La gestion et la protection des ressources en eau nécessitent une bonne connaissance des processus hydrologiques à l'échelle du bassin versant. Le problème se pose en particulier aux Antilles où l'activité agricole est à l'origine de pollutions chroniques des ressources en eau et des sols.<br />L'objectif de cette thèse est de caractériser le fonctionnement hydrologique d'un petit bassin versant volcanique en climat tropical, dans un contexte cultivé principalement en banane. Le site d'étude est le bassin de Féfé (17,8 ha), sur l'île de la Basse-Terre en Guadeloupe, qui a été instrumenté entre 2003 et 2006. Deux approches complémentaires ont été utilisées.<br />Premièrement, l'approche expérimentale combinant géologie, hydrologie, hydrogéologie et traçage (pesticide) a permis de caractériser la structure, le bilan et les processus hydrologiques d'un petit bassin versant. Un schéma de fonctionnement global a été établi avec comme caractéristiques principales des flux hydriques élevés (pluie annuelle > 4 000 mm), une importante recharge des nappes (60 % de la pluie efficace annuelle), et une prédominance du ruissellement hortonien. Un modèle global à réservoirs basé sur ce schéma conceptuel a permis de reproduire correctement les flux de surface et souterrains. Ces études nous ont permis d'identifier les principaux mécanismes de contamination des sols et des eaux de surface et de nappes par un nématicide utilisé en bananeraies (le cadusafos).<br />Deuxièmement, l'approche de modélisation à l'aide du modèle distribué MHYDAS, a permis de rendre compte de l'incidence de l'occupation du sol et du réseau de fossés sur la genèse des crues. Cette approche intègre les spécificités du milieu cultivé tropical que sont la redistribution de la pluie par la plante (stemflow du bananier) et les échanges nappe-fossé. L'application du modèle aux échelles de la parcelle, du sous-bassin et du bassin versant, a permis de mieux caractériser les variabilités spatiale et temporelle des processus hydrologiques.<br />Ces deux approches constituent une voie pertinente pour évaluer l'impact environnemental des épandages agricoles, caractériser les changements d'échelle, et tester l'impact de l'occupation du sol.

