Estimativa da radiação fotossinteticamente ativa para as bacias dos rios Doce, São Mateus e Jequitinhonha

Abstract

A radiação fotossinteticamente ativa (RFA) é uma fração da radiação solar global (Rg) de grande interesse para diferentes áreas relacionadas à fisiologia vegetal e às ciências agrárias, pois está diretamente associada à produção de biomassa, à morfologia vegetal e ao crescimento de plantas; sendo também essencial em estudos ecológicos e no cálculo da área foliar do dossel vegetativo de culturas. Apesar da sua importância, a RFA não é uma variável frequentemente medida nas estações meteorológicas convencionais e automáticas. Para superar a falta de dados desta variável climática, vários pesquisadores propuseram modelos capazes de estimar a RFA com base na sua relação com a Rg. Neste trabalho, foi realizada a modelagem da RFA em função da Rg, a partir de dados medidos durante os anos de 2005 e 2006, em regiões das bacias dos rios Doce, São Mateus e Jequitinhonha, pertencentes aos estados de Minas Gerais, Bahia e Espírito Santo, respectivamente, considerando- se as variabilidades sazonal (períodos chuvosos e secos), inter anual e espacial. Adicionalmente, os modelos de estimativa gerados foram validados utilizando-se séries históricas referentes ao ano de 2007 para cada localidade estudada. Os dados utilizados nesta pesquisa foram obtidos em 18 estações meteorológicas automáticas pertencentes às empresas florestais CENIBRA e FIBRIA durante o período de 01 de janeiro de 2005 a 31 de dezembro de 2007. Na caracterização dos períodos chuvosos, considerou-se os quatro meses (novembro, dezembro, janeiro e fevereiro) ao longo do ano com os maiores valores acumulados de precipitação pluvial enquanto que no período seco foram utilizados os quatro meses (maio, junho, julho e agosto) de precipitação pluvial menos elevada. A avaliação dos desvios dos valores de RFA estimados em relação aos medidos foi efetuada por meio de erros estatísticos (média dos erros de estimativa, erro padrão de estimativa, raiz quadrada da média dos erros ao quadrado, índice de concordância de Wilmott). Com o auxílio do programa computacional ArcMap foram feitas espacializações dos resultados. Os coeficientes de determinação mínimo (93%) e máximo (99%) demonstraram que os valores da RFA estão bem correlacionados com valores da Rg. Em termos percentuais, a relação RFA/Rg no período anual variou de 45% a 48% com média de 46%, e de 43% a 50% com média de 47% para as estações meteorológicas das empresas CENIBRA e FIBRIA, respectivamente. Os resultados obtidos pelos modelos com partição sazonal foram ligeiramente melhores do que os modelos de partição anual. A relação RFA/Rg variou com a precipitação ao longo dos anos e, de maneira geral, constatou-se que as relações apresentaram tendências de serem superiores nos períodos chuvosos comparativamente aos períodos secos. Com base na variabilidade espacial, concluiu-se que os valores determinados neste estudo têm aplicabilidade somente para as localidades estudadas.

Photosynthetically active radiation (PAR) is a fraction of the global solar radiation (Rg) of great interest for different fields related to vegetal physiology and agrarian sciences since it is directly associated to the production of biomass, vegetal morphology and plant growth. It is also essential in ecological studies and in the calculation of the canopy leaf area in vegetative species. Despite its importance, the PAR is not a frequently measured variable at conventional and automatic meteorological stations. To overcome the lack of data for this climatic variable, various studies propose models capable of estimating PAR based on its relation with Rg. In this study, PAR was modeled in function of Rg, using data measured during the years of 2005 and 2006 in regions of the Doce, São Mateus and Jequitinhonha river basins, located in the Brazilian states of Minas Gerias, Bahia, and Espírito Santo, respectively, considering the seasonal (rainy and dry periods), temporal and spatial variabilities. Additionally, the generated predictive models were validated using a historical series referring to the year of 2007 for each location studied. The data utilized in this study were obtained at 18 automatic meteorological stations belonging to the forestry companies CENIBRA and FIBRIA during the period of January 1, 2005 to December 31, 2007. Characterization of the rainy period considered the four months (November, December, January and February) of the year as those with greatest rainfall, while the dry period consisted of the four months (May, June, July and August) of minimal rainfall. Evaluation of deviations of the estimated PAR values in relation to those measured was performed by means of statistical errors (average error of estimation, root mean square of the squared errors, Willmott concordance index). With the aid of the ArcMap computational program, spatialization of the results was performed. The minimum (93%) and maximum (99%) coefficients of determination demonstrated that the PAR values correlate well with the Rg. In terms of percentages, the PAR/Rg ratio over the year varied from 45% to 48% with an average of 46%, and from 43% to 50% with an average of 47% for the meteorological stations of the companies CENIBRA and FIBRIA, respectively. The results obtained by the models with seasonal partitioning were slightly better than those of the annual partitioned models. The PAR/Rg ratio varied with precipitation along the years and, in general it was found that the relations presented tendencies to be greater in the rainy periods in comparison with the dry periods. Based on spatial variability, it was concluded that the values determined in this study have applicability only for the locations studied.