Silvopastoral systems are a kind of agroforestry system in which trees or shrubs are combined with animals and pastures. Silvopastoral systems are important to intensify pasture production and mitigate climate change effects. However, very few studies have been performed to adapt crop models to simulate these systems. The aim of this study was to parameterize and test the mechanistic crop models APSIM and CROPGRO for estimating Urochloa brizantha cv. BRS Piatã productivity under full sun and in a silvopastoral system, to evaluate the models\' performance to simulate tree-crop interactions, and to develop tools to improve these simulations. For this purpose, four field experiments were conducted under full sun to investigate cutting management under irrigated and rainfed conditions and grazing management under rainfed conditions with high and low N supply. Another experiment was carried out in a silvopastoral system with the trees arranged in simple rows, in East-West orientation, with 15 m between rows and 2 m between plants in the rows. This experiment was conducted under grazing management and rainfed conditions with the pasture variables, microclimate and soil water content being assessed at four distances from the North row (0.00 m, 3.75 m, 7.50 m and 11.25 m). The forage mass simulations for the pasture at full sun, performed using the APSIM-Tropical Pasture model, showed good agreement between observed and estimated data (R2 between 0.82 and 0.97, d between 0.92 and 0.98, and NSE ranging from 0.72 to 0.92), while the simulations with the CROPGRO-Perennial Forage model achieved good precision (R2 between 0.65 and 0.93) and good accuracy (d from 0.86 to 0.97, and NSE from 0.60 to 0.90), for the various managements and environmental conditions. Even considering the promising performance of both models for pastures under full sun, they already needs to be tested in other locations, climate conditions, soils, and grazing or cutting intensities, to prove its accuracy and reach enough confidence. The pasture growth simulations at the silvopastoral system indicated that the APSIM-Tropical Pasture was efficient when only competition by solar radiation was considered (R2 from 0.69 to 0.88, d from 0.90 to 0.96, and NSE between 0.51 and 0.85), but inefficient when considering only competition by soil water (R2 between 0.58 and 0.85, d between 0.58 and 0.82, and NSE from -4.07 to -0.14). The CROPGRO-Perennial Forage achieved good performance on pasture growth simulation at the distances 0.00 m, 3.75 m, and 7.50 m from the trees (R2 from 0.75 to 0.90, d from 0.93 to 0.96, NSE between 0.74 and 0.85). Despite the good results, improvements should be performed in both models for simulating all factors that affect forage growth in silvopastoral systems. / Os sistemas silvipastoris são um tipo de sistema agroflorestal em que árvores ou arbustos são combinados com animais e pastagens. Os sistemas silvipastoris são importantes para a intensificação de pastagens e para a mitigação dos efeitos das mudanças climáticas. Entretanto, poucos estudos vêm sendo realizados visando à adaptação de modelos para a simulação desses sistemas. O objetivo desse estudo foi parametrizar e testar os modelos mecanísticos APSIM e CROPGRO para estimar a produtividade de Urochloa brizantha cv. BRS Piatã a pleno sol e em um sistema silvipastoril, avaliar o desempenho dos modelos para simular as interações árvore-pastagem e desenvolver ferramentas para aprimorar tais simulações. Para isso, foram conduzidos quatro experimentos de campo, a pleno sol, para avaliar diferentes manejos da pastagem: corte, em irrigado e sequeiro; e pastejo, em sequeiro e com alto ou baixo suprimento de nitrogênio. Outro experimento foi conduzido em um sistema silvipastoril com as árvores arranjadas em renques simples, com orientação Leste-Oeste, com espaçamento de 15 m entre renques e 2 m entre plantas nos renques. Esse experimento foi conduzido sob pastejo e em sequeiro, com avaliações das variáveis da pastagem, microclima e água no solo em quatro distâncias em relação ao renque Norte (0,00 m; 3,75 m; 7,50 m and 11,25 m). As estimativas de massa de forragem a pleno sol, realizadas com o modelo APSIM-Tropical Pasture, apresentaram boa concordância entre os dados observados e os estimados (R2 entre 0,82 e 0,97, d entre 0,92 e 0,98 e NSE de 0,72 a 0,92), enquanto que, as estimativas geradas pelo modelo CROPGRO-Perennial Forage alcançaram boa precisão (R2 entre 0,65 e 0,93) e boa exatidão (d entre 0,86 e 0,97 e NSE de 0,60 a 0,90), para os diferentes manejos e condições ambientais. Mesmo considerando o desempenho promissor de ambos os modelos para simular pastagens a pleno sol, para confirmar a acurácia e a eficiência destes, são necessários testes em outros locais, condições climáticas, tipos de solo e intensidades de corte ou pastejo. As simulações do crescimento da pastagem no sistema silvipastoril indicaram que o modelo APSIM-Tropical Pasture, foi eficiente quando somente a competição por radiação solar foi considerada (R2 de 0,69 a 0,88, d entre 0,90 e 0,96 e NSE de 0,51 a 0,85), mas ineficiente quando somente a competição por água no solo foi considerada (R2 entre 0,58 e 0,85, d entre 0,58 e 0,82 e NSE de -4,07 a -0,14). O modelo CROPGRO-Perennial Forage atingiu bom desempenho na simulação do crescimento da pastagem para as distâncias 0,00 m, 3,75 m e 7,50 m em relação às árvores (R2 de 0,75 a 0,90, d entre 0,93 e 0,96, NSE de 0,74 a 0,85). Apesar dos bons resultados, ambos os modelos devem ser melhorados para simular todos os fatores que afetam o crescimento de pastagens em sistemas silvipastoris.

