Ciências Agrárias
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Item Acúmulo de biomassa e carbono em cultivo de macaúba (Acrocomia aculeata)(Universidade Federal de Viçosa, 2019-07-29) Moreira, Sandro Lucio SilvaA macaúba (Acrocomia aculeata) é uma palmácea oleaginosa nativa da América tropical com ampla distribuição na flora brasileira, ocorrendo principalmente no bioma Cerrado. Essa palmeira é uma alternativa potencial para fins energéticos e alimentar, surgindo como uma espécie promissora para o plantio em áreas degradadas. Alguns relatos na literatura sugerem seu potencial de sequestrar carbono em áreas de ocorrência natural, porém nenhum estudo comprova tal potencial em cultivos comerciais, onde tanto solo como palmeiras são manejadas visando maior produtividade. Diante deste cenário, o presente estudo avaliou o potencial de acúmulo de carbono na biomassa acima e abaixo do solo de macaúbas cultivadas pelo método destrutivo, com amostragem de indivíduos de diferentes idades. Os dados obtidos permitiram a redação de três capítulos com resultados inéditos que compõem o presente documento. O primeiro capítulo teve como objetivo avaliar o acúmulo de carbono na biomassa acima e abaixo do solo em cultivo comercial de macaúba de diferentes idades, bem como quantificar seu potencial de geração de créditos de carbono. No segundo, o objetivo foi avaliar a distribuição horizontal e vertical do sistema radicular de macaúba de diferentes idades de cultivo. No terceiro, o objetivo foi ajustar modelos alométricos para estimar o acúmulo de massa seca e carbono em macaúbas cultivadas. Os resultados obtidos confirmam o potencial da macaúba de acúmular carbono em sua biomassa ao longo do tempo, com o maior acúmulo de carbono presente na biomassa acima do solo em macaúbas cultivadas no campo. As raízes das mudas de macaúba e da palmeira jovem no campo concentram-se no lado da região tuberosa do caule saxofone e são uniformemente distribuídas nas plantas adultas. A profundidade efetiva das raízes aumenta à medida que a planta envelhece e a distância efetiva das raízes coincide com a área de projeção da copa da palmeira. A altura total da palmeira é a variável independente de melhor desempenho no modelo alométrico testado, podendo ser utilizada na estimativa tanto de massa seca como de carbono em macaúbas cultivadas. Todas essas informações geradas abrem janelas de oportunidades para futuras melhorias no manejo de áreas cultivadas e abre possibilidade de negociações de créditos de carbono no mercado internacional.Item Alterações atmosféricas e oceânicas durante o super-interglacial Marine Isotope Stage 31(Universidade Federal de Viçosa, 2016-02-16) Lindemann, Douglas da Silva; Justino, Flavio Barbosa; http://lattes.cnpq.br/0703689447724368Climas passados são ferramentas indispensáveis para o entendimento das projeções de clima futuro devido suas condições forcantes serem diferentes das condições atuais e futuras, devido a emissão antropogênica de gases de efeito estuda. Por meio da comparação entre simulações e reconstruções climáticas em períodos passados a sensibilidade climática pode ser aferida para diferentes componentes. Portanto, o objetivo deste estudo é avaliar as respostas dos componentes oceânicos e atmosféricos a alteração na topografia da Antártica e variações nos parâmetros orbitais da Terra. Para tanto, foi utilizado o modelo climático global acoplado SPEEDY-NEMO. Foram realizadas uma simulação controle (CONTROL) e três simulações de sensibilidades (MIS31, ORBIT e TOPO). Para avaliar o desempenho do SPEEDY-NEMO em representar o clima atual, a simulação CONTROL foi comparada com reanálises, onde percebeu-se que, os principais aspectos do clima foram bem representados pelo modelo com desvios padrões muito semelhantes aos encontrados nas reanálises. Todavia, o gelo marinho ainda precisa de melhorias na sua representação. Nos experimentos com sensibilidades, elevados valores de anomalias positivas de temperatura do ar e oceanos foram identificados sobre o Hemisfério Norte (HN), por influência das condições orbitais impostas. Ainda nas simulações com alterações orbitais, é observado significativas variações nos campos de vento próximo à superfície e precipitação, como por exemplo a ausência das monções sul-americana e africana durante o período de verão austral. Mudanças astronômicas também influenciaram o ENSO. As condições encontradas demonstram uma condição muito semelhante ao de um El Niño permanente, ou seja, com valores de TSM mais elevados se comparados com o CONTROL. Na componente oceânica também foi identificado uma significativa alteração no transporte de calor oceânico no sentido das altas latitudes do HN. Também foi observado que a alteração da topografia da Antártica exerce uma influência muito significativa no sistema oceano – atmosfera das altas latitudes do Hemisfério Sul.Item Análise de footprint e eficiência no uso da água em pastagem natural(Universidade Federal de Viçosa, 2020-11-06) Santos, Hugo Thaner dos; Santos, Eduardo Alvarez; http://lattes.cnpq.br/3330419904032861As pastagens naturais são consideradas um importante bioma devido a sua grande biodiversidade, importante função no ciclo do carbono, produção de gado e outros serviços ambientais. Devido à importância ecológica e econômica das pastagens naturais, é