Submitted by Amanda Silva (amanda.osilva2@ufpe.br) on 2015-03-04T12:00:33Z No. of bitstreams: 2 Tese Irami Buarque do Amazonas.pdf: 5336770 bytes, checksum: 6d9156ec7aeab2dec18c5f3451215f5a (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T12:00:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese Irami Buarque do Amazonas.pdf: 5336770 bytes, checksum: 6d9156ec7aeab2dec18c5f3451215f5a (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / A região semiárida nordestina necessita de formas alternativas confiáveis e viáveis economicamente de se estimar a evaporação, uma vez que apresenta um regime de chuvas irregular. O método do domo tem sido comparado com outros métodos, apresentando desempenho satisfatório e, por ser mais barato do que os demais, pode se tornar uma alternativa viável para medidas rápidas e pontuais de evaporação ou evapotranspração. O domo ou câmara ventilada consiste em uma cúpula de acrílico colocada sobre o solo, onde se determina a evaporação ou evapotranspiração a partir de medidas de temperatura e umidade no seu interior. Tem se destacado por permitir medições rápidas com apenas um único sensor, o que torna o método evidentemente mais barato que os demais. A modelagem das transferências de água e calor no sistema solo-planta-atmosfera também é de grande importância em diversas áreas do conhecimento e vários modelos têm sido desenvolvidos para descrever esses processos, mas poucos têm sido avaliados nas condições ambientais do nordeste brasileiro. Neste trabalho o domo foi usado para determinar a evaporação uma fazenda particular no município de São João, no Agreste pernambucano, ao longo de 7 dias, entre 05/04/2013 e 12/04/2013, com resultados confrontados com os dados experimentais obtidos a partir do balanço de energia-razão de Bowen. Também foi realizada uma simulação com o modelo SiSPAT (Simple Soil Plant Atmosphere Transfer Model) neste mesmo período e, mesmo sem calibração, o modelo apresentou concordância aceitável com os dados experimentais observados nos fluxos na interface solo-atmosfera. O SiSPAT é, basicamente, um modelo vertical unidimensional, forçado por series atmosféricas de temperatura e umidade, velocidade do vento, radiação solar incidente, chuva e radiação solar de ondas longas. Neste contexto, este trabalho foi realizado no sentido de compreender e caracterizar as descargas produzidas por evaporação de águas subterrâneas no semiárido Pernambucano, por meio de uma metodologia viável. Para realizar este intento, foi aplicada a metodologia do Domo, primeiramente se avaliando seu funcionamento em condições de laboratório, bem como os resultados obtidos em comparação com outros mecanismos de medição aplicados no campo, como o balanço de energia-razão de Bowen. Também foi aplicado o SiSPAT comparando valores experimentais obtidos para o solo considerados nu com a simulação. Ao avaliar o desempenho do método, comparando o domo com outras metodologias que têm sido implementadas no campo, verificou-se a sua viabilidade uma vez que os resultados, em geral, indicam boa concordância com métodos confiáveis como o da razão de Bowen.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-04T19:15:46Z No. of bitstreams: 2 DISSERTACAO FERNANDHA 15 FINAL.pdf: 2801910 bytes, checksum: 8c97251454e79087e00ebbe2891d6893 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T19:15:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTACAO FERNANDHA 15 FINAL.pdf: 2801910 bytes, checksum: 8c97251454e79087e00ebbe2891d6893 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-02-16 / FACEPE, Projeto BEER, CISA / A quantificação do fluxo ascendente ou da evaporação nas áreas das barragens subterrâneas, sob as quais se realizam a prática da agricultura de pequeno ou médio porte, é de grande importância na gestão dos recursos hídricos, visto que possibilita diminuição do desperdício e até mesmo do uso de águas superficiais através da irrigação convencional. O objetivo deste trabalho foi estudar a evaporação por meio da transferência de massa no solo, em uma barragem subterrânea submetida às diferentes profundidades do lençol freático e às condições atmosféricas do semiárido pernambucano, através dos valores preditos pelo modelo SiSPAT e medidos pelo método do Domo. O método do Domo, aplicado uma das primeiras vezes na região semiárida do nordeste brasileiro, mostrou-se coerente com valores médios medidos da evaporação potencial do solo nu, atingindo cerca de 1800 mm/ano. O modelo SiSPAT apresentou-se bastante satisfatório para simulações da evaporação do solo em condições distintas do nível do lençol freático. Os valores encontrados para evaporação do solo decorrentes da simulação do SiSPAT e do método do domo diferiram em 1,47%, quando o nível do lençol freático encontrava-se a 0,20 m de profundidade, tendo o SiSPAT encontrado o valor de 5,61 mm.d-1, e o domo 5,53 mm.d-1 e em 4,41% para o caso em que o nível do lençol encontrava-se a 1,20 m, onde os valores simulados e medidos foram 1,80 mm.d-1 e 1,72 mm.d-1, respectivamente.