A energia radiante absorvida pelas plantas é a principal determinante da taxa fotossintética, condicionando o crescimento e desenvolvimento vegetal, produção e qualidade dos produtos, sendo ainda uma variável fundamental na determinação da transpiração, possibilitando estabelecer relações entre essa variável e a evapotranspiração de referência, podendo-se determinar o coeficiente basal de culturas que orientarão nos processos de irrigação. Em vista da sua importância e do reduzido número de estudos de medida e estimativa do saldo de radiação da folhagem de arbóreas, objetivou-se realizar medidas do saldo de radiação de uma laranjeira (Rnl), cv. Pêra do Rio, com um sistema móvel de integração espaço-temporal para árvores "isoladas", instalando-se oito saldo-radiômetros na armação circular vertical em torno da copa, que através do movimento de três rotações por minuto, criava uma esfera "sensora" de medida ao redor da planta, e de trechos de renques de um cafezal (Rnc) formado, variedade Mundo Novo Apuatã, e de cafezal em formação, variedade Obatã IAC 1669-20, utilizando-se um sistema móvel de integração espaço-temporal para cultivos em renques, no qual oito saldo-radiômetros, fixados em uma armação circular vertical em torno da folhagem, movimentavam-se ao longo de 4,7 m de renque, criando um cilindro "nocional" de medida. O estudo no laranjal ocorreu entre outubro/04 e junho/05, e nos cafezais entre março/04 e maio/05, com ocorrência de diferentes áreas foliares. Os dois sistemas apresentaram-se eficientes para a medida do saldo de radiação. Essas medidas foram correlacionadas à irradiância solar global (Rg) e ao saldo de radiação de gramado (Rng), medidos em estações meteorológicas automáticas. Obtiveram-se melhores ajustes das análises de regressão entre os valores de Rnl e Rg, nas escala de 15 min e horária, verificando-se ainda bom ajuste entre essas variáveis na escala diária para as diferentes áreas foliares (AF). Também na escala diária, bom ajuste foi obtido entre Rnl por área unitária de projeção da copa no solo (Rng/AP) e Rng. Bons ajustes foram também obtidos entre o saldo de radiação dos cafeeiros em formação (Rnc) com Rg e Rng, nas escalas de 15 min e horária, e também para cafeeiros formados, inclusive na escala diária. Porém, não se verificou um ajuste único de Rnc/AF com Rg ou Rng para as diferentes áreas foliares dos cafeeiros em formação, na escala diária. O uso da lei de Beer para estimativa de Rnl e Rnc no período de 6-18h levou a valores subestimados em 17% para a laranjeira e em 8% para os cafeeiros em formação, comparados aos valores medidos, devendo-se atentar, portanto, para as limitações do uso da lei. Foram propostos modelos físicomatemáticos para estimativa de Rnl e Rnc, que apresentaram boa concordância com os valores medidos em ambas as espécies, para diferentes áreas foliares, na escala de 15 min. Ao correlacionar-se os valores de saldo de radiação medidos e estimados pelos modelos na escala diária, para todos os valores de área foliar, obteve-se superestimativas de 6% para a laranjeira e de 5% para o renque de cafeeiros formados, indicando o bom desempenho dos modelos. / The solar energy absorbed by plants is the main determinant factor of photosyntetic rate, conditioning growth and crop development, production and products qualities, still being a fundamental variable to determine transpiration. In relation to transpiration, it is possible to establish relationships between this variable and reference evapotranspiration, allowing to determine the basal crop coefficient, which will guide irrigation management. Regarding to the importance and the few number of studies about measurements and estimates of net radiation of arboreal canopy, this project aimed to accomplish net radiation measurements in an orange tree canopy within an orchard (Rnl), cultivar Pêra do Rio, with a device for measuring all wave net radiation absorbed by "single" trees, deploying eight net radiometers on a circular frame which rotates around the canopy, at 3 rpm, creating a "sensing sphere", and in hedgerows (Rnc):of a mature coffee plantation, variety Mundo Novo Apuatã; and of a young coffee plantation, variety Obatã IAC 1669-20, with a device for measuring total radiation absorbed by hedgerows, deploying eight net radiometers on a vertical circular frame around the plants, moving in a rail of 4.7 m along the hedgerow, creating a "notional cylinder" of measurement. The study in the orange orchard was carried out from October/2004 to June/2005, and in the coffee plantation was from March/2004 to May/2005. Both devices for net radiation measurements worked well. These measurements were correlated to global solar radiation (Rg) and grass net radiation (Rng), routinely measured in automatic weather stations. The best fits between Rnl and Rg, using regression analyses, were obtained for data of 15 min and hourly periods. Good agreement between these was also observed when the different leaf areas (AF) were considered, at daily scale. The same was observed for the relationship between Rnl by canopy drip line (Rnl/AP) and Rng. For the young coffee hedgerow, a good correlation was observed between Rnc and Rg or Rng, for both 15 min and hourly scales, and for mature coffee hedgerow, even at daily scale. An unique relationship between Rnc and Rg or Rng was not verified for different leaf areas of young coffee hedgerow, at daily scale. The use of Beer´s law to estimate Rnl and Rnc from 6 a.m. to 6 p.m. resulted in an underestimation of 17% to the orange tree and 8% to the young coffee hedgerow, when compared to measured values, which suggest caution to the limitations of this law. The physical-mathematical models proposed to estimate Rnl and Rnc presented good levels of agreement between measured and estimated values for both species, at different leaf areas, at 15 min scale. When correlating the measured and estimated values, for all leaf areas, at daily scale, it was obtained an overestimation of 6% for orange tree, and of 5% for young coffee hedgerow, showing a good performance of these models.