necessário estudar como a variabilidade climática e as práticas de manejo influenciam os fluxos de carbono e energia. O estudo da interação entre os fluxos de carbono e energia é necessário para compreender a interação pastagem natural-atmosfera. A associação entre os fluxos de CO 2 e H 2 O pode ser feita estudando a eficiência do uso da água (WUE). Os objetivos desta tese são suscitar as peculiaridades das estimativas de WUE em nível de folha, planta e ecossistema; analisar a origem dos fluxos de massa e energia em uma pastagem natural por meio de um modelo de footprint e quantificar a WUE de uma pastagem natural. A meta- análise indicou que as estimativas de WUE em diferentes escalas demandam instrumentos precisos e muitas vezes caros, por exemplo, o método eddy covariance (EC). A estimativa da WUE com os isótopos estáveis representa o único método que pode ser utilizado para estimar a WUE da folha à escala de ecossistema. Fluxos de CO 2 e energia foram obtidos pelo método EC em um local pertencente à Rede Nacional de Observação Ecológica (NEON) na Estação Biológica da Konza Prairie (KPBS) em 2017, 2018 e 2019. Uma parametrização de um modelo de footprint (FFP) foi utilizada para determinar a área de influência dos fluxos turbulentos. Foi observado que em 2018 a área agregada de contribuição para os fluxos no sítio foi igual a 146,1 hectares e em 2017 e 2019 esse valor foi 29% e 25% menor, respectivamente. Em todos os anos, o footprint apresentou uma área maior em condições estáveis de estabilidade atmosférica e menores valores de comprimento de rugosidade. Os resultados indicam que as bacias hidrográficas K2A, C3SA, K20A, C3SB e K1B contribuíram com 83%, 12,4%, 2,7%, 1% e 0,5%, para os fluxos medidos, respectivamente. A eficiência do uso da água pelo ecossistema (WUE e ) foi calculada para os anos de 2017, 2018 e 2019 utilizando a relação entre a produtividade primária bruta e a evapotranspiração real. A WUE e média foi igual a 2,02; 2,86 e 2,28 g C kg -1 H 2 O, nos anos de 2017, 2018 e 2019, respectivamente. A pastagem natural se comportou como sumidouro de carbono no triênio avaliado, sendo o maior GPP igual a 1007,20 gC m -2 e observado em 2019, ano com maior disponibilidade hídrica no solo na KPBS. Em 2017 e 2018, a WUE e foi dependente da disponibilidade de água no sítio (razão de Bowen (β) > 0). Já em 2019, a WUE e foi dependente da disponibilidade de energia (β < 0). A WUE e representou uma resposta biofísica da pastagem natural aos anos secos (2017 e 2018) e ao ano úmido (2019) na KPBS. Medições de fluxos adicionais são necessárias para estudar outras bacias hidrográficas da KPBS sob diferentes condições de manejo. Palavras-chave: Condições Aerodinâmicas. Carbono. Evapotranspiração.Item Aplicação do risco potencial de fogo da vegetação em escala global(Universidade Federal de Viçosa, 2019-06-24) Silva, Alex Santos da; Justino, Flávio Barbosa; http://lattes.cnpq.br/1535686384291685O fogo em vegetação tem um papel fundamental no sistema climático global. Um passo importante para a redução de seus impactos é por meio de investigação da suscetibilidade à ocorrência de queimadas em vegetação, devido às condições atmosféricas. Portanto, o objetivo deste estudo é aprimorar o Índice de Risco Potencial de Fogo, “PFI” (JUSTINO et al., 2010) em escala global, particularmente nas regiões extratropicais. A nova versão do índice (PFIv2) inclui uma função de crescimento logístico ajustada para as três camadas atmosféricas do Índice de Haines (HAINES, 1988) e um fator de ajuste da temperatura devido à variação da latitude. Em sua formulação, o risco de fogo na vegetação aumenta com o aumento da duração de períodos secos, tipo e ciclo natural da fenologia da vegetação, convecção e estabilidade da atmosfera. Os dados atmosféricos da Reanálise ERA-Interim e de precipitação do CPC/NOAA (Climate Prediction Center / National Oceanic and Atmospheric Administration) foram aplicados como dados de entrada do modelo. As validações das análises foram realizadas com o auxílio dos dados de fogo ativo do satélite Terra do projeto MODIS/NASA (Moderate Resolution imaging Spectrometer / Natonal Aeronautics and Space Administration). Em condições atuais de tempo e da vegetação, o PFIv2 representou as principais áreas de risco de fogo de ambos os hemisférios. Na região tropical, o PFIv2 apresentou, em média, eficiência superior a 5% na detecção dos focos de queimadas, em relação ao PFI. Já nas regiões extratropicais, essa diferença atinge valores de até 15% nas principais classes dos índices. Nas avaliações da influência das variabilidades climáticas El Niño Oscilação Sul e Oscilação do Atlântico Norte no risco de fogo, correlações positivas e estatisticamente significativas a 95% foram obtidas na América do Sul e Europa, respectivamente. A confiabilidade do PFIv2 para a reprodução de áreas com alta atividade de fogo indica que este índice é uma ferramenta útil para os tomadores de decisões, em previsões de ocorrências globais de fogo em vegetação.Item Assessing current and future changes in extreme climate events in Brazil(Universidade Federal de Viçosa, 2020-02-21) Ávila Díaz, Álvaro Javier; Justino, Flávio Barbosa; http://lattes.cnpq.br/2547112795321977Brazil is vulnerable to climatic variability, especially those related to climate extremes of the air temperature