Meteorologia Aplicada
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Item Sazonalidade dos fluxos de energia e carbono em área de restinga(Universidade Federal de Viçosa, 2016-10-21) Ferreira, Almir Venancio; Justino, Flávio Barbosa; http://lattes.cnpq.br/2746811932565005Este trabalho visa avaliar os fluxos de energia e massa em uma área de restinga/mangue na ilha de Marambaia. Os dados foram coletados entre abril de 2015 e abril de 2016. A primeira avaliação descreve as características climáticas observadas no período estudado. Os resultados mostram que o período 2015/2016, comparados aos oito anos anteriores (2008/2014), foi quase sempre mais quente que 2008/2014, apresentando temperatura mínima entre 3 e 5 graus acima da média de 2008/2016. Com relação à precipitação, 2015/2016 mostrou-se mais chuvoso no verão e em torno da média no inverno. Essas análises são importantes para balizar as avaliações dos fluxos sobre a vegetação de restinga. Nota-se que o fluxo de calor sensível foi mais variável no período matutino e início da tarde como resultado da maior variação da nebulosidade e radiação incidente. Por outro lado, o fluxo de calor latente mostrou-se mais associado às variações do vento, induzindo mudanças no déficit de pressão de vapor. O fluxo de CO2 apresentou valores negativos entre 10 e 15 horas local, indicando que a superfície vegetada atuou como sumidouro de CO2; ao passo que o fluxo de H2O atuou como fonte de vapor d’água para a atmosfera. A concentração de CO2 ficou em torno de 420 ppm, todavia pulsos de CO2 chegaram a 1.600 ppm entre dezembro e fevereiro. Nesse período, ocorreram altos valores de precipitação. Devido às características relativamente heterogêneas da região de estudo, o fechamento do balanço de energia atingiu valores por volta de 70% da fração de fechamento, com máximo de 80% em junho. Em síntese, a restinga/mangue funciona como um sumidouro de CO2.Item Estoques de carbono no solo sob diferentes sistemas de manejo agrícola no Brasil: uma meta-análise(Universidade Federal de Viçosa, 2017-07-27) Martins, Carolinna Maria Silva; Costa, Marcos Heil; http://lattes.cnpq.br/3552853965967340A agricultura possui um grande potencial de mitigação das mudanças climáticas por meio da adoção de práticas de manejo capazes de estocar carbono no solo. Para compreender melhor a influência das práticas de uso do solo na dinâmica de carbono no solo, este trabalho teve como objetivo analisar a influência dos sistemas de manejo agrícolas nos estoques de carbono do solo no Brasil utilizando uma meta-análise. De 92 artigos considerados, 26 foram selecionados para análise estatística do estoque de carbono na profundidade de 0-20 cm, sob quatro sistemas de manejo: adubação química (ADU), adubação verde (ADUV), integração lavoura-pastagem (ILP1) e sistema de plantio direto (SPD). A análise estatística foi separada em duas, conforme as especificações do grupo controle nos artigos analisados: a área em que foi utilizada o sistema/prática agrícola vs. área não manejada (NM) e área em que foi utilizada o sistema/prática agrícola vs. vegetação nativa (VN). Os resultados estatísticos mostraram que solos sob as práticas de ADU possuem taxa de mudança de C no solo positiva, de 0,32 MgC/ha/ano, porém sob o efeito priming, esta taxa pode se apresentar negativa, enquanto o SPD apresentou 0,45 MgC/ha/ano. Ambos os tratamentos foram estatisticamente significativos (α = 10%). ADUV apresentou estoque de C no solo negativo, comparada a pastagens e ILP1 mostrou ser definida pelo tempo de implantação, textura do solo e grupo controle comparativo, obtendo, também, taxa de C negativa. Entretanto, nenhum dos dois foram estatisticamente significativos. Em relação à VN, apenas a combinação de pastagem com sistema de plantio direto possui potencial da taxa de acúmulo de C no solo ser positiva.Item Aplicação de metodologias relacionadas à valoração da água para as bacias dos rios Grande e Paranaíba(Universidade Federal de Viçosa, 2017-07-31) Oliveira, Andressa Nayara Gomes; Pruski, Fernando Falco; http://lattes.cnpq.br/5404599734590538O aumento da demanda pelo uso da água e a diminuição da disponibilidade hídrica tem causado cenários de escassez hídrica, o que pode ocasionar conflitos entre os usuários. A cobrança pelo uso da água proposta pela Lei no 9433/97 visa, portanto, promover a utilização mais racional dos recursos hídricos. No Brasil, a cobrança pelo uso da água já é um instrumento aplicado em algumas bacias hidrográficas. Entretanto, a metodologia atual não considera alguns aspectos importantes para o cálculo da cobrança. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo a aplicação de metodologias relacionadas à valoração da água para as bacias do rio Grande e do rio Paranaíba, em função do tipo de manancial de captação, da utilização de reservatórios de regularização de vazões, da sazonalidade de vazões e da efetiva demanda hídrica das culturas. Comparou-se também os resultados obtidos com os encontrados por Ramos (2016) e Ribeiro (2016) para a bacia do Paracatu. A utilização dos critérios relacionados à sazonalidade de vazões e ao manancial de captação permitiram associar uma valoração mensal diferenciada ao longo do ano para as bacias do Grande e Paranaíba. Observou-se uma diminuição do custo da água superficial e um aumento do valor da água subterrânea no período chuvoso. Contudo, com a aproximação do período de estiagem, há uma diminuição do desconto da água superficial e do custo da água subterrânea. Vale ressaltar que a bacia do Grande apresentou menor variação sazonal da relação entre os valores de Q 7,10 mensais e anual em comparação com as bacias do Paranaíba e Paracatu. Em relação às efetivas demandas hídricas das culturas, foi possível o desestímulo do uso da água na irrigação no período de menor disponibilidade hídrica, graças à aplicação dos aprimoramentos do fator de uso da água na irrigação. A bacia do Grande apresentou as menores vazões demandadas pelas culturas em ambas as regiões homogêneas, devido a menor evapotranspiração na bacia. Por fim, o fator de deplecionamento pelo uso da água em condições de regularização associou um maior desconto mensal ao usuário, e a alteração da vazão mínima residual possibilitou um aumento expressivo da disponibilidade hídrica sem comprometer as condições à fio d’água.Item Modelagem da produtividade de soja em modelos biofísicos e agroeconômico(Universidade Federal de Viçosa, 2017-06-30) Santos, Raphael Pousa dos; Costa, Marcos HeilModelos biofísicos de crescimento de cultura consideram os fatores naturais de crescimento e produtividade das culturas agrícolas, mas negligenciam a influência de fatores econômicos no processo. Por outro lado, modelos estatísticos de natureza agroeconômica são utilizados para simular a produção de culturas sob a influência de variáveis econômicas, porém ignorando eventos biofísicos, como por exemplo a influência de uma seca. Este trabalho acopla um modelo agroeconômico a um modelo biofísico de crescimento da cultura de soja. Este trabalho fez simulações espacialmente distribuídas da produtividade de soja no território nacional para o período de 1994 a 2012, utilizando três tipos de modelos: um modelo puramente biofísico (INLAND – Integrated Land Surface Model); um modelo puramente agroeconômico (modelo de regressão linear) e um híbrido biofísico-econômico (INLAND/linear). Para o modelo agroeconômico e híbrido foram utilizados como parâmetros econômicos o custo de transporte, o tamanho médio da fazenda e o preço da soja. Utilizando um algoritmo genético (NSGA-II/Optis) foi realizada uma calibração da produtividade de soja em dois níveis hierárquicos. Foram realizadas oito simulações com configurações diferentes destes modelos. Os melhores resultados foram obtidos com os modelos que consideraram variáveis econômicas e climáticas. O modelo empírico, contemplando variáveis econômicas e climáticas, apresentou o melhor resultado entre todas as simulações, contemplando variáveis econômicas e climáticas, chegando a uma correlação de 0,72. O modelo biofísico com a inserção das variáveis econômicas, ou seja, com limitantes econômicos na produtividade de soja, teve a produtividade potencial simulada reduzida a uma