O manguezal de Bragança-PA, que possui uma área de 120 km&sup2 apresenta algumas clareiras devido a desmatamentos. As condições micrometeorológicas no manguezal de Bragança-PA foram observadas no ano de 1997, cuja radiação solar global foi elevada com um pico de 938 W m-2. Os registros mostraram uma grande atenuação da radiação fotossinteticamente ativa através do dossel do mangue. As estimativas do saldo de saldo de radiação no mangueza foram 78% da radiação solar, enquanto os fluxos de calor latente e sensível foram 69% e 24%, do saldo de radiação, respectivamente. O vento predominante foi do Nordeste e os valores de velocidade do vento foram intensificados com o avanço da estação seca. Os resultados ilustram a maior variação diária nas variáveis micrometeorológicas observadas sobre a área desmatada, comparado com aquelas observadas no interior do manguezal, um fator que foi mais pronunciado nos períodos secos. Por exemplo, a variação média diária da temperatura do ar e a variação no déficit de umidade específica sobre a área desmatada foi quase o dobro daquela observada no manguezal. As altas taxas de aquecimento do solo exposto à incidência direta da radiação solar na área desmatada, submeteu o solo a valores de temperatura de 38,3ºC centigrados em comparação com 27,0ºC graus centígrados no manguezal. Este efeito foi notado nas variações do fluxo de calor no solo, cujas amplitudes atingiram 73,1 W m-2 na área desmatada e 9,4 W m-2 no manguezal, com retrato de duas horas. / The mangrove of Bragança-PA that possesses an area of 120 Km&sup2 it presents some deforested areas. The micrometeorological conditions in the mangrove was observed in the year of 1997, whose global solar radiation was high with a pick of 938 W m-2. The recordings showed a large atenuation of photosynthetic active radiation through the dossel. The estimates of net radiation in the mangrove were 78% of solar radiation while the fluxes of latent and sensible heat were 69% and 24% of net radiation, respectively. The predominant wind was of northeast and the values of wind speed intensified with the progress of the dry season. The results illustrate the much greater daily variation in climatic variables observed over deforested area compared to those observed in the mangrove, a feature which is most pronounced in dry periods. For example, the average daily of air temperature range and the range in specific humidity deficit over deforested area was about twice that seen into mangrove forest. The high rates of heating of the exposed soil to the direct incidence of the solar radiation in the deforested area, it submitted the soil temperatures to values of the 38,3°C in comparison with 27,0°C in the mangrove. This effect was verified in the variations of the soil heat flux, whose amplitudes reached 73,1 W m-2 in the deforested area and 9,4 W m-2 in the mangrove with delay of two hours.

Com os objetivos de (i) elaborar uma adaptação do método da zona agroecológica, proposto por De Wit, para estimar a produtividade potencial e deplecionada da cultura de milho, utilizando procedimento estocástico, no Rio Grande do Sul; e de (ii) testar procedimentos estocásticos (distribuição normal truncada, triangular assimétrica e triangular simétrica) para simular dados de temperatura e de insolação para estimar produtividade potencial e deplecionada da cultura de milho, foi desenvolvida uma metodologia computacional. A quantidade de energia solar disponível às plantas (em função da latitude, declinação solar e nebulosidade), bem como a capacidade de sua conversão em fotossintetizado, contabilizado em termos de carboidrato, possibilita prever produtividade potencial de grãos de milho. Sem limitação de água no solo, o CO2 assimilado é convertido em massa de carboidrato em função do índice de área foliar (IAF), temperatura, radiação solar absorvida. fotoperíodo e duração do ciclo. Considerando os fatores de correção quanto à respiração e ao IAF, pode-se transformar a massa de carboidrato total final em massa de matéria seca referente a cada órgão (folha, raiz, colmo e órgão reprodutivo), considerando-se as partições de fotoassimilados e a composição da matéria seca. A produtividade potencial (PP) foi calculada com base na fitomassa seca total, no índice de colheita e no teor de água nos grãos. O balanço hídrico cíclico (Thornthwaite & Mather, 1955) foi utilizado para estimar o armazenamento de água no solo no decêndio que antecede a semeadura de milho. O balanço hídrico seqüencial, com variação do coeficiente de cultivo (Kc), foi utilizado para estimar a evapotranspiração da cultura (ETc) e a real (ETr). A produtividade deplecionada foi estimada a partir dos valores de PP, ETr, ETc e do coeficiente de resposta da cultura (Ky). Os dados climáticos de 16 municípios no Rio Grande do Sul, a capacidade de água dispoível (50 mm) e procedimentos estocásticos (distribuição normal truncada, triangular assimétrica e triangular simétrica para simular dados de temperatura e de insolação), foram usados para estimar PP e deplecionada para cada localidade, em diferentes épocas de semeadura. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que: (i) a adaptação do método da zona agroecológica possibilita definir a ordem de grandeza das PP e deplecionada da cultura de milho, e produziu resultados coerentes com valores citados na literatura, identificando a melhor época de semeadura, e (ii) o procedimento estocástico pode ser utilizado nos seguintes casos: quando se dispõe de uma série histórica de temperatura, utiliza-se a distribuição normal truncada; quando não se dispõe de uma série histórica utiliza-se a distribuição triangular assimétrica, preferencialmente, ou a distribuição triangular simétrica. / With de purpose of (i) adapting of the agroecological zone method, proposed by De Wit, to estimate potential and depleted corn crop productivity, using stochastic procedure, in the Rio Grande do Sul State, Brazil; and (ii) testing stochastic procedures (normal, and symmetric and non-symmetric distributions) to simulate air temperature and insolation data to estimate potential and depleted corn crop productivity, was developed a computational methodology. The amount of available solar energy to the plants (as function of the latitude, solar declination and cloudiness), as well as the capacity of energy conversion in photosyntates, computed in terms of carbohydrate, makes it possible to forecast corn productivity. Without soil water shortage the assimilated CO2 can be converted in mass of carbohydrate as a function of leaf area index (LAI), air temperature, absorbed solar radiation, photoperiod and cycle duration. Considering the correction factors related to respiration and LAI, this value can be converted into mass of carbohydrate, per hectare, produced during the cycle. To transform carbohydrate mass in dry biomass referring to each organ (leaf, root, stem and reproductive organs), the assimilates partition and dry matter composition. The potential productivity (PP) was computed using the total dry mass, harvest index and the grain water content. The water balance (Thornthwaite & Mather, 1955) was used to estimate the amount of soil water in the period before corn crop sowing date. The sequential water balance, with temporal variation of crop coefficient (Kc), was used to estimate crop (ETc) and actual (ETr) evapotranspirations. The depleted productivity was estimated using PP, ETr, ETc and the yield response factor (Ky) values. The climatic data of 16 counties in the Rio Grande do Sul State, the soil water holding capacity (50 mm) and stochastic procedures (normal and triangular distributions to simulate air temperature and insolation) were used to estimate PP and depleted corn productivity for each local in different sowing dates. The following conclusions can be reported: (i); the adaptation of the agroecological zone method allowed to calculate the PP and depleted productivity with coherent productivity values, as well as it identifies the best sowing date; and (ii) the stochastic procedure can be used in the following cases: the normal distribution approach can be utilized when air temperature historic series is available; and the triangular distribution (non-symmetric triangular distribution is preferable in relation to symmetric distribution) approach can be used when there is no historic series.

A taxa de assimilação de dióxido de carbono por uma cultura é função da radiação fotossinteticamente ativa interceptada, a qual está intimamente relacionada com a arquitetura da parte aérea da cultura. O melhoramento genético de milho tem caminhado para a seleção de plantas com arquitetura de parte aérea mais ereta. Estudar a interceptação da radiação e suas consequências na produtividade de três híbridos de milho contrastantes em arquitetura de parte aérea foi o objetivo desta pesquisa. Para tanto, um experimento de campo sob condição irrigada foi conduzido na Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo, em Piracicaba, Estado de São Paulo, Brasil, durante os anos de 2003 e 2004. De acordo com os resultados obtidos, nas condições do experimento, pode-se concluir que: (i) a arquitetura de parte aérea de milho afeta a interceptação de radiação solar na população de 66.000 plantas.ha-1; (ii) a taxa de assimilação de dióxido de carbono máxima da folha recém madura varia com o estádio de desenvolvimento fenológico de forma crescente da emergência ao estádio de doze folhas; (iii) para uma determinada folha, a taxa de assimilação de dióxido de carbono máxima é sempre constante da emergência ao estádio de doze folhas; (iv) a área foliar específica diminui com a evolução do ciclo da cultura; (v) a ordem de grandeza da eficiência do uso da radiação pela cultura de milho é 3,9g.MJ-1; (vi) a maior produtividade do genótipo de arquitetura foliar ereta se deve à maior interceptação de radiação por unidade de área foliar, com conseqüente maior taxa assimilatória líquida; (vii) genótipo de arquitetura foliar ereta apresenta menor queda de produtividade de grãos quando o terço superior do dossel é desfolhado; e (viii) o coeficiente de extinção deve ser determinado especificamente para cada genótipo, levando em consideração a variação temporal (escala horária) durante o dia. / Carbon dioxide assimilation rate varies with active photosynthetic radiation interception. Crop shoot architecture defines radiation interception. Maize breeding had lead to erect shoot architecture plants selection. The objective of this research was to study the radiation interception, and its effects, on three hybrids maize contrasting shoot architecture. Therefore, an irrigated field experiment was carried out in the Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo, Piracicaba, State of São Paulo, Brazil, during the summer growing seasons of 2003 and 2004. According to the results, in the experiment conditions, it is possible to conclude that: (i) the maize shoot architecture affects the solar radiation interception when plants density was 66,000 plants.ha-1; (ii) The maximum carbon dioxide assimilation rate of a mature leaf varies with the phenological development (increasing from the emergence point to when the plants have 12 leaves); (iii) for a certain leaf, the maximum carbon dioxide assimilation is constant (from the emergence point to when the plants have 12 leaves); (iv) specific leaf area decreases along the crop development; (v) maize radiation use efficiency mean is 3,9g.MJ-1; (vi) the higher yield, presented by the genotype with erect leaves, is due to a higher radiation interception by leaf area unit, which leads to a higher assimilation rate net; (vii) the genotype with erect leaves architecture presents smaller grain yield drop when the upper third canopy is taken out; and (viii) light extinction coefficient must be determinate for each genotype, when time variation is considered (hour scale) along the day.