and precipitation because they provide expressive losses related to agricultural activities and the management of water resources. Climate change is expected to have a likely negative socio-economic impact, increasing the number of natural disasters in regions where climate change will be more pronounced. The main objective of this study was to evaluate the current and future changes of the climatic extremes in Brazil. To understand the magnitude of these changes, extremes of temperature and precipitation set by the team of experts from the climate extremes indices defined by the Expert Team on Climate Change Detection and Indices (ETCCDI) were selected. The first part of the research evaluated the performance of 25 Earth System Models (ESMs) in representing the variability of climatic extremes for the period between 1980 and 2005. ESMs use statistical and dynamic downscaling to reduce the original horizontal scale, which ranges from 1-3o for a spatial resolution of 0.25 ° (~ 25 km latitude/longitude). Statistical downscaling data were obtained from the National Aeronautics and Space Administration Earth Exchange Global Daily Downscaled Projections (NEX- GDDP). Dynamic downscaling data was provided by the National Institute for Space Research (INPE). The results showed that the obtained indices, using ESM downscaling, were similar to the observed climate indices, although the performance metrics revealed that climate extremes are not adequately represented in the Amazon basin. In addition, there are uncertainties in heat wave simulations for almost all models. In general, the average of the set of simulations of the ESMs, or multi-model ensemble (MME), that used statistical downscaling has the best results in comparison to any individual model. The second part of the work, aimed to assess the trend and magnitude of climate extremes in the last four decades (1980-2016) using several databases (e.g., observations and reanalysis). The projected changes in the extreme indices up to the middle of the 21st century (2046-2065) and the end of the 21st century (2081–2100) in relation to the 1986-2005 reference period were also analyzed. Future climate changes were analyzed from the ensemble of 20 downscaled ESMs of the NEX-GDDP dataset. For the historical period (1980-2016), temperature-related indices showed consistent heating patterns across Brazil with increasing trends on hot days/nights and decreasing trends for cold days/nights. Also, a similar warming pattern is projetected for the mid and late 21st century. For precipitation-related indices, observations show an increase in consecutive dry days and a reduction in consecutive wet days in almost all of Brazil from 1980-2016. Additionally, future scenarios indicate that the frequency and intensity of extremely wet days are likely to be more intense. The results of this research aim to contribute to the current understanding of extreme weather events in Brazil, in order to provide further essential insights for studies of impact, adaptation and vulnerability to climate change. Keywords: Extreme climate indices. Hydrological Basins. Climate Change. Trends. CMIP5. Downscaling.Item Assessment of extreme climate impacts on large-scale commodity and family farming agriculture in Brazil(Universidade Federal de Viçosa, 2023-05-23) Souza, Livia Maria Brumatti de; Pires, Gabrielle Ferreira; http://lattes.cnpq.br/5511969675942816The changes in extreme climate patterns threaten several sectors that are climate dependent, as agriculture. Climate extremes could affect agricultural production resulting in yield and area losses. Losses in the main crops of family farming of the Brazilian semiarid region and large- scale commodity agriculture of the Mato Grosso and MATOPIBA can compromise national and international food security. Unfortunately, climate change will likely aggravate this situation in the future. This study aims to evaluate the extreme climate impacts on large-scale commodity and family farming agriculture in Brazil during the past and future periods. First, I evaluated the extreme climate impacts on large-scale commodities (soybean and maize second season) and family farming agriculture (maize, bean, and cassava) during 2003-2019. Drought events predominate during this period in both regions, and vapor pressure deficit was the index that better represent the relationship between extreme climate indexes and crop yield in both agriculture types. Family farming crops were more exposed to extreme climate events than commodity agriculture crops, and they are more vulnerable to extreme climate due to low technological levels. In family farming agriculture, maize was the crop most affected by climate extremes, followed by beans and cassava. In commodity agriculture, off-season maize yield was more impacted by drought and hot events than soybean. During this period, family farmers’ agricultural output presented negative trends, while commodity farmers agricultural output presented positive trends. These results illustrate an alarming and worrying situation for family farmers of the semiarid region. Second, to improve future climate risk assessment, the best bias correction method (linear scaling and quantile mapping) was investigated and what are the best models of CMIP6/IPCC for climate (precipitation, minimum and maximum temperatures) and extreme climate variables (maximum consecutive dry days, CDD, and extreme degree days, EDD) in Brazilian regions. The results showed that non-parametric quantile mapping methods (empirical quantile and robust empirical quantile) were the best bias correction methods for almost all variables. Linear scaling presented a slightly better performance in some models and regions for the CDD index with minimal improvement, demonstrating that bias correction cannot improve indexes not well represented by climate models. The best models varied according to the variable, but ACCESS-ESM1-5, EC-Earth3-Veg, CanESM5, EC-Earth3, andCMCC-ESM2 predominated in the variables' ranking after bias correction. Third, in a complementary analysis, the extreme climate impacts were estimated for the main crops of commodity and family farming agriculture under four climate change scenarios (SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0, and SSP5-8.5) in 2021-2100 period. Our results demonstrated increasing trends of hot and dry events during crop growing seasons of both agricultural types in most scenarios and periods, culminating in yield losses. Family farmers will experience a more extreme climate and greater yield losses than commodity farmers. Both agriculture types will need to increase their resilience to deal with climate change, regardless of the scenario, however, more attention and immediate actions are needed for family farmers. Keywords: Extreme climate. Family farming. Commodity agriculture. Bias correction.Item Avaliação da densidade superficial do mar e conteúdo de calor oceânico no Oceano Austral a partir de dados de reanálises(Universidade Federal de Viçosa, 2022-01-20) Reis, Rafael Afonso do Nascimento; Justino, Flávio Barbosa; http://lattes.cnpq.br/3765086491321993O Oceano Austral é uma peça-chave do clima global. Ele sozinho é responsável pela maior parte do sequestro de dióxido de carbono e calor antropogênico. Apesar de sua importância, ele permanece pobremente amostrado e muitos estudos visam a utilização de reanalises e modelos oceânicos para melhor compreender este tão importante oceano. Com base nisso, este trabalho estuda a capacidade das reanálises GLORYS, ORAS5 e GODAS em representarem a densidade neutra em superfície e o conteúdo de calor na camada de 0 a 300 metros do Oceano Austral. As reanálises apresentam erro na densidade neutra em relação aos dados coletados in situ, variando entre -1 e 2 kg/m³. A maior parte dos erros significativos ocorre na década de 1990 em virtude da baixa cobertura de dados de sensoriamento remoto da região. As tendências de densidade neutra das reanálises são distintas, devido aos diferentes perfis de salinidade. Todas as reanálises apresentam perfis de tendência de temperatura e de fluxos de densidade muito similares. O ORAS5 é o mais diferente entre as reanálises, pois apresenta uma tendência negativa de salinidade e de densidade neutra para a maioria do Oceano Austral. Acredita-se que o motivo dessa tendência é o fato de sua salinidade ser restringida por um processo chamado nudging. Em relação ao conteúdo de calor, todas as reanálises apresentam crescimento do conteúdo de calor, sendo o mais intenso o GLORYS com um aumento de 1,38x10 18 J/yr. O primeiro módulo de variabilidade das reanálises é diretamente ligado ao ENOS com GLORYS e ORAS5 apresentando uma correlação maior que GODAS e tendo um claro Dipolo Antártico. O segundo modo de variabilidade é representado por GLORYS e ORAS5, por estar relacionado aos vórtices oceânicos, cuja reanálise GODAS não resolve. GLORYS e ORAS5 são as únicas a apresentarem correlação com a MAS. A MAS impacta o conteúdo de calor também com um Dipolo Antártico, mas de maneira contrária ao ENOS. Ao se retirar o sinal do ENOS da correlação da MAS com o conteúdo de calor, é possível verificar que ela perde a característica de dipolo. Isso indica que a MAS age mais como um regular do impacto do ENOS do que por si própria no Oceano Austral. Os dois modelos oceânicos MOM025 e MOM, rodados com os parâmetros do experimento CORE-II, falham em representar o conteúdo de calor no Oceano Austral; bem como seus módulos de variabilidade em razão de eles descartarem o impacto do ENOS no conteúdo de calor. Palavras-chave: GODAS. GLORYS. ORAS5. ENSO. SAM. Salinidade na superfície do mar. Fluxos de densidade. CORE-II.Item Ciclo biogeoquímico marinho no ultimo máximo glacial e no interglacial marine isotope stage 11c(Universidade Federal de Viçosa, 2019-06-24) Leonardo, Noele Franchi; Justino, Flávio Barbosa; http://lattes.cnpq.br/6396378837990471As flutuações atmosféricas das concentrações de CO2 têm sido fortemente correlacionadas com o clima em escalas de tempo de milhões de anos, ou causadas, ou pelo menos, amplificando as mudanças climáticas. Este estudo procurou investigar a relação entre as mudanças nas forçantes orbitais, concentração de CO2 e topografia no ciclo biogeoquímico marinho. Para isso foi utilizado o modelo UVic ESCM versão 2.9, que é um modelo de complexidade intermediária acoplado para simular o clima médio no Último Máximo Glacial (LGM) e Interglacial Isotope Marine Stage 11c (MIS11c). Com relação às simulações, o modelo UVic foi capaz de re- presentar satisfatoriamente as condições climáticas atuais (PD), com boa