos mais eficientes na aplicação de água por poder fornecer água às plantas numa taxa mais próxima a da demanda hídrica da cultura quando comparado com outros métodos. Tem-se demandado muitos esforços na tentativa de se estimar a quantidade de água necessária às plantas. Dessa forma, o estudo da extração de água do solo pelas plantas aliado à modelagem matemática para a predição de comportamentos, e aos recursos computacionais para a realização de cálculo matemáticos complexos num curto espaço de tempo, se torna uma alternativa poderosa e necessária no entendimento e quantificação dos processos envolvidos. O presente trabalho tem por objetivo simular o movimento da água no solo sob condições de irrigação por gotejamento superficial, incluindo a quantificação da evaporação da água do solo e da transpiração da cultura. Foi utilizado o método dos volumes finitos na resolução numérica da equação de Richards para a simulação do movimento de água no solo. Utilizaram-se equações já desenvolvidas na literatura para abordar a transpiração e a evaporação, adequando-as para utilização em volumes finitos e modificando-as, quando necessário, para adaptá-las ao modelo proposto neste trabalho. Um software foi desenvolvido com a finalidade de se realizar as simulações de movimento de água, formação do bulbo molhado e quantificação da transpiração e da evaporação. Quanto à conservação de massa, os resultados das simulações apresentaram erro relativo menores que 0,001%. Os resultados das simulações das perdas de água por evaporação e transpiração foram bastante similares aos de um experimento realizado com lisímetro, tornando os resultados do modelo satisfatórios. Porém, sugere-se que sejam efetuados mais testes e comparações com modelos mais robustos.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-27T15:16:39Z No. of bitstreams: 1 JOHN ELTON DE BRITO LEITE CUNHA - DISSERTAÇÃO PPGECA 2011..pdf: 7377810 bytes, checksum: 5d7dfcb1bbd1b5f64594d483219df510 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-27T15:16:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOHN ELTON DE BRITO LEITE CUNHA - DISSERTAÇÃO PPGECA 2011..pdf: 7377810 bytes, checksum: 5d7dfcb1bbd1b5f64594d483219df510 (MD5) Previous issue date: 2011-12-13 / CNPq / Os princípios físicos ligados ao fenómeno da evapotranspiração são relativamente complexos e variáveis no tempo e no espaço. A maioria das informações e estimativas de consumo de água em sistemas não agrícolas vem de medições locais, sendo válidas apenas para região em torno do experimento. As mudanças no uso da terra influenciam diretamente o ciclo hidrológico e podem afetar as atividades humanas. Nas regiões de clima semiárido é complexa a análise multi-temporal dos processos de mudanças na cobertura da terra e influências no clima regional. Mudanças no regime pluviométrico podem interferir diretamente na resposta da cobertura vegetal e consequentemente nos componentes do ciclo hidrológico. Neste contexto, técnicas de sensoríamento remoto têm sido utilizadas em estudos temporais de análise das mudanças da cobertura e influências no balanço de energia e da água. Neste trabalho utiiizaram-se os produtos derivados de sensores orbitais para compreensão da dinâmica da cobertura vegetal e suas influências no balanço de energia e da água em regiões semiáridas do Brasil e Portugal. Estes produtos foram analisados a partir de dados de campo. Os resultados apresentados mostram uma boa correlação entre os dados de campo e os obtidos por sensoríamento remoto. Devido à característica espacial dos produtos derivados de sensores orbitais foi possível compreender a dinâmica espacial e multi-temporal da vegetação e suas influências no balanço de energia e da água nas áreas de estudo. Conclui-se que é viável a utilização de técnicas de sensoríamento remoto na estimativa dos componentes do balanço de energia e evapotranspiração, diante da pequena diferença apresentada na comparação com os dados de campo, o que contribuiu para compreensão da dinâmica da cobertura vegetai e suas influências no balanço de energia e da água em regiões semiáridas. / The physical principies related to the phenomenon of evapotranspiration are relatively complex and variabie in time and space. Most of the information and estimates of water consumption in non-agricultural systems comes from local measurements and it is only valid for the region around the experiment. Changes in land use cause changes in the hydrologic cycle and may affect human activities. In semi-arid regions the multi-temporal analysis of changes in land cover and its influences on regional climate is very complicated. Changes in rainfall may change the vegetation cover and consequentiy the components of the hydrologicai cycle. In this context, remote sensing techniques have been used in temporal studies of land use changes and their influences on water and energy balance. Products from orbital sensors are used for understanding the iandscape dynamics and their influence on water and energy balance in semiarid regions of Brazil and Portugal. These products were compared with ground truth. The results show a good correlation between ground truth data and remote sense data. Due to the spatiai characteristic of remote sense products, it was possible to better understand the spatiai and multitemporal dynamics of Iandscape and their influence on water and energy balance in the studied áreas. It is concluded that the utilization of remote sensing techniques is viable in estimating the components of energy balance and evapotranspiration, due to have presented a small difference when compared to field data, which contributed to understanding the dynamics of vegetation and its influence on the energy and water balance in semiarid regions.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-27T15:55:07Z No. of bitstreams: 1 JOHN ELTON DE BRITO LEITE CUNHA - TESE PPGRN 2018.pdf: 4725678 bytes, checksum: 60bf2159f5477dc3356a1c23f7c2247e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-27T15:55:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOHN ELTON DE BRITO LEITE CUNHA - TESE PPGRN 2018.pdf: 4725678 bytes, checksum: 60bf2159f5477dc3356a1c23f7c2247e (MD5) Previous issue date: 2018 / Capes / O baixo monitoramento e altas pressões climáticas e antrópicas fazem do bioma Caatinga, semiárido brasileiro, um dos mais vulneráveis do mundo. Séries temporais de sensoriamento remoto são valiosas para analisar as LCC em áreas com alta sazonalidade, mas demandam muitos recursos computacionais. Estudos anteriores utilizam séries temporais superiores a 30 anos de índices de vegetação com baixa resolução espacial (1 a 8 km). No entanto, esta resolução espacial geralmente não permite identificar ações humanas (impactos) no meio ambiente. Nos últimos anos, houve melhorias na qualidade da imagem do Landsat (radiométrica e geométrica) e agora estão prontas para suportar o monitoramento e análise dos processos na superfície terrestre. O objetivo deste estudo é analisar, a partir de sensores de média resolução espadai, as alterações na cobertura do solo de origem antrópica numa área do bioma Caatinga. Para este fim, utilizou-se algoritmos para gerar índices de vegetação, albedo de superfície e evapotranspiração a partir de dados dos sensores a bordo dos satélites da família Landsat. Para aumentar a eficiência na geração dessas informações, os algoritmos foram conduzidos para operar com baixa demanda por dados de estações meteorológicas e sem intervenção humana durante o processamento. Além disso, um serviço de alto desempenho para processamento de dados orbitais é proposto. Os dados gerados por estes algoritmos foram testados com a informações de campo, demonstrando a possibilidade de utilizar os algoritmos em processos automáticos. As técnicas de computação em nuvem e paralelização utilizadas neste estudo foram eficientes na produção de séries temporais superiores a 30 anos de variáveis em média resolução espacial. A principal aplicação desenvolvida neste trabalho utilizou séries temporais do Landsat por um período de 31 anos em resolução temporal mensal, a fim de investigar os padrões espaciais e temporais da mudança de cobertura do solo em uma área de Caatinga, semiárido do estado da Paraíba, no Brasil. Um novo índice espectral - índice Surface Albedo (SAI) - é proposto para melhorar a observação da condição biofísica da vegetação. Os índices NDVI, EVI e SAI foram utilizados para avaliar o monitoramento das LCC impulsionadas por ações humanas em contraste a alteração induzida pelo clima. Séries temporais dos índices foram aplicados ao método TSS RESTREND para monitoramento das LCC. O método é empregado para remover as influências a curto prazo da precipitação na fisionomia da cobertura do solo, permitindo assim avaliar a capacidade dos índices utilizados para discriminar alterações nas regiões semiáridas. Google Earth, imagens RapidEye e observações in situ (a partir de outubro de 2017) foram usadas para observar condições de preservação/degradação ao longo do tempo. Os resultados mostram que o índice SAI é capaz de distinguir entre cobertura do solo "alterada" e "inalterada" com uma alta acurácia, 87%, para detectar corretamente o ano da LCC. Quando utilizado o índice SAI, o TSS RESTREND demonstrou-se adequado para detectar LCC na Caatinga, e seu melhor desempenho foi alcançado quando o evento de mudança ocorre na região central da série temporal (1990-2010), com algumas imprecisões em anos secos. O menor desempenho dos índices EVI e NDVI na detecção das LCC no bioma da Caatinga é explicado pela sua alta sensibilidade às variações da cobertura de folhas, como resultado de condições sazonais ou extremas de seca. O LCC afeta todo o sistema soloplanta-atmosfera, como remoção de biomassa e mudanças nas propriedades do solo, bem como no microclima, devido à exposição direta à radiação, precipitação e vento. A este respeito, a SAI é suposto ser mais sensível às alterações artificiais na superfície terrestre, devido à sua capacidade de capturar uma maior quantidade de feedback ambiental. / Low monitoring plus high human and climate pressures make the Caatinga biome one of the most vulnerabte biomes in the world. Time series of remote sensing are vafuable for analyzing LCC in áreas with high seasonalrty, but they require a lot of computationai resources. Earlier studíes mostly use > 30- years time series of vegetatíon indexes at low spatial resolution (1 to 8 km). However, this spatial resolution usually does not allow to identify human actions (impacts) on the environment. Landsat imagery quality (radiometricalfy as weli as geometrically) and availability has improved in recent years and is now ready to support high temporal resolution monitoring and analysis of land surface processes. The objective of this study is to analyze, from sensors of médium spatial resolution, the changes in land cover of anthropic origin in an area of the Caatinga biome. For this purpose, algorithms were used to generate vegetation índices, surface albedo and evapotranspiration from sensor data on the satellites of the Landsat family. To increase the efficiency in generating this information, the algorithms were conducted to operate with low demand for meteorological station data and without human intervention during processing. In addition, a high performance service for orbitai data processing is proposed. The data generated by these algorithms were tested to field observations, demonstrating the possibility of using these algorithms in automatic processes. The techniques of cloud computing and parallelization used in this study were efficient in producing long time series (over 30 years) of these variables in average spatial resolution. The main application developed in this work, used Landsat time series for a period of 31 years at monthly resolution in order to investigate spatial and temporal pattems of hotspots of land cover change in a Caatinga area of the semi-arid region of the Paraiba state, Brazil. A new spectral index - Surface Albedo Index (SAI) - is proposed to improve the observation of vegetation biophysica!condition and change. SAI, NDV1 and EVI are compared in order to evaluate the suitability of monitoring LCC driven by human actions in contrast to climate induced (drought) alteration. The TSS RESTREND method was successfully applied to Landsat time series for LCC monitoring. It is employed in order to remove the short-term influences of precípitation on land cover physiognomy, thus allowing to assess the ability of the index time series to discriminate LCC in drylands. Google Earth, Rapid Eye images and in situ observations (from October 2017) were used to observe preservation / degradation conditions along the time. Results showthat SAI is able to distinguish between "changed" and "unchanged" land cover with a high accuracy (87%) to detect the year of change. When using the SAI index, TSS RESTREND is suitable to detect LCC in the Caatinga, and its best performance was achieved when the change event occurred in the middle of the time series (1990-2010), with some inaccuracies in dry years. The lower ability of EVI and NDVI in the detection of LCC in the Caatinga biome is explained by their high sensitivity to leaf cover variations (as a result of seasonal or extreme drought conditions). LCC impacts the whole soilplant-atmosphere system, such as biomass remova!and changes in soil properties as weil as mícroclimate, due to the direct exposure to radiation, precípitation, and wind. In this regard, SAI is supposed to be more sensitive to man-made alterations of the land surface, due to its ability to capture a higher number of environmental feedbacks.

A maioria das aplicações envolvendo a influência do clima na agricultura requer um grande volume de dados que, geralmente, não estão disponíveis. Desta forma, há necessidade de um aplicativo computacional para facilitar a organização dos dados necessários. O sistema computacional SIAGRO foi desenvolvido para dar suporte a uma plataforma de coleta de dados termo-pluviométricos e para atender à demanda dos usuários da informação agrometeorológica para agricultura. O sistema proposto permite, a partir de dados coletados a intervalos de 15 minutos, cadastrar outras estações, importar dados, calcular a evapotranspiração por diferentes modelos (Thornthwaite; Camargo; Thornthwaite modificado por Camargo e Hagreaves e Samani), utilizar a classificação climática de Thornthwaite e determinar médias para os parâmetros coletados em períodos distintos de tempo. Os resultados são apresentados em forma de gráficos e tabelas num computador pessoal ou via Internet, que podem ser exportados para uso em outros aplicativos computacionais ou comparados com os resultados de outras estações cadastradas no sistema. Disponibilizar o SIAGRO de informação que permita gerir de forma eficiente programas de irrigação para atender as carências de água nos cultivos, permitiu que se avaliasse o desempenho de três métodos de referência para estimar a evapotranspiração com dados obtidos em lisímetros de lençol freático constante. Os dados foram coletados diariamente e processados em escala mensal. O desempenho dos métodos foi analisado a partir do coeficiente de correlação r e do índice de concordância de Willmot d. Os resultados mostraram que a melhor estimativa foi obtida com o modelo de Thornthwaite modificado por Camargo, devido ao seu melhor ajuste aos dados lisimétricos, apresentando uma concordância ótima, com índice d de 0,91. / Since most of the applications involving the influence of climate in agriculture require a great amount of data that usually are unavailable, a computational tool is needed to help to organize the necessary data. The computational system SIAGRO was developed in an attempt to support such a demand of users of climate information in agriculture. The system makes it possible to register other stations, import climatic data, to calculate evapotranspiration by means of different methods (Thornthwaite; Camargo; Thornthwaite modified by Camargo and Hagreaves e Samani), to apply a climatic classification and to determine averages for different periods of time from daily data. The system presents its results in graphics and tables, which can be copied for use in other computer applications or used to be compared with results of other weather stations registered in this system. To supply SIAGRO with profitable information for irrigation scheduling and increase the efficiency in water use by crops, allowed the evaluation of three reference methods to estimating evapotranspiration through correlation with data obtained in constant water table lisimeter. The data were collected daily and processed in a monthly basis. The performance evaluations of the methods were based on the correlation coefficient r and Willmott agreement coefficient d. The results showed that the best estimate was obtained with the Thornthwaite modified by Camargo model, which shows the best adjustment to lysimeter data, with the index d equal to 0.91.

A maioria das aplicações envolvendo a influência do clima na agricultura requer um grande volume de dados que, geralmente, não estão disponíveis. Desta forma, há necessidade de um aplicativo computacional para facilitar a organização dos dados necessários. O sistema computacional SIAGRO foi desenvolvido para dar suporte a uma plataforma de coleta de dados termo-pluviométricos e para atender à demanda dos usuários da informação agrometeorológica para agricultura. O sistema proposto permite, a partir de dados coletados a intervalos de 15 minutos, cadastrar outras estações, importar dados, calcular a evapotranspiração por diferentes modelos (Thornthwaite; Camargo; Thornthwaite modificado por Camargo e Hagreaves e Samani), utilizar a classificação climática de Thornthwaite e determinar médias para os parâmetros coletados em períodos distintos de tempo. Os resultados são apresentados em forma de gráficos e tabelas num computador pessoal ou via Internet, que podem ser exportados para uso em outros aplicativos computacionais ou comparados com os resultados de outras estações cadastradas no sistema. Disponibilizar o SIAGRO de informação que permita gerir de forma eficiente programas de irrigação para atender as carências de água nos cultivos, permitiu que se avaliasse o desempenho de três métodos de referência para estimar a evapotranspiração com dados obtidos em lisímetros de lençol freático constante. Os dados foram coletados diariamente e processados em escala mensal. O desempenho dos métodos foi analisado a partir do coeficiente de correlação r e do índice de concordância de Willmot d. Os resultados mostraram que a melhor estimativa foi obtida com o modelo de Thornthwaite modificado por Camargo, devido ao seu melhor ajuste aos dados lisimétricos, apresentando uma concordância ótima, com índice d de 0,91. / Since most of the applications involving the influence of climate in agriculture require a great amount of data that usually are unavailable, a computational tool is needed to help to organize the necessary data. The computational system SIAGRO was developed in an attempt to support such a demand of users of climate information in agriculture. The system makes it possible to register other stations, import climatic data, to calculate evapotranspiration by means of different methods (Thornthwaite; Camargo; Thornthwaite modified by Camargo and Hagreaves e Samani), to apply a climatic classification and to determine averages for different periods of time from daily data. The system presents its results in graphics and tables, which can be copied for use in other computer applications or used to be compared with results of other weather stations registered in this system. To supply SIAGRO with profitable information for irrigation scheduling and increase the efficiency in water use by crops, allowed the evaluation of three reference methods to estimating evapotranspiration through correlation with data obtained in constant water table lisimeter. The data were collected daily and processed in a monthly basis. The performance evaluations of the methods were based on the correlation coefficient r and Willmott agreement coefficient d. The results showed that the best estimate was obtained with the Thornthwaite modified by Camargo model, which shows the best adjustment to lysimeter data, with the index d equal to 0.91.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:01:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Karina Eliane Quege.pdf: 2299254 bytes, checksum: 60b811294da50c6518123c2b3f534a25 (MD5) Previous issue date: 2011-08-31 / This study aimed to evaluate the efficiency of three species of bamboo (Guadua angustifolia, Phyllostachys aurea and Phyllostachys bambusoides) in the sanitary sewage treatment, with a vertically downward sub-surface flow root zone system, in Goiânia, GO, Brazil. Sewage from a university was applied to asbestos cement water tanks with 1,000 liters volume capacity, filled with oxisol above a 0,26 m drainage layer of gravel # 3. Bamboo seedlings were planted in nine beds and three beds remained without plants (controls). The wastewater was captured at the initial part of a facultative pond and applied to the surface of the treatment beds, three times a day, using a timer controlled pump. It was used a hydraulic retention time (HRT) of 2.3 days for 150 days and a HRT of 5.2 days for 360 days. Within the treatment beds, the wastewater was maintained two inches below the substrate surface. For a period of twelve months sewage samples were collected before and after passing through each treatment bed. The samples were submitted to laboratory testing for determination of chemical oxygen demand, biochemical oxygen demand, turbidity, ammonia nitrogen, phosphates, fecal coliforms and hydrogenic potential. The evapotranspiration rate of each treatment was measured, their efficiencies in removing the sewage pollutant load were calculated and the behavior of plants in treatment beds were observed. The results were submitted to F and Tukey (5% of probability) tests. Bamboo plants of G. angustifolia and P. bambusoides species developed normally, while the plants of the specie P. aurea had developmental delay because of the sewage application. In general, the specie G. angustifolia showed greater efficiency in removing the pollution load of all attributes. Effluent attended the Brazilian legislate for disposal in to receiving bodies. There was a higher removal of BOD and phosphate to the HRT of 5.2 days. The HRT of 2.3 days was better on removing ammonia nitrogen, while the removal of COD and fecal coliforms were not affected by different HRTs. / Este estudo teve por objetivo avaliar a eficiência de três espécies de bambu (Guadua angustifolia, Phyllostachys aurea e Phyllostachys bambusoides) no tratamento do esgoto sanitário, num sistema de tratamento do tipo zona de raízes, de fluxo subsuperficial vertical descendente, em Goiânia, GO. Esgoto sanitário, proveniente de uma universidade, foi aplicado em caixas de fibroamianto de 1.000 L, preenchidas com latossolo vermelho distroférrico de textura argilosa, sobre uma camada de drenagem com 0,26 m de brita #3. Plantaram-se as mudas de bambu em nove leitos e três permaneceram sem plantas (testemunhas). O esgoto afluente foi captado na parte inicial de uma lagoa facultativa e aplicado na superfície dos leitos de tratamento, três vezes ao dia, mediante bombeamento automatizado. Utilizou-se tempo de detenção hidráulica (TDH) de 2,3 dias, durante 150 dias e TDH de 5,2 dias por 360 dias. Dentro dos leitos de tratamento o esgoto foi mantido a cinco centímetros abaixo da superfície. Coletaram-se amostras do esgoto antes e após passar por cada leito de tratamento por um período de doze meses. As amostras foram submetidas a análises laboratoriais para determinação da demanda química de oxigênio, demanda bioquímica de oxigênio, turbidez, nitrogênio amoniacal, fosfato, potencial hidrogeniônico e coliformes termotolerantes. Mediu-se a taxa de evapotranspiração de cada um dos tratamentos, calcularam-se suas eficiências na remoção da carga poluidora e acompanharam-se o comportamento das plantas nos leitos. Os resultados foram submetidos aos testes F e de Tukey, a 5% de probabilidade. As plantas de bambu das espécies G. angustifolia e P. bambusoides desenvolveram-se normalmente, enquanto as plantas da espécie P. aurea tiveram seu desenvolvimento comprometido pela aplicação do esgoto. De maneira geral, a espécie G. angustifolia apresentou maior eficiência na remoção da carga poluidora de todos os atributos. Os efluentes atenderam à legislação brasileira para disposição em corpos receptores. Houve maior remoção de DBO e de fosfato para o TDH de 5,2 dias. O TDH de 2,3 dias foi melhor para a remoção de nitrogênio amoniacal, enquanto a remoção de coliformes termotolerantes e da DQO não foi influenciada pelos diferentes TDHs.

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.