Orientador: Rafael Sfair / Resumo: O estudo dos anéis planetários pode ser usado como laboratório para a compreensão do processo de formação e dinâmica planetária. Anéis planetários são formados por partículas pequenas que sofrem a ação de diversas forças, além da força gravitacional. O estudo da dinâmica dos anéis pode ser abordado através de simulações numéricas para o problema de N-corpos. Neste trabalho apresentamos a adaptação do pacote REBOUND (Rein & Liu, 2012) através da inclusão de forças perturbativas para estudar a dinâmica de anéis planetários. Uma fonte de perturbação de origem gravitacional é devida ao formato não esférico do planeta, que pode ser representado com precisão até a expansão do potencial do termo J6. Além dessa, as principais são a força eletromagnética e a pressão de radiação solar. Também atuam forças de arrasto, como o de Poynting-Robertson e, eventualmente, as forças devido a atmosfera e do plasma. Embora sejam mais fracas, essas forças alteram a energia orbital das partículas e dominam a dinâmica em longos períodos de tempo. Abordamos essas forças através do REBOUND e verificamos os principais efeitos de cada uma das forças, cuja força devido ao formato não esférico do planeta causa uma precessão na longitude do pericentro, enquanto a força eletromagnética causa uma regressão e que ambas combinadas contribuem uma com a outra alterando a taxa de variação da longitude do pericentro. Já a força da pressão de radiação altera o formato da órbita e as forças de arrasto diminuem o semi... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

O evento climático conhecido como El Niño Oscilação Sul (ENOS) é formado pelos episódios de El Niño e La Niña e é classificado como um fenômeno de grande escala que ocorre no Oceano Pacífico Equatorial. Em razão do grande efeito do fenômeno ENOS na variabilidade climática e, consequentemente, na produção agrícola, se faz necessário o conhecimento adequado das consequências dos eventos de El Niño e La Niña nos regimes térmicos e hídricos de diferentes regiões brasileiras e de seus impactos na produção de alimentos, sobretudo na cultura da cana-de-açúcar. Para tanto, dados meteorológicos foram analisados a fim de se verificar algum efeito causado pelos eventos do ENOS na temperatura do ar, na radiação solar e precipitação pluvial. Em seguida, utilizou-se o modelo DSSAT CSMCANEGRO parametrizado para as condições brasileiras para simular a produtividade da cana-planta de 12 meses em quatro localidades de diferentes regiões do Brasil (Jataí, GO; João Pessoa, PB; Londrina, PR; e Piracicaba, SP), empregando-se séries históricas de dados meteorológicos, de 1979 a 2010, para três tipos de solos com diferentes características físico-hídricas (capacidade de água disponível), e para dois tipos de simulação da produtividade da cana pelo modelo DSSAT CSM-CANEGRO, o tipo Seasonal e o tipo Sequence. Foi possível notar nos resultados que para a temperatura do ar houve uma maior frequência de anos com essa variável acima da mediana nas localidades situadas na região central e nordeste no país durante os eventos de El Niño, ao passo que na região sul, representada por Londrina, tal frequência foi indefinida. Para os anos de La Niña, não houve, em geral, tendência clara de variação em nenhuma das localidades. Já nos anos neutros as maiores frequências foram de temperaturas abaixo da mediana nas localidades das regiões central e sul, enquanto em João Pessoa, PB, não houve tendência bem definida. Para a radiação solar, em geral, não se detectaram tendências expressivas, apesar de valores levemente acima da mediana em anos de La Niña, em todas as regiões. Finalmente, para as chuvas houve tendências um pouco mais expressivas, sendo que nas localidades da região central do país (Jataí e Piracicaba) as precipitações acima da mediana foram mais frequentes nos anos de El Niño e La Niña, ficando abaixo da mediana nos anos neutros. Nas demais localidades analisadas, as chuvas tenderam a ficar abaixo ou igual à mediana durante todas as fases do ENOS. Quanto à produtividade, algumas tendências também puderam ser observadas. Em Jataí, GO, não houve alterações da produtividade média maiores do que ± 1 t ha-1. Em João Pessoa, PB, a tendência de menores produtividades durante os anos de El Niño e de La Niña e de maiores produtividades em anos neutros. Situação oposta foi observa em Piracicaba, SP, e Londrina, PR, onde as produtividades tenderam a serem maiores do que a média histórica nos eventos tanto de El Niño como de La Niña, ao passo que nos anos de neutralidade do ENOS as produtividades tenderam a ser menores do que a média. / The climatic event known as El Niño Southern Oscillation (ENSO) is formed by episodes of El Niño and La Niña and is classified as a large-scale phenomenon that occurs in the Equatorial Pacific Ocean. Given the large effect of ENSO on climate variability and hence in agricultural production, proper knowledge of the consequences of El Niño and La Niña on the thermal and water regimes of different Brazilian regions and their impact on food production is needed, especially for sugarcane crop. To this end, climate variables were analyzed in order to verify any effect caused by the ENSO events on air temperature, solar radiation and rainfall. The DSSAT CSM-CANEGRO model, parameterized for the