correlação e baixos valores de erro quadrático médio. Para paleoreconstruções, mesmo com a baixa disponibilidade de dados, principalmente para o Interglacial MIS11c, boa concordância com outros estudos foram encontradas. Com a adição da topografia ICE6G, a temperatura média no LGM foi de aproximadamente 5 °C mais fria do que encontrada nos dias atuais, houve modificação na circulação atmosférica, especialmente nas regiões do Atlântico e do Pacífico Norte. Diferenças significativas foram encontradas na comparação entre duas topografias para o LGM; ICE6G e ICE4G. Aquecimento de aproximadamente 3 ° C no Atlântico Norte, como resultado do aumento da concentração de gelo na América do Norte para a topografia ICE6G, provavelmente causada por subsidência ao sul e leste da anomalia topográfica. Anomalias positivas e negativas variam amplamente para o padrão de fluxo Evaporação-Precipitação (E-P), com a atmosfera mais fria e mais seca levando a uma redução na precipitação de LGM nas regiões da Europa. Mudanças na temperatura da superfície do mar e salinidade e fluxos de E - P levam a mudanças no sistema de carbonato oceânico, resultando em um aumento geral na alcalinidade total e uma redução nas concentrações totais de carbono dissolvido (TCO 2 ) em LGM em relação ao PD. Esta é uma consequência da baixa concentração de CO e do aumento nas concentrações de carbonato de cálcio (CO3− ) levando ao aumento do pH oceânico. Mudanças na intensidade da Circulação de Revolvi- mento Meridional entre os períodos glacial e interglacial levaram a mudanças nos padrões de circulação oceânica, diminuindo sua intensidade no Último Máximo Glacial em relação ao PD e MIS11c. A resposta do ciclo biogeoquímico ao LGM e MIS11c simulado para o Oceano Austral mostrou um grande aumento na superfície de oxigênio a partir de 55 °S e uma diminuição na Antártica (particularmente − no Mar de Weddell). Análises de nitrato (NO3 ), fosfato (PO3− ), TCO2 e alcalinidade total (TA) mostram que elas estão intimamente ligadas a variações em CO2 concentrações entre atmosfera e superfície oceânica, assim como a disponibilidade de sedimentação do CaCO3 .Item Climate and modeling glacier in the complex terrain of Chilean Andes(Universidade Federal de Viçosa, 2019-08-30) Pogorzelski, Vanúcia Schumacher; Justino, Flávio Barbosa; http://lattes.cnpq.br/2661179278658851Glacier fluctuations are an important source of water for the semi-arid in Central of Chile, especially during the dry season, ensuring the resources related to hydropower, agriculture, industry, tourism and mainly for domestic consumption. However, the retraction of Andean glaciers caused by local climate variability and global warming may impact future water resources. Glacier changes might also affect the economic growth and development of large cities in Chile as well as livelihoods of local com- munities living in the Andean mountains. With ongoing global climate change, wa- ter resources are vulnerable and should lead to mass migrations in the near future. Additionally, there are many gaps in the understanding of the Andean climate and glaciers, specially in terms of mass balance. In particular, the Andes of Chile have received little attention due to scarcity of surface stations to allow climate research in this region. The main objective of this study is to analyze main characteristics as- sociated with precipitation and temperature along Chile, and application of a glacier mass balance model in the complex terrain of Chilean Andes employing high resolu- tion modeling. There is a significant reduction of precipitation and warming trends in the high Chilean Andes, especially in Central Chile during the winter season, as well as an increase of the consecutive number of dry days. In addition, we simulated a mass loss of -82 cm w.e.yr-1 averaged between 1996 and 2015 over the Universidad Glacier, in Central Andes, with a negative trend of -2.2 cm w.e.yr-1 . The interannual variability is controlled mainly by summer melt. The sublimation accounts about 10% of ablation while evaporation is a smaller component, corresponding to 6%. Further- more, the high-resolution simulations of glacier mass balance developed in this study will be support future analyses of these glaciers at unprecedented detail, providing a deeper understanding of climate-glacier feedback, and provide new insights into glaciers mass balance in the Central Andes.Item Climate change and the sustainability of agricultural productivity in Brazil(Universidade Federal de Viçosa, 2015-12-21) Pires, Gabrielle Ferreira; Costa, Marcos Heil; http://lattes.cnpq.br/9576327311464149There is a wide global expectation that Brazilian total agricultural output will increase like no other country in the world to meet the projected higher demand for food until 2050. While trying to meet this expectation, Brazil will face the effects of a severe climate change induced by the change in atmospheric composition. In addition, if the future increase in total production resembles the dynamics of the past and increasingly deforest natural biomes as the Amazon and the Cerrado, we run a great risk, as recent studies indicate that large-scale deforestation drives significant changes in water availability and could have implication for agricultural systems. This thesis investigates how climate