produtividade real simulada próxima da observada, com viés médio no período 1994-2012 de -0,01 ton ha -1 . A correlação entre os dados simulados e observados aumentou de 0,12 usando o modelo puramente biofísico para 0,55 usando o modelo hibrido. O modelo puramente biofísico, quando testado xnacionalmente no Brasil, apresentou resultados de produtividade potencial próximos aos campeões de concursos de produtividade de soja.Item Patterns of land use and greenhouse gases emissions from Brazilian agriculture (1940-2014)(Universidade Federal de Viçosa, 2017-06-14) Dias, Lívia Cristina Pinto; Costa, Marcos Heil; http://lattes.cnpq.br/3473464984753698Given the large size of Brazil, its enormous vegetation diversity and agriculture heterogeneity, the development of national agricultural and conservation policies requires an understanding of historical patterns of land use for the entire country. It is only through the lens of history that the current geographic trends in land use can be fully understood and accurate future projections made. This study analyzes the spatial patterns of the Brazilian agriculture between 1940 and 2014, with emphasis on land use and greenhouse gas emissions. I investigate the historical patterns of agricultural land use and greenhouse gases emissions in Brazil using a new historical-spatial database at spatial resolution of 30” (approximately 1 km x 1 km). Although the agriculture frontier is still expanding in the Amazon and Cerrado, rates are much lower than before, and throughout the eastern and southern part of the country, agricultural land use is actually decreasing. The production of soybean and maize increased due to increase in area and yields, but the production of sugarcane increased predominantly due to extensification. Pasturelands decreased in all regions analyzed, except in Amazonia, but the slow process of technology transference appears to be keeping the Brazilian stocking rate of cattle close to 1.0 head/ha, indicating an inefficient livestock system. Brazil is moving slowly towards a more intensive and sustainable agriculture. Until 1975, deforestation of the Atlantic Forest and Cerrado were the main sources of CO 2 emissions. After that, Amazonia took the first position as source of CO 2 emissions. Emissions from land use change in Atlantic Forest and Pampas decreased gradually after 1975 and these biomes become a sink of CO 2 since 1990. The total agricultural emissions are decreasing because the CO 2 emissions are decreasing and they are several times larger (in CO 2eq terms) than the CH 4 and N 2 O emissions. Brazil is heading towards the reduction of land use change emissions as proposed in the National Policy on Climate Change. About the Nationally Determined Contributions proposed in the 2015 Paris agreement, the past rates in forest restoration are more than sufficient to achieve the suggested measure proposed. The conclusion is that Brazil should be more audacious in its goals. My results provide one of the first comprehensive historical and geographically explicit overview of agricultural land use and greenhouse gases emissions in Brazil, providing clear insights to guide future territorial planning, sustainable agriculture, policy and decision-making.Item Estudo espaço-temporal de riscos de incêndios florestais na Amazônia brasileira(Universidade Federal de Viçosa, 2017-02-13) Oliveira, Kamilla Andrade de; Imbuzeiro, Hemlley Maria Acioli; http://lattes.cnpq.br/7940543963941785Os incêndios florestais estão entre as ameaças mais perigosas que trazem calamidades à região amazônica, podendo transformá-las totalmente e, causar inúmeros prejuízos ambientais e econômicos. Com intuito de contribuir para entender a dinâmica espacial e temporal dos incêndios florestais na Amazônia brasileira, o presente estudo envolveu as técnicas de geoprocessamento e estatística espacial para a comparação dos índices de incêndios de Angstron, Telicyn, Fórmula de Monte Alegre (FMA) e Nesterov, a identificação de clusters em áreas críticas de ocorrência de fogo e a relação com as variáveis antrópicas. A análise Skill Score indicou o índice de Telicyn, seguido da FMA e Nesterov, em escala de eficiência para região Amazônica, porém, com desempenhos insatisfatórios nas estações localizadas na região de borda Leste e Sul. Os rankings dos meses com as maiores incidências de focos dos incêndios na região incluem setembro, agosto e julho, respectivamente. A análise da estatística espaço-temporal Scan forneceu um conjunto de clusters, ou hotspots, de incêndios em todo bioma Amazônico brasileiro nos períodos analisados. Relacionando-os espacialmente às variáveis antrópicas, os clusters, apresentaram-se concentrados nos Estados do Mato Grosso (33%), Pará (28%), Rondônia (19%), Amazonas (18%) e Maranhão (2%). Os municípios de Altamira- PA e Porto Velho-RO, foram os que mais persistiram na análise espaço-tempo, pois os resultados observados de focos de calor foram, respectivamente, 309%, 246% acima do limiar estatístico estabelecido pela estatística Scan. Verificou-se também a presença de clusters em Áreas Protegidas, sendo: 45 em Terras indígenas e 32 em unidades de conservação, dos quais 32% se situaram em Florestas Nacionais. A análise espaço- temporal de uso da terra, indicou 87% de clusters em área de pastagem plantada, seguido da cultura de soja com 15%. A relação à distância das rodovias, a maior concentração de clusters (84%) atingiu a distância de 50km, já em relação aos centros comerciais, polos madeireiros, a maior concentração encontra-se em um raio de até 200km, com 82%.Item Espacialização de chuvas: uma nova proposta(Universidade Federal de Viçosa, 2017-02-17) Almeida, Laura Thebit de; Cecílio, Roberto Avelino; http://lattes.cnpq.br/7803863779089397Chuvas intensas têm a característica de produzir elevada lâmina precipitada em um curto intervalo de tempo, gerando elevada vazão de escoamento superficial. Seu conhecimento é fundamental para a sociedade no planejamento de práticas de conservação do solo e da água, manejo de bacias hidrográficas e no dimensionamento de estruturas hidráulicas. O presente estudo teve como objetivo obter parâmetros da equação de chuvas intensas (“K”, “a”, “b” e “c”) por meio da espacialização da intensidade máxima média de precipitação para os estados brasileiros Minas Gerais, Espírito Santo e Rio de Janeiro. As intensidades máximas média de precipitação foram obtidas por meio das equações de intensidade-duração-frequência (IDF), desenvolvidas por dados pluviográficos, existentes na área de estudo. Nestas foram submetidas combinações entre seis períodos de retorno (2, 5, 10, 20, 50 e 100 anos) e 16 durações (10, 20, 30, 40, 50, 60, 120, 240, 360, 420, 660, 720, 900, 1140, 1380 e 1440 minutos), totalizando 96 mapas de intensidade máxima média de precipitação. Na interpolação, foram avaliados dois tipos de interpoladores, geoestatístico (Krigagem Simples, Ordinária e Cokrigagem) e determinístico (Inverso da Distância elevado a potência de 1 a 6). O melhor interpolador foi definido por meio do menor Módulo do Erro Médio Percentual (MEMP) e o melhor modelo, dentro do interpolador, foi definido por meio da menor raiz do quadrado médio do erro (RMSE). O interpolador Inverso da Distância (IDP) apresentou menor módulo do Erro Médio Percentual (MEMP), de 3%, em comparação ao interpolador Geoestatístico, igual a 15,75%. Com isso, os parâmetros “K”, “a”, “b” e “c” da equação de IDF foram gerados pela espacialização das intensidades máximas média de precipitação pelo interpolador Inverso da Distância, para cada pixel de 2km x 2km para os estados de Minas Gerais, Espírito Santo e Rio de Janeiro.Item Partição do fluxo de CO2 e eficiência do uso de água em pastagem natural(Universidade Federal de Viçosa, 2017-02-22) Alves, José Darlon Nascimento; Santos, Eduardo Alvarez; http://lattes.cnpq.br/2792546714935668As pastagens naturais são importantes para os ciclos de água e carbono no planeta, contribuindo para o armazenamento de matéria orgânica no solo, alimentação animal e para a diversificação da fauna e flora. Dessa forma, o objetivo do trabalho foi particionar o fluxo de carbono e quantificar a eficiência do uso de água em pastagem natural por meio da técnica de covariância de vórtices turbulentos. O sítio experimental está localizado em uma área de pastagem natural com aproximadamente 3.487 hectares, na Universidade do Estado do Kansas, em Manhattan, Kansas, Estados Unidos. Foram analisados dados de fluxos obtidos durante o período de maio a outubro de 2016. As medições dos fluxos de CO 2 e fluxo de calor latente foram realizadas por meio da técnica da covariância de vórtices turbulentos. As medidas de velocidade do vento, concentração de CO 2 , calor sensível e vapor d’água ocorreram a uma frequência de 20 Hz utilizando-se um sistema de aquisição de dados. Os dados brutos foram processados pelo software EddyPro 6.0. Foi realizada a estimativa da respiração durante o dia, a partir da relação não linear entre a troca líquida do ecossistema durante a noite e a temperatura e umidade do solo noturna, a cada dois meses (maio-junho, julho- agosto, setembro-outubro), em que foi obtida melhor relação apenas com a temperatura do solo. Em seguida, foi feita a separação do fluxo de CO 2 em fotossíntese (GPP) e respiração do ecossistema (Reco) e análise da eficiência do uso de água durante a estação de crescimento. Observou-se variação de NEE na pastagem entre -30 μmol CO 2 m -2 s -1 e 15 μmol CO 2 m -2 s -1 . Ao realizar a partição do fluxo de CO 2 do ecossistema, verificou-se maior intervalo de incerteza nos meses de julho e agosto, em decorrência do baixo R 2 encontrado, porém foram obtidas maiores taxas de fotossíntese em relação à respiração do ecossistema em todos os meses analisados. O valor médio de eficiência do uso de água do ano de 2016 foi de 3,1 gC/kg H 2 O. Durante o experimento, o ecossistema atuou como sumidouro de carbono, o que refletiu em aumento de biomassa. Além disso, as atividades metabólicas e balanço de água são afetados diretamente pela temperatura do ar.Item Modeling the economic and environmental impacts of cattle ranching intensification in Mato Grosso(Universidade Federal de Viçosa, 2016-12-12) Batista, Evandro Lima da Silveira; Soares Filho, Britaldo Silveira; http://lattes.cnpq.br/8593231680678185Cattle ranching occupy more land than any other production activity in Brazil and accounts for 44% of greenhouse gas (GHG) emissions from the land use sector. In response, Brazil has proposed a large-scale pasture restoration target as a mitigation measure for its Nationally Determined Contribution (NDC). Pasture restoration is, however, only one option in a portfolio of investments that could be brought to bear to encourage intensification in beef production. To analyze the potential impacts, i.e. economic and overall GHG emissions, from mixes of intensification strategies―from pasture restoration to improved health and reproductive management, pasture supplementation, and feedlot operations―, we developed a simulation model of the cattle ranching system (SimPec) and applied it to Mato Grosso state. Our results show that large-scale pasture restoration, instead of reducing GHG emissions, threatens the success of Brazil’s NDC. Soil carbon fixation after pasture restoration does not compensate marginal emissions due to higher stock densities; simply increasing beef production will lead to an overall rise in GHG emissions from the cattle sector. Rather than pasture restoration, investments in confinement operations along with complementary improvements in production strategies are more likely to prompt better economic, productive, and, in particular, environmental outlooks for the cattle sector in Brazil.Item Modelagem e governança das políticas de mitigação das mudanças climáticas e restauração ecológica no estado de Minas Gerais(Universidade Federal de Viçosa, 2016-07-29) Nunes, Felipe Santos de Miranda; Soares Filho, Britaldo Silveira; http://lattes.cnpq.br/2995409644293213A elaboração e implementação de políticas de combate às mudanças climáticas e restauração ecológica representam grandes desafios para a modelagem e governança ambiental e tem atraído cada vez mais atenção da ciência e da política. No campo da modelagem científica, o uso de modelos computacionais para caracterização dos problemas sócio-ecológicos, simulação de trajetórias futuras e avaliação ex-ante de intervenções tem se destacado na produção de conhecimento “politicamente relevante”. Entretanto, as diferentes escalas espaciais e temporais das soluções a serem modeladas e os processos decisórios requerem ferramentas cada vez mais customizadas. Na esfera política, os modelos podem desempenhar um papel relevante quando orientados para indentificar problemas ambientais, estimar impactos econômicos e avaliar a relação custo-efetividade das medidas propostas. Contudo, apesar dos formuladores de políticas buscarem soluções baseadas na “melhor” ciência disponível, os resultados desses modelos raramente se traduzem diretamente em políticas públicas. Esta tese visa contribuir para a literatura apresentando diferentes perspectivas científicas acerca da modelagem e governança para viabilização de políticas de mitigação das mudanças climáticas e restauração ecológica (florestal) no estado de Minas Gerais, Brasil. No campo da modelagem, em um estudo para se estimar custos e benefícios da regeneração da vegetação nativa a partir de diferentes métodos de restauração, um modelo de otimização espacialmente explícito foi elaborado para análise do potencial do novo Código Florestal. Os resultados mostram que 1,5 milhão de hectares ou 75% do passivo florestal estadual pode ser restaurado a um custo de US$ 776±137 milhões em um período de 20 anos, empregando métodos de restauração de baixo custo, como restauração passiva e regeneração natural assistida. Isto resultaria em um sequestro potencial de 284 MtCO 2 e. Ao incluir métodos de plantio de espécies nativas necessários para restaurar áreas altamente degradadas, os custos podem alcançar US$ 1,7±0,3 bilhões. Se contabilizarmos os custos de oportunidade de uso da terra, esse valor aumentaria para US$ 4,8±1,5 bilhões. A inclusão desses métodos recuperaria 2 milhões de hectares, resolvendo integralmente o passivo florestal e resultando em um sequestro potencial de 345 MtCO 2 e. As estimativas enfatizam a necessidade de formatar e implementar políticas regionais que aproveitem o potencial de regeneração natural na paisagem, a fim de reduzir os custos de conformidade legal e priorizar a restauração de áreas chave para serviços ecossistêmicos, incluindo estoque de carbono, água e biodiversidade. Adicionalmente, visando contribuir para uma literatura pouco explorada na fronteira entre ciência e política, é apresentado um estudo que detalha e analisa de forma reflexiva as práticas necessárias para elaboração (e viabilização) do Plano de Energia e Mudanças Climáticas de Minas Gerais. A partir de uma perspectiva interpretativista associada à escola de estudos da ciência e tecnologia (TS), a pesquisa exemplifica o papel dos modelos na formação, legitimação, busca de consenso e tomada de decisão de políticas públicas. Empiricamente releva como o conhecimento científico pode ser selecionado e comunicado pelos formuladores de políticas ambientais e como a necessidade de seguir protocolos governamentais em organizações que atuam na interface ciência- política pode levar a políticas menos ambiciosas. Com base na observação participativa, análise documental e entrevistas com diferentes formuladores de políticas e partes interessadas, o artigo argumenta que a elaboração de políticas ambientais na interface ciência-política requer não só o uso de modelos científicos capazes de legitimar a discussão das soluções, mas também a habilidade de trazer a “verdade para o Poder” e a capacidade de antecipar e evitar obstáculos políticos. Ao abordar simultaneamente a elaboração e utilização de modelos computacionais para proposição de políticas subnacionais, este estudo contribui para lançar luz sobre a lacuna entre a concepção e uso dos modelos, sob a ótica do pesquisador e do formulador de políticas. O estudo pode servir ainda de guia para indicar as áreas prioritárias para a implementação de políticas e projetos de restauração em larga escala e orientar o desenvolvimento de trabalhos de fronteira entre cientistas e formuladores de políticas ambientais.