Brazilian conditions, was used to simulate sugarcane yield (plant cane of 12 months) in four sites of different Brazilian regions (Jataí, GO; João Pessoa, PB; Londrina, PR; and Piracicaba, SP), using historical series of meteorological data from 1979 to 2010, for three types of soils, with different physical-hydric properties (Soil water holding capacity), and two types of simulations in DSSAT CSM-CANEGRO model, with the Seasonal and Sequence procedures It was possible to notice in the results that the air temperature was a greater frequency of years with this variable above the median in localities situated in the central and northeastern region of the country during the El Niño events, while in the south, represented by Londrina, this frequency was undefined. For La Niña years, there was generally clear trend of variation in any of the locations. Already in neutral years, the highest frequency was below the median temperatures in the localities in central and southern regions, while in João Pessoa, PB, and no well-defined trend. Solar radiation, in general, no significant trends were detected, although values slightly above the median in La Niña years in all regions. Finally, to the rains there was a little more expressive tendency, and the locations of the central region (Jataí and Piracicaba) precipitation above the median were more frequent in years of El Niño and La Niña, below the median in neutral years. In other areas analyzed, rainfall tended to be below or equal to the median during all phases of ENSO. With regard to productivity, some trends were also observed. In Jataí, GO, no changes greater than ± 1 t ha-1 was observed. João Pessoa, PB, there was a trend of lower yields during El Niño and La Niña years and higher yields during neutral years. Opposite situation was observed in Piracicaba, SP, and Londrina, PR, where the yields tended to be higher than the historical average in both El Niño and La Niña events, while during neutral years the yield tended to be smaller than average.

[pt] O objetivo desta pesquisa de mestrado é comparar o desempenho de três modelos de simulação numérica (Duffie e Beckman, King et al. e Masters) sobre a capacidade de conversão fotovoltaica obtida em painéis, tomando o modelo de King et al. como base de referência já que este foi validado à luz de dados experimentais com grau de concordância (exatidão) entre 2,4 por cento a 5,4 por cento. As simulações fazem uso de dados oficiais (dados horários e dados médios mensais de radiação solar incidente, temperatura ambiente, velocidade de vento) disponibilizados pelo Instituto Nacional de Meteorologia do Brasil e de dados técnicos de desempenho do fabricante de painéis fotovoltaicos. A motivação para desenvolvimento do trabalho resulta da percepção da importância da energia solar fotovoltaica como estratégia de sua inclusão e diversificação da matriz energética brasileira. A metodologia proposta consiste em: (i) comparar o desempenho dos três modelos estudados e (ii) aplicar a metodologia de cálculo para avaliar o desempenho na conversão fotovoltaica nas condições solarimétricas favoráveis de onze cidades brasileiras, assim criando uma escala que possa ser utilizada para estabelecer um benchmark nacional. Os resultados revelaram que o modelo Duffie e Beckman reproduz os resultados de conversão fotovoltaica obtido pelo modelo King et al. com grau de concordância 2,4 por cento, enquanto a concordância com o modelo Masters ultrapassa a faixa de exatidão (7,4 por cento). Como conclusão, o uso de dados meteorológicos médios mensais mostraram-se eficazes para estimar a energia elétrica que resulta do processo de conversão fotovoltaica em substituição aos dados horários nem sempre disponíveis. / [en] The goal of this MSc. dissertation is to compare the performance of three classical models of numerical simulation (Duffie and Beckman, King et al. and Masters) to generate electricity from the photovoltaic conversion obtained in panels, taking the model of King et al. as a baseline since it was validated vis-àvis experimental data within 2.4 percent to 5.4 percent. The simulations make use of official data (solar hourly and monthly data of solar incident radiation, temperature, wind speed) provided by the National Institute of Meteorology of Brazil and of performance data provided by the manufacturer of the photovoltaic panel. The motivation for development of the work resulted from the perception of the importance of photovoltaic energy as a strategy for diversification of the Brazilian energy matrix. The proposed methodology (i) compares the performance of the three models studied and (ii) applies it for assessing the performance of the photovoltaic conversion in eleven Brazilian cities that exhibit favourable conditions for photovoltaic conversion, thus creating a scale that can be used to establish a national benchmark. The results revealed that the Duffie and Beckman model reproduces the results of the photovoltaic conversion model obtained by King et al. degree within 2.4 percent, while the agreement with the model of Masters over range accuracy (7.4 percent). In conclusion, the use of monthly averaged meteorological data proved to be effective for estimating the energy that results from the process of photovoltaic conversion when hourly data is not available.

Com os objetivos de (i) elaborar uma adaptação do método da zona agroecológica, proposto por De Wit, para estimar a produtividade potencial e deplecionada da cultura de milho, utilizando procedimento estocástico, no Rio Grande do Sul; e de (ii) testar procedimentos estocásticos (distribuição normal truncada, triangular assimétrica e triangular simétrica) para simular dados de temperatura e de insolação para estimar produtividade potencial e deplecionada da cultura de milho, foi desenvolvida uma metodologia computacional. A quantidade de energia solar disponível às plantas (em função da latitude, declinação solar e nebulosidade), bem como a capacidade de sua conversão em fotossintetizado, contabilizado em termos de carboidrato, possibilita prever produtividade potencial de grãos de milho. Sem limitação de água no solo, o CO2 assimilado é convertido em massa de carboidrato em função do índice de área foliar (IAF), temperatura, radiação solar absorvida. fotoperíodo e duração do ciclo. Considerando os fatores de correção quanto à respiração e ao IAF, pode-se transformar a massa de carboidrato total final em massa de matéria seca referente a cada órgão (folha, raiz, colmo e órgão reprodutivo), considerando-se as partições de fotoassimilados e a composição da matéria seca. A produtividade potencial (PP) foi calculada com base na fitomassa seca total, no índice de colheita e no teor de água nos grãos. O balanço hídrico cíclico (Thornthwaite & Mather, 1955) foi utilizado para estimar o armazenamento de água no solo no decêndio que antecede a semeadura de milho. O balanço hídrico seqüencial, com variação do coeficiente de cultivo (Kc), foi utilizado para estimar a evapotranspiração da cultura (ETc) e a real (ETr). A produtividade deplecionada foi estimada a partir dos valores de PP, ETr, ETc e do coeficiente de resposta da cultura (Ky). Os dados climáticos de 16 municípios no Rio Grande do Sul, a capacidade de água dispoível (50 mm) e procedimentos estocásticos (distribuição normal truncada, triangular assimétrica e triangular simétrica para simular dados de temperatura e de insolação), foram usados para estimar PP e deplecionada para cada localidade, em diferentes épocas de semeadura. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que: (i) a adaptação do método da zona agroecológica possibilita definir a ordem de grandeza das PP e deplecionada da cultura de milho, e produziu resultados coerentes com valores citados na literatura, identificando a melhor época de semeadura, e (ii) o procedimento estocástico pode ser utilizado nos seguintes casos: quando se dispõe de uma série histórica de temperatura, utiliza-se a distribuição normal truncada; quando não se dispõe de uma série histórica utiliza-se a distribuição triangular assimétrica, preferencialmente, ou a distribuição triangular simétrica. / With de purpose of (i) adapting of the agroecological zone method, proposed by De Wit, to estimate potential and depleted corn crop productivity, using stochastic procedure, in the Rio Grande do Sul State, Brazil; and (ii) testing stochastic procedures (normal, and symmetric and non-symmetric distributions) to simulate air temperature and insolation data to estimate potential and depleted corn crop productivity, was developed a computational methodology. The amount of available solar energy to the plants (as function of the latitude, solar declination and cloudiness), as well as the capacity of energy conversion in photosyntates, computed in terms of carbohydrate, makes it possible to forecast corn productivity. Without soil water shortage the assimilated CO2 can be converted in mass of carbohydrate as a function of leaf area index (LAI), air temperature, absorbed solar radiation, photoperiod and cycle duration. Considering the correction factors related to respiration and LAI, this value can be converted into mass of carbohydrate, per hectare, produced during the cycle. To transform carbohydrate mass in dry biomass referring to each organ (leaf, root, stem and reproductive organs), the assimilates partition and dry matter composition. The potential productivity (PP) was computed using the total dry mass, harvest index and the grain water content. The water balance (Thornthwaite & Mather, 1955) was used to estimate the amount of soil water in the period before corn crop sowing date. The sequential water balance, with temporal variation of crop coefficient (Kc), was used to estimate crop (ETc) and actual (ETr) evapotranspirations. The depleted productivity was estimated using PP, ETr, ETc and the yield response factor (Ky) values. The climatic data of 16 counties in the Rio Grande do Sul State, the soil water holding capacity (50 mm) and stochastic procedures (normal and triangular distributions to simulate air temperature and insolation) were used to estimate PP and depleted corn productivity for each local in different sowing dates. The following conclusions can be reported: (i); the adaptation of the agroecological zone method allowed to calculate the PP and depleted productivity with coherent productivity values, as well as it identifies the best sowing date; and (ii) the stochastic procedure can be used in the following cases: the normal distribution approach can be utilized when air temperature historic series is available; and the triangular distribution (non-symmetric triangular distribution is preferable in relation to symmetric distribution) approach can be used when there is no historic series.