change and additional deforestation may affect the productivity of the main commodities exported by the country until 2050: soybeans and cattle pasture. We used a gridded crop model to assess the effects of the climate simulated by four CMIP5 models under the IPCC AR5 RCP8.5 scenario on soybean and pasture productivity. We contrasted these results with a second group of simulations that account for the effects of more severe Amazon and Cerrado deforestation scenarios on regional climate. Soybean simulations show that, for central-northern Brazilian productive regions, the effects of climate change are dependent on the planting dates. The productivity of soybean cultivars planted in late September, sowed early by farmers who choose to adopt double-cropping systems (two crops on the same land in the same agricultural calendar) is predicted to expressively decrease. However, soybean cultivars that are planted in later dates (November- December), mainly sowed by farmers who choose to grow only one crop in the agricultural calendar, show increased productivity. The decrease in productivity for earlier dates is related to a sharper decreasing trend in precipitation during these months of the year, while the increased productivity in later dates is due to a smaller water deficit and the positive effects of an increased atmospheric CO 2 concentration. Southern Brazilian productive regions also show increased soybean productivity until the middle of the century, despite the planting date. For central-northern Brazilian productive regions, moving planting dates from September to later dates expressively increases soybean productivity, but decreases the probability of adopting double-cropping systems. In addition, increased levels of deforestation lead to increased soybean productivity loss. Pasture simulations show that, as well as in the case of soybeans, pasture productivity is predicted to decrease in central-northern Brazilian regions and slightly increase in southern regions. In addition, higher deforestation levels causes further productivity decrease, and lead to at least twice as large productivity losses. According to all simulations in this work, the regions most affected are either the major Brazilian production region (Mato Grosso) or where the exploration has begun more recently and still hold an expressive agriculture potential as MATOPIBA, indicating that government investments in these regions without the proper consideration of the climate risks are a high-risk strategy. Finally, in the face of climate change and with little evidence that deforestation in Amazonia and Cerrado is ending, Brazil needs to review its agriculture and conservation policies and immediately shift to a new standard of zero deforestation in Amazonia and Cerrado, and create mechanisms to identify and trace solutions to adapt its agriculture to climate change.Item Desempenho de métodos de desagregação de chuvas intensas(Universidade Federal de Viçosa, 2018-03-27) Abreu, Marcel Carvalho; Cecílio, Roberto Avelino; http://lattes.cnpq.br/1077971257668024Informações sobre chuvas intensas com diferentes durações são de extrema importância para o estabelecimento de equações matemáticas que relacionam as grandezas fundamentais da chuva: a intensidade de precipitação (i m ), sua duração (t) e sua frequência de ocorrência (f), representada pelo período de retorno (TR = 1/f). Essas equações são denominadas equações intensidade- duração-frequência (IDF), ou equações de chuvas intensas e são largamente utilizadas para subsidiar o planejamento e dimensionamento de obras hidráulicas, em especiais as hidro-agrícolas. No entanto, informações dessa natureza são escassas no Brasil devido à baixa densidade da rede pluviográfica e devido à dificuldade de obtenção dessas informações. Para suprir a necessidade de informações de chuvas intensas de diferentes durações, foram desenvolvidas metodologias, denominadas de desagregação de chuvas, as quais desagregam a chuva de um dia, proveniente de registros pluviométricos, em chuvas de menores durações. Dentre os métodos de desagregação existentes, destaca-se o Método das Relações de Chuvas de Diferentes Durações (RCDD). No Brasil, este método é recomendado por CETESB (1979), a qual estabeleceu coeficientes de desagregação (cd) tomados como válido para todo o território nacional. O RCDD apresenta como uma de suas premissas o comportamento estático das relações de chuvas de diferentes durações em função do período de retorno e a similaridade dessas relações em diferentes localidades (cds supostamente válidos para todo o território nacional). Outra questão sobre o RCDD é que ainda não foi averiguada a equivalência entre as i m observadas e estimadas pelas equações estabelecidas a partir de sua aplicação, assim como a avaliação dos erros proporcionados pela aplicação do RCDD. Nesse sentido, os objetivos do presente trabalho foram: averiguar as premissas do método RCDD, ou seja, verificar se os cds apresentam tendências em função do período de retorno e se apresentam validade nacional; verificar se existe equivalência entre os dados de i m observados e estimados pelo método RCDD. Para cumprir com esses objetivos foram analisados dados pluviográficos e pluviométricos de estações distribuídas no estado de Minas Gerais. A técnica de regressão foi