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:14:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo8668_1.pdf: 4034150 bytes, checksum: f766a681a38a9506080b5b5cdbd1830e (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / A mamona e o feijão são culturas de enorme importância econômica e social para os agricultores da região Nordeste, tendo em vista o óleo obtido das sementes de mamona ser utilizado para produção de biodiesel e o feijão macassar ser o principal alimento das populações mais pobres dessa região. Independentemente da cultura, o conhecimento da quantidade de água retirada do solo pelos vegetais é de grande interesse, principalmente, para os estudos sobre o uso de água pela cultura (evapotranspiração), como também sobre a dinâmica da absorção dos nutrientes. No entanto, existem poucas pesquisas que estudaram as transferências de água e de energia nessas culturas, principalmente, para a mamona. Sabe-se que os processos biofísicos envolvidos nas trocas de água e de energia são numerosos e complexos: transferência na zona não saturada, infiltração, extração pelo sistema radicular da planta, para o seu crescimento e manutenção, além dos fluxos turbulentos acima e dentro da cobertura vegetal, o que dificulta sua medição direta em grandes áreas, de forma contínua e num grande período de tempo. Desse modo, foram concebidos modelos que descrevem essas trocas de massa e de calor no sistema Solo-Vegetação-Atmosfera, os chamados modelos SVATs. O SiSPAT (Simple Soil-Plant-Atmosphere Transfer model) é um desses modelos e o mesmo já foi muito utilizado nas condições ambientais da Europa e da África, no entanto, nunca foi utilizado nas condições do Nordeste brasileiro. Assim sendo, este trabalho teve como objetivo estudar e simular os fluxos de água e de energia, por meio do modelo SiSPAT, numa região de brejo de altitude cultivada com mamona e feijão macassar. Os dados necessários foram obtidos numa área de 4 ha do Centro de Ciências Agrárias, da UFPB, localizada no município de Areia, PB. A área foi instrumentada com uma torre micrometeorológica automática, que permitia a estimativa dos componentes do balanço de energia, pelo método da razão de Bowen. Também foram instalados sensores para a determinação de perfis de temperatura e umidade volumétrica do solo. O modelo foi utilizado em dias representativos das fases fenológicas das culturas da mamona e do feijão macassar. Da análise de sensibilidade, verificou-se que as variáveis de saída apresentaram sensibilidades na seguinte ordem: fluxo de calor latente, evapotranspiração acumulada, fluxo de calor no solo, fluxo de calor sensível e saldo de radiação. Quanto a validação, observou-se que o SiSPAT demonstrou excelente desempenho ao simular os componentes do balanço de energia e a evapotranspiração acumulada nas diferentes fases fenológicas de ambas as culturas, nas mais variadas condições atmosféricas e de umidade do solo. O SiSPAT também simulou adequadamente as evoluções da umidade volumétrica e da temperatura do solo, em períodos com/sem precipitação pluvial

Le Sahel est particulièrement exposé à la variabilité de la mousson Ouest-Africaine dont les répercussions socio-économiques peuvent prendre un caractère dramatique. Cette région est en outre confrontée à l'une des plus fortes croissances démographiques jamais observées, se traduisant par une pression toujours plus forte sur de faibles ressources naturelles et un environnement fragile. Dans ce contexte, un enjeu important se situe dans notre capacité à proposer des outils aidant au suivi des ressources hydriques et végétales, et permettant d'anticiper les impacts climatiques et anthropiques à moyen terme sur ces ressources. Pour cela, il est indispensable d'étudier et mieux comprendre les processus d'échanges d'énergie et de matière à l'interface terre-atmosphère, qui contribuent à la régulation de la mousson d'une part et gouvernent le cycle hydrologique local et le développement végétal d'autre part. Les travaux réalisés s'inscrivent dans cette problématique, portant précisément sur l'analyse des cycles de l'eau et de l'énergie en région sahélienne sous les effets combinés du climat et de l'activité humaine. La démarche s'appuie sur une méthodologie alliant observations in situ et modélisation à base physique. L'étude a été réalisée dans la région centrale du Sahel, dont le système agricole traditionnel associe pastoralisme et cultures pluviales en alternance avec la jachère. Elle s'est appuyée sur le réseau d'observations éco-hydrologiques et énergétiques acquises en continu durant 7 années (2005-2012) par l'Observatoire AMMA CATCH au Sud-Ouest Niger. La qualité et la cohérence de ces observations ont permis de dresser des grands traits du fonctionnement éco-hydrologique des deux couverts végétaux les plus répandus dans la région : cultures de mil et jachères arbustives. Les observations ne permettent cependant pas à elles seules d'établir des bilans complets aux différentes échelles temporelles d'intérêt (infra-journalière à interannuelle). Une modélisation couplée détaillée des cycles de l'énergie et de l'eau a par conséquent été élaborée pour ces deux couverts, à l'aide du modèle de transferts sol-plante-atmosphère SiSPAT. Etalonné sur une période de 2 ans, le modèle a ensuite été validé sur les 5 autres années d'observation, en contraignant les paramètres du modèle à des valeurs physiquement réalistes. En bon accord avec les observations, cette modélisation pluriannuelle s'est révélée être un outil d'analyse précieux, intégrant toute la pertinence, la richesse et la cohérence du jeu de données. La représentativité de la période étudiée a permis d'en exploiter les résultats pour (1) analyser l'impact de la variabilité climatique sur les bilans d'eau et d'énergie aux différentes échelles temporelles et (2) fournir une première climatologie des flux et stocks d'eau et d'énergie à l'interface sol-végétation-atmosphère, à ces mêmes échelles. Les similitudes et différences de fonctionnement éco-hydrologique et énergétique entre écosystèmes ont été mises en évidence. Par exemple, l'évapotranspiration représente plus de 80% des précipitations annuelles et près de la moitié du rayonnement global au cœur de la mousson pour les deux sites. Sa distribution saisonnière et son partitionnement en évaporation du sol et transpiration des plantes diffèrent néanmoins entre les deux écosystèmes, tout comme le ruissellement, et le drainage sous la zone racinaire. Ce dernier apparaît significatif pour le champ de mil mais pas pour la jachère. Une analyse de sensibilité des processus aux caractéristiques du sol et du couvert a été réalisée. La robustesse des résultats produits devrait leur permettre de servir de référence pour les études des processus hydrologiques et énergétiques dans cette région. La modélisation ainsi construite présente un potentiel évident pour des études prospectives, relatives notamment au changement climatique ou à une évolution des pratiques agricoles. / The Sahel region is particularly exposed to the variability of the West African Monsoon, which may lead to dramatic socio-economical consequences. This region also has one of the highest demographic growth rates, resulting in an ever-increasing pressure on the scarce natural resources and fragile environment. In this context, a major challenge lies in our ability to provide appropriate tools for the monitoring of hydrological and vegetation resources. These tools should also be suitable for the prediction of climatic and anthropogenic impacts in the medium term. This requires a better understanding of energy and matter transfer processes at the earth-atmosphere interface. Indeed, the latter both play a role in the regulation of the monsoon and also drive the local hydrological cycle and vegetation development. The present research follows such a framework and consists specifically in analyzing the water and energy cycles in the Sahel region under the combined effects of climate and human activity. This is undertaken by developing a methodology combining the use of in situ observations and physically-based modelling. The study was conducted in the central Sahel, where traditional agricultural systems are formed by the association of pastoralism and rain-fed crops in rotation with fallow cycles. This study was based on the network of eco-hydrological and energy data acquired continuously during 7 years (2005-2012) by the South-West Niger AMMA-CATCH Observatory. Quality and consistency of these observations allowed analyzing the main features of the eco-hydrological functioning of the two main land-covers in the region: millet and fallow savannah. However, observations alone were not sufficient to compute comprehensive water and energy budgets at all the different time scales of interest (sub-daily to inter-annual). A detailed modelling of coupled water and energy cycles was therefore undertaken for these two land-covers, using the soil-vegetation-atmosphere transfer model SiSPAT. The model was first calibrated on a 2-year period, and further validated on the remaining 5-year observations, by constraining model parameters to physically realistic values. This multi-year modelling was in good agreement with the observations, and provided a precious analysis tool that integrated the relevance, richness and consistency of the dataset. Thanks to the representativeness of the studied period, results served at the different temporal scales to (1) analyze the impact of climatic variability on water and energy budgets and (2) produce a preliminary climatology for the water and energy fluxes and storages at the soil-vegetation-atmosphere interface. Similarities and differences in eco-hydrological and energy functioning between ecosystems were evidenced. For instance, evapotranspiration represented more than 80% of annual precipitations and close to half of the global radiation at the heart of the monsoon for both sites. Seasonal distribution and partitioning of evapotranspiration between soil evaporation and plants transpiration differed between the two ecosystems, as well as the runoff, and the drainage below the root zone which appeared significant for the millet field but not for the fallow site. A sensitivity analysis of the energy and water budgets to soil and vegetation characteristics was conducted. Robustness of the produced results should enable them to serve as reference for studies of water and energy processes in this region. The resulting calibrated model showed an obvious potential for prospective studies, such as those on climate change or on the evolution of agricultural practices.

Le Sahel est particulièrement exposé à la variabilité de la mousson Ouest-Africaine dont les répercussions socio-économiques peuvent prendre un caractère dramatique. Cette région est en outre confrontée à l'une des plus fortes croissances démographiques jamais observées, se traduisant par une pression toujours plus forte sur de faibles ressources naturelles et un environnement fragile. Dans ce contexte, un enjeu important se situe dans notre capacité à proposer des outils aidant au suivi des ressources hydriques et végétales, et permettant d'anticiper les impacts climatiques et anthropiques à moyen terme sur ces ressources. Pour cela, il est indispensable d'étudier et mieux comprendre les processus d'échanges d'énergie et de matière à l'interface terre-atmosphère, qui contribuent à la régulation de la mousson d'une part et gouvernent le cycle hydrologique local et le développement végétal d'autre part. Les travaux réalisés s'inscrivent dans cette problématique, portant précisément sur l'analyse des cycles de l'eau et de l'énergie en région sahélienne sous les effets combinés du climat et de l'activité humaine. La démarche s'appuie sur une méthodologie alliant observations in situ et modélisation à base physique. L'étude a été réalisée dans la région centrale du Sahel, dont le système agricole traditionnel associe pastoralisme et cultures pluviales en alternance avec la jachère. Elle s'est appuyée sur le réseau d'observations éco-hydrologiques et énergétiques acquises en continu durant 7 années (2005-2012) par l'Observatoire AMMA CATCH au Sud-Ouest Niger. La qualité et la cohérence de ces observations ont permis de dresser des grands traits du fonctionnement éco-hydrologique des deux couverts végétaux les plus répandus dans la région : cultures de mil et jachères arbustives. Les observations ne permettent cependant pas à elles seules d'établir des bilans complets aux différentes échelles temporelles d'intérêt (infra-journalière à interannuelle). Une modélisation couplée détaillée des cycles de l'énergie et de l'eau a par conséquent été élaborée pour ces deux couverts, à l'aide du modèle de transferts sol-plante-atmosphère SiSPAT. Etalonné sur une période de 2 ans, le modèle a ensuite été validé sur les 5 autres années d'observation, en contraignant les paramètres du modèle à des valeurs physiquement réalistes. En bon accord avec les observations, cette modélisation pluriannuelle s'est révélée être un outil d'analyse précieux, intégrant toute la pertinence, la richesse et la cohérence du jeu de données. La représentativité de la période étudiée a permis d'en exploiter les résultats pour (1) analyser l'impact de la variabilité climatique sur les bilans d'eau et d'énergie aux différentes échelles temporelles et (2) fournir une première climatologie des flux et stocks d'eau et d'énergie à l'interface sol-végétation-atmosphère, à ces mêmes échelles. Les similitudes et différences de fonctionnement éco-hydrologique et énergétique entre écosystèmes ont été mises en évidence. Par exemple, l'évapotranspiration représente plus de 80% des précipitations annuelles et près de la moitié du rayonnement global au cœur de la mousson pour les deux sites. Sa distribution saisonnière et son partitionnement en évaporation du sol et transpiration des plantes diffèrent néanmoins entre les deux écosystèmes, tout comme le ruissellement, et le drainage sous la zone racinaire. Ce dernier apparaît significatif pour le champ de mil mais pas pour la jachère. Une analyse de sensibilité des processus aux caractéristiques du sol et du couvert a été réalisée. La robustesse des résultats produits devrait leur permettre de servir de référence pour les études des processus hydrologiques et énergétiques dans cette région. La modélisation ainsi construite présente un potentiel évident pour des études prospectives, relatives notamment au changement climatique ou à une évolution des pratiques agricoles.