A energia radiante absorvida pelas plantas é a principal determinante da taxa fotossintética, condicionando o crescimento e desenvolvimento vegetal, produção e qualidade dos produtos, sendo ainda uma variável fundamental na determinação da transpiração, possibilitando estabelecer relações entre essa variável e a evapotranspiração de referência, podendo-se determinar o coeficiente basal de culturas que orientarão nos processos de irrigação. Em vista da sua importância e do reduzido número de estudos de medida e estimativa do saldo de radiação da folhagem de arbóreas, objetivou-se realizar medidas do saldo de radiação de uma laranjeira (Rnl), cv. Pêra do Rio, com um sistema móvel de integração espaço-temporal para árvores “isoladas”, instalando-se oito saldo-radiômetros na armação circular vertical em torno da copa, que através do movimento de três rotações por minuto, criava uma esfera “sensora” de medida ao redor da planta, e de trechos de renques de um cafezal (Rnc) formado, variedade Mundo Novo Apuatã, e de cafezal em formação, variedade Obatã IAC 1669-20, utilizando-se um sistema móvel de integração espaço-temporal para cultivos em renques, no qual oito saldo-radiômetros, fixados em uma armação circular vertical em torno da folhagem, movimentavam-se ao longo de 4,7 m de renque, criando um cilindro “nocional” de medida. O estudo no laranjal ocorreu entre outubro/04 e junho/05, e nos cafezais entre março/04 e maio/05, com ocorrência de diferentes áreas foliares. Os dois sistemas apresentaram-se eficientes para a medida do saldo de radiação. Essas medidas foram correlacionadas à irradiância solar global (Rg) e ao saldo de radiação de gramado (Rng), medidos em estações meteorológicas automáticas. Obtiveram-se melhores ajustes das análises de regressão entre os valores de Rnl e Rg, nas escala de 15 min e horária, verificando-se ainda bom ajuste entre essas variáveis na escala diária para as diferentes áreas foliares (AF). Também na escala diária, bom ajuste foi obtido entre Rnl por área unitária de projeção da copa no solo (Rng/AP) e Rng. Bons ajustes foram também obtidos entre o saldo de radiação dos cafeeiros em formação (Rnc) com Rg e Rng, nas escalas de 15 min e horária, e também para cafeeiros formados, inclusive na escala diária. Porém, não se verificou um ajuste único de Rnc/AF com Rg ou Rng para as diferentes áreas foliares dos cafeeiros em formação, na escala diária. O uso da lei de Beer para estimativa de Rnl e Rnc no período de 6-18h levou a valores subestimados em 17% para a laranjeira e em 8% para os cafeeiros em formação, comparados aos valores medidos, devendo-se atentar, portanto, para as limitações do uso da lei. Foram propostos modelos físicomatemáticos para estimativa de Rnl e Rnc, que apresentaram boa concordância com os valores medidos em ambas as espécies, para diferentes áreas foliares, na escala de 15 min. Ao correlacionar-se os valores de saldo de radiação medidos e estimados pelos modelos na escala diária, para todos os valores de área foliar, obteve-se superestimativas de 6% para a laranjeira e de 5% para o renque de cafeeiros formados, indicando o bom desempenho dos modelos. / The solar energy absorbed by plants is the main determinant factor of photosyntetic rate, conditioning growth and crop development, production and products qualities, still being a fundamental variable to determine transpiration. In relation to transpiration, it is possible to establish relationships between this variable and reference evapotranspiration, allowing to determine the basal crop coefficient, which will guide irrigation management. Regarding to the importance and the few number of studies about measurements and estimates of net radiation of arboreal canopy, this project aimed to accomplish net radiation measurements in an orange tree canopy within an orchard (Rnl), cultivar Pêra do Rio, with a device for measuring all wave net radiation absorbed by “single” trees, deploying eight net radiometers on a circular frame which rotates around the canopy, at 3 rpm, creating a “sensing sphere”, and in hedgerows (Rnc):of a mature coffee plantation, variety Mundo Novo Apuatã; and of a young coffee plantation, variety Obatã IAC 1669-20, with a device for measuring total radiation absorbed by hedgerows, deploying eight net radiometers on a vertical circular frame around the plants, moving in a rail of 4.7 m along the hedgerow, creating a “notional cylinder” of measurement. The study in the orange orchard was carried out from October/2004 to June/2005, and in the coffee plantation was from March/2004 to May/2005. Both devices for net radiation measurements worked well. These measurements were correlated to global solar radiation (Rg) and grass net radiation (Rng), routinely measured in automatic weather stations. The best fits between Rnl and Rg, using regression analyses, were obtained for data of 15 min and hourly periods. Good agreement between these was also observed when the different leaf areas (AF) were considered, at daily scale. The same was observed for the relationship between Rnl by canopy drip line (Rnl/AP) and Rng. For the young coffee hedgerow, a good correlation was observed between Rnc and Rg or Rng, for both 15 min and hourly scales, and for mature coffee hedgerow, even at daily scale. An unique relationship between Rnc and Rg or Rng was not verified for different leaf areas of young coffee hedgerow, at daily scale. The use of Beer´s law to estimate Rnl and Rnc from 6 a.m. to 6 p.m. resulted in an underestimation of 17% to the orange tree and 8% to the young coffee hedgerow, when compared to measured values, which suggest caution to the limitations of this law. The physical-mathematical models proposed to estimate Rnl and Rnc presented good levels of agreement between measured and estimated values for both species, at different leaf areas, at 15 min scale. When correlating the measured and estimated values, for all leaf areas, at daily scale, it was obtained an overestimation of 6% for orange tree, and of 5% for young coffee hedgerow, showing a good performance of these models.