utilizada para avaliar as premissas do método, através da análise do coeficiente angular da reta: a regressão linear entre os coeficientes de desagregação em função do período de retorno, em caso de tendências, teria o coeficiente angular diferente de zero e; a regressão linear entre os dados de diferentes localidades, em caso de igualdade, teria o coeficiente angular igual a 45o (relação 1:1). Para a maioria dos casos, não foi constatada tendências dos coeficientes de desagregação em função do período de retorno (93% dos casos). As tendências detectadas não modificaram os coeficientes de desagregação de maneira expressiva em relação à média obtida dos diferentes em função do período de retorno. Para a maioria das comparações das relações de chuvas intensas de diferentes durações, de diferentes localidades, foram constatadas diferenças significativas entre as mesmas (91% dos casos). Sendo assim, o uso de coeficientes de desagregação generalizados pode incorrer em erros. O procedimento estatístico utilizado para testar a equivalência foram os seguintes testes: teste de identidade de modelos e teste de equivalência 1:1. Também foram analisados os erros provenientes de cada equação IDF, através do erro de predição absoluto médio (EPAM), raiz do quadrado médio do erro (RQME) e erro padrão da estimativa (EPE), além das estatísticas de ajuste. Foi possível concluir que o método RCDD não gerou estimativas de chuvas intensas equivalentes aos dados observados, seja com os coeficientes generalizados da CETESB (1979) ou com os coeficientes específicos (locais), para a maioria das situações (mais de 80% das situações). No entanto, os erros obtidos pelos modelos são considerados aceitáveis na previsão de chuvas intensas de diferentes durações, o que torna o método RCDD uma alternativa para suprir as necessidades de informações de chuvas intensas. A análise com coeficientes locais tende a aumentar a eficácia do método RCDD, proporcionando menores erros e melhores estatísticas de ajuste.Item Efeito do sombreamento automatizado no enraizamento de miniestacas de Eucalyptus(Universidade Federal de Viçosa, 2021-01-19) Pedroso, Elias José; Ribeiro, Aristides; http://lattes.cnpq.br/7444422795948449Atualmente, um dos principais desafios para a produção de mudas clonais de Eucalyptus, é o maior controle dos elementos meteorológicos no interior das casas de vegetação, durante o enraizamento das miniestacas, em especial, a irradiância solar e a temperatura do ar. Diante disso, projetamos uma casa de vegetação com sistema automatizado de controle da irradiância solar com possibilidade de implementarmos quatro níveis diferentes de irradiância solar. Os níveis de irradiância solar foram programados visando maior atenuação da irradiância solar em relação ao cultivo em casa de vegetação convencional, sob hipótese que o controle adequado da irradiância solar levará ao aumento/favorecimento do enraizamento de miniestacas em clones de Eucalyptus . Os estudos de ambiência feitos por modelagem computacional de CFD (Computational fluid dynamics) permitiram simular a dinâmica da temperatura do ar no interior das casas de vegetação com erro absolute médio de 3,7 %. As condições de temperatura do ar no interior da casa de vegetação automatizada, com sombreamento médio de 77 %, foram 1,6 °C menores se comparada a casa de vegetação convencional, sob sombreamento médio de 56 %. A casa de vegetação automatizada apresentou, em média, ganhos de 11,7 % no enraiza- mento em relação a casa de vegetação convencional em condição de verão. No inverno o principal limitante para enraizamento adventícios de miniestacas Eucalyptus são as baixas temperaturas do ar. Os genótipos com maior plasticidade fenotípica, conseguiram ajustar-se aos maiores níveis de irradiância solar, a observar-se pelos clones A e B que apresentaram aumento do teor de antocianinas, um mecanismo de fotoproteção, ao passo que o clone D, teve redução das trocas gasosas. Por sua vez, o enraizamento adventício dos clones A e C se sobressaem ao clone B e D que possuem certa limitação ao enraizamento. No geral, clones com mecanismos de fotoproteção e com facilidade de enraizamento, tiveram melhor desempenho do que clones sem mecanismos de fotoproteção e com limitação ao enraizamento. As curvas de respostas da fotossíntese são parâmetros importantes para otimizar o manejo das mudas em viveiros. Palavras-chave: Ecofisiologia vegetal. Modelos matemáticos. Simulação (Computadores). Propagação vegetativa. LuzItem Efeitos da expansão agrícola na disponibilidade hídrica do oeste da Bahia via modelagem hidrológica(Universidade Federal de Viçosa, 2021-12-10) Fontes, Vitor Cunha; Costa, Marcos Heil; http://lattes.cnpq.br/8473023262138609O oeste da Bahia passou por uma grande expansão agrícola nos últimos anos e nessa região estão localizados alguns dos maiores produtores agrícolas do Brasil. Por conta disso, entre 1990 e 2015, 31% da vegetação natural da região foi convertida para regiões de pastagem e agricultura. Essa mudança de uso do solo pode ter afetado as vazões dos rios da região. O objetivo desse trabalho é avaliar a magnitude desse impacto. Esse tipo de análise pode ser feito por meio da modelagem. Primeiro foi necessário calibrar os modelos INLAND (Integrated Model of Land Surface Processes) e THMB (Terrestrial Hydrology