Os estudos sobre o clima vêm adquirindo grande importância na área ambiental, principalmente em relação à qualidade do ar (poluição atmosférica), ao conforto térmico (ilhas de calor) e aos impactos pluviais (geradores de inundações urbanas). Nesses últimos, as chuvas causam muitos transtornos para a população e órgãos públicos competentes, devido aos eventos extremos, que estão acontecendo em toda parte do mundo. Esses eventos ocorrem desde uma chuva com muita intensidade, em curto espaço de tempo, até seca prolongada em certos lugares. O fato é preocupante e mesmo com tantas controvérsias sobre o assunto, é necessário um manejo, principalmente no sistema hidrológico, que se adeqüe a cada situação e que os prejuízos causados pelas enchentes não se tornem mais devastadores do que atualmente. Como a arborização pode amenizar tais efeitos impactantes, nesse propósito, foi realizado um estudo no campus da ESALQ/USP, durante o período de janeiro a fevereiro de 2007, para medir a interceptação da água da chuva pelas copas das árvores e verificar como algumas espécies poderiam minimizar enchentes em áreas urbanas. O processo de interceptação da água da chuva foi analisado em duas espécies muito comumente usadas na arborização urbana, visando obter estimativas da quantidade de interceptação (I) ou perda por interceptação, precipitação interna (PI), escoamento pelo tronco (Et) e precipitação total (PT). As espécies escolhidas foram Caesalpinia pluviosa DC. (Fabaceae: Caesalpinoideae), ou sibipiruna, e Tipuana tipu O. Kuntze (Fabaceae: Faboideae), ou tipuana, com mais de 50 anos de idade, sendo três indivíduos isolados e três em grupo de cada espécie. As medições foram feitas por meio de coleta da água não interceptada tanto nas extremidades como no centro da projeção das copas. A PI apresentou alta correlação com a quantidade de PT no centro da copa em tipuana, e na extremidade da copa em sibipiruna. O Et e a I tiveram baixa correlação com a quantidade de PT nas duas espécies. As médias de interceptação foram maiores na extremidade da copa nos indivíduos de sibipiruna, com 60,6%, e no centro da tipuana, com 59,4%. Para precipitações variando de 0 a 2,5 mm, a interceptação média foi de 78,7%, em um indivíduo de sibipiruna, na extremidade da copa e, de 80,9% nos indivíduos de tipuana, em grupo, no centro da copa. Enquanto que, para precipitação de 2,5 a 5,0 mm, a interceptação foi de 53,6% para tipuana em grupo, na extremidade e, de 51,9% na tipuana isolada, no centro da copa. A tipuana apresentou maior porcentagem média de interceptação no centro da copa, principalmente em eventos com mais de 2 horas de duração e com precipitação maior que 20,0 mm, tanto em indivíduos isolados como em grupo. Portanto, as duas espécies demonstraram grande potencial para serem plantadas no ambiente urbano, com capacidade de contribuírem para possíveis reduções das enchentes nas cidades, principalmente a tipuana que mostrou mais predisposta a essa ação. / Climate studies are receiving more attention in the environmental field, especially concerning air quality (atmosphere pollution), thermal comfort (heat islands) and pluvial impacts (urban flood generators). In the latter, the rain causes disturbance of the population and the competent public organ, due the extreme events that are increasing in the whole world. Theses events can come as a precipitation of very intensity in a short period of time, as well as a prolonged drought in a given location. The issue is worrisome and controversial, however a managerial solution is necessary and urgent, particularly about the hydrologic system for each situation so that the losses caused by floods do not become more devastating than now. With these purpose in mind, a study was carried out at the campus of \"Luiz de Queiroz\" College of Agriculture (University of Sao Paulo), Piracicaba, Brazil, from January to February 2007, in order to measure the rainfall interception by the crows of urban trees and estimate the rainfall interception that they provide to potentially minimize urban flood events. The rainfall interception was evaluated in the two commonly used species in forest urban spaces by the measurement of interception (I) or interception losses, throughfall (Th), stemflow (St) and gross precipitation (Pg). The chosen trees were more than 50 year-old specimens of Caesalpinia pluviosa DC. (Fabaceae: Caesalpinoideae) or sibipiruna, and Tipuana tipu O. Kuntze (Fabaceae: Faboideae) or tipuana, both displayed as three isolated individuals and three grouped individuals. Measurements were carried out by collecting the water falling by the edges and in the centre of the canopies. A high correlation of Th with Pg was observed on the centre of the crow of tipuana and by the edges of sibipiruna. St and I had low correlation with Pg for both species. . The rain interception mean was higher by the edges of the crow of sibipiruna individuals, 60.6%, and in the centre of the tipuana crow, 59.40%.The mean of the rainfall interception was 78.73% for one isolated sibipiruna by the edge of the crow and 80.94% for grouped tipuanas in centre of the crow, when the total precipitation ranged between 0 and 2.5 mm. For total precipitation values between 2.5 and 5.0 mm, the interception mean was 53.60% for grouped tipuanas by the edge and 51.89% in isolated tipuanas in the crow center. Thus, both species show a great potential to be planted in urban environmental, especially for the tipuana species, which presented the capacity of contributing better to reduce or minimize floods in cities.

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

Os estudos sobre o clima vêm adquirindo grande importância na área ambiental, principalmente em relação à qualidade do ar (poluição atmosférica), ao conforto térmico (ilhas de calor) e aos impactos pluviais (geradores de inundações urbanas). Nesses últimos, as chuvas causam muitos transtornos para a população e órgãos públicos competentes, devido aos eventos extremos, que estão acontecendo em toda parte do mundo. Esses eventos ocorrem desde uma chuva com muita intensidade, em curto espaço de tempo, até seca prolongada em certos lugares. O fato é preocupante e mesmo com tantas controvérsias sobre o assunto, é necessário um manejo, principalmente no sistema hidrológico, que se adeqüe a cada situação e que os prejuízos causados pelas enchentes não se tornem mais devastadores do que atualmente. Como a arborização pode amenizar tais efeitos impactantes, nesse propósito, foi realizado um estudo no campus da ESALQ/USP, durante o período de janeiro a fevereiro de 2007, para medir a interceptação da água da chuva pelas copas das árvores e verificar como algumas espécies poderiam minimizar enchentes em áreas urbanas. O processo de interceptação da água da chuva foi analisado em duas espécies muito comumente usadas na arborização urbana, visando obter estimativas da quantidade de interceptação (I) ou perda por interceptação, precipitação interna (PI), escoamento pelo tronco (Et) e precipitação total (PT). As espécies escolhidas foram Caesalpinia pluviosa DC. (Fabaceae: Caesalpinoideae), ou sibipiruna, e Tipuana tipu O. Kuntze (Fabaceae: Faboideae), ou tipuana, com mais de 50 anos de idade, sendo três indivíduos isolados e três em grupo de cada espécie. As medições foram feitas por meio de coleta da água não interceptada tanto nas extremidades como no centro da projeção das copas. A PI apresentou alta correlação com a quantidade de PT no centro da copa em tipuana, e na extremidade da copa em sibipiruna. O Et e a I tiveram baixa correlação com a quantidade de PT nas duas espécies. As médias de interceptação foram maiores na extremidade da copa nos indivíduos de sibipiruna, com 60,6%, e no centro da tipuana, com 59,4%. Para precipitações variando de 0 a 2,5 mm, a interceptação média foi de 78,7%, em um indivíduo de sibipiruna, na extremidade da copa e, de 80,9% nos indivíduos de tipuana, em grupo, no centro da copa. Enquanto que, para precipitação de 2,5 a 5,0 mm, a interceptação foi de 53,6% para tipuana em grupo, na extremidade e, de 51,9% na tipuana isolada, no centro da copa. A tipuana apresentou maior porcentagem média de interceptação no centro da copa, principalmente em eventos com mais de 2 horas de duração e com precipitação maior que 20,0 mm, tanto em indivíduos isolados como em grupo. Portanto, as duas espécies demonstraram grande potencial para serem plantadas no ambiente urbano, com capacidade de contribuírem para possíveis reduções das enchentes nas cidades, principalmente a tipuana que mostrou mais predisposta a essa ação. / Climate studies are receiving more attention in the environmental field, especially concerning air quality (atmosphere pollution), thermal comfort (heat islands) and pluvial impacts (urban flood generators). In the latter, the rain causes disturbance of the population and the competent public organ, due the extreme events that are increasing in the whole world. Theses events can come as a precipitation of very intensity in a short period of time, as well as a prolonged drought in a given location. The issue is worrisome and controversial, however a managerial solution is necessary and urgent, particularly about the hydrologic system for each situation so that the losses caused by floods do not become more devastating than now. With these purpose in mind, a study was carried out at the campus of \"Luiz de Queiroz\" College of Agriculture (University of Sao Paulo), Piracicaba, Brazil, from January to February 2007, in order to measure the rainfall interception by the crows of urban trees and estimate the rainfall interception that they provide to potentially minimize urban flood events. The rainfall interception was evaluated in the two commonly used species in forest urban spaces by the measurement of interception (I) or interception losses, throughfall (Th), stemflow (St) and gross precipitation (Pg). The chosen trees were more than 50 year-old specimens of Caesalpinia pluviosa DC. (Fabaceae: Caesalpinoideae) or sibipiruna, and Tipuana tipu O. Kuntze (Fabaceae: Faboideae) or tipuana, both displayed as three isolated individuals and three grouped individuals. Measurements were carried out by collecting the water falling by the edges and in the centre of the canopies. A high correlation of Th with Pg was observed on the centre of the crow of tipuana and by the edges of sibipiruna. St and I had low correlation with Pg for both species. . The rain interception mean was higher by the edges of the crow of sibipiruna individuals, 60.6%, and in the centre of the tipuana crow, 59.40%.The mean of the rainfall interception was 78.73% for one isolated sibipiruna by the edge of the crow and 80.94% for grouped tipuanas in centre of the crow, when the total precipitation ranged between 0 and 2.5 mm. For total precipitation values between 2.5 and 5.0 mm, the interception mean was 53.60% for grouped tipuanas by the edge and 51.89% in isolated tipuanas in the crow center. Thus, both species show a great potential to be planted in urban environmental, especially for the tipuana species, which presented the capacity of contributing better to reduce or minimize floods in cities.

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

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

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

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

From the Proceedings of the 1973 Meetings of the Arizona Section - American Water Resources Assn. and the Hydrology Section - Arizona Academy of Science - May 4-5, 1973, Tucson, Arizona / A preliminary assessment and ranking of the relative significance of five processes that may contribute to snow removal from ponderosa pine forest canopies was made, including wind erosion of canopy snow, snowslide from the canopy, stemflow, vapor transport from melt water, and vapor transport of canopy snow. The first three represent delayed delivery rather than net water loss. A snow load index was obtained through use of time lapse photography of the study site canopy, while incoming solar radiation and atmospheric processes were monitored. The snow load index was expressed as a ratio of forest canopy area covered with snow to the total canopy area. Results obtained over a 4-day period following a six-hour snowstorm showed that snow removal by snowslide and wind erosion was of significant importance, while vapor transport of melt water and canopy snow, stemflow, and dripping of melt water was of comparatively minor importance.

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.