Model with Biogeochemistry) para simularem a hidrologia da região. Foram calibrados um total de 19 parâmetros resultando numa simulação com um índice de eficiência de Kling-Gupta (KGE) de 0,83 para o período de calibração e de 0,80 para o período de validação. Depois foram simulados cenários sem desmatamento e sem aquífero. A diferença entre o cenário controle e o cenário sem desmatamento mostrou que a substituição da vegetação natural por áreas agrícolas e pastagens aumenta o volume do aquífero (diminuindo a evapotranspiração) e consequentemente a vazão (tanto a média quanto os valores mínimos e máximos). A diferença entre o cenário controle e o cenário sem aquífero mostrou que o aquífero ajuda a estabilizar a vazão mantendo valores mais altos de vazão mínima. Esses resultados, apesar de parecerem positivos, podem estar escondendo uma possível mudança climática que pode diminuir a precipitação da região e no levar no futuro a uma diminuição da vazão. Portanto, é preciso que os tomadores de decisão leve esse estudo como um alerta e passem a monitorar o uso do solo e os seus impactos na vazão para evitar possíveis futuros conflitos no uso da água. Palavras-chave: Calibração. Desmatamento. Aquífero. Vazão.Item Hydrology Plus: sistema computacional para estudos meteorológicos e hidrológicos(Universidade Federal de Viçosa, 2017-12-15) Sousa, José Rui Castro de; Pruski, Fernando Falco; http://lattes.cnpq.br/7459829695902045Devido a carência de sistemas computacionais que auxiliem no estudo e análise de séries temporais de dados pluviométricos e fluviométricos, a plataforma Hydrology Plus, composta por seus cinco softwares: Preliminary Analysis, Rainfall, Streamflow, Ottocode e Webservice, visa dar suporte a engenheiros, meteorologistas e hidrologistas de forma simples e eficaz. O software WebService, é capaz de interagir com o sistema Hidroweb da ANA e efetuar download(s) das séries históricas de vazão e precipitação. Além disso, sua base de dados pode ser sincronizada com o repositório nacional, e atualizado a qualquer momento, garantindo seu funcionamento por muito tempo. O software Preliminary Analysis tem por principal objetivo o tratamento preliminar de dados históricos advindos da base de dados da ANA - Agência Nacional de Águas (do projeto Hidroweb), permitindo ao usuário analisar o comportamento de uma estação pluviométrica ou fluviométrica em comparação com outras estações. O software possui o módulo para análise box plot, o módulo para estudo da estacionariedade e o módulo de descarte de dados; além de diferentes formas de visualização através do módulo View. O módulo de descarte de dados é utilizado para o tratamento das séries históricas, e pode ser executado de forma singular, estação por estação, ou de forma coletiva. Permite ainda que o usuário efetue a alteração do ano hidrológico e o tratamento dos registros, tanto na base anual quanto na base mensal. O software Rainfall, particularmente voltado para análise de dados pluviométricos, oferece ao usuário o módulo para estimativa da precipitação máxima associada a diferentes períodos de retorno; o módulo de obtenção das precipitações médias (anual, mensal e longo termo); o módulo responsável pelo preenchimento de falhas em base mensal e anual; e, o gerador de séries sintéticas de precipitação. O software Streamfow, com objetivo específico de trabalhar com série históricas de vazões, oferece ao usuário o módulo de estimativa das vazões mínimas, tanto na base anual quanto na base mensal, ambos associados a diferentes períodos de retorno; o módulo de obtenção da curva de permanência para todo o período de dados e em base anual; o cálculo das médias anuais, mensais e de longa duração;e, o módulo para estimativa das vazões máximas para diferentes períodos de retorno. E finalmente o software Ottocodefoi desenvolvido para efetuar a ottocodificação dos trechos de rio de uma bacia hidrográfica representada por Modelos Digitais de Elevação. Este sistema também obtém algumas características morfométricas da hidrografia como comprimento do trecho de rio, distância até foz, entre outros. Seus resultados são exportados para imagens JPG e ASCII, podendo ser importado por outros SIG's. Portanto, a plataforma Hydrology Plus surge para solucionar alguns dos principais problemas ao se trabalhar com séries históricas fluviométricas e pluviométricas; e o processo de ottocodificação em terrenos representados por Modelos Digitais de Elevação. A plataforma pode ser executada tanto em sistemas operacionais Windows, Linux, MAC OS, ou quaisquer outros que possuam a Java Runtime Enviromenment.Item Influência de eventos de El Niño Oscilação Sul e a produtividade do eucalipto no Brasil(Universidade Federal de Viçosa, 2020-11-05) Duarte, Marciel Lelis; Ribeiro, Aristides; http://lattes.cnpq.br/4852287603211597As variações nos padrões climáticos globais são principalmente determinadas por alterações na circulação de grande escala. Os eventos conhecidos com El Niño e La Niña (ENOS) estão relacionados as anomalias na temperatura da superfície do oceano Pacífico Equatorial e determinados pelo Índice de Oscilação Sul (IOS). Durante eventos ENOS o território Brasileiro sofre importante alteração no padrão climático, com destaque para a precipitação, com padrões mais bem definidos nas regiões Sul e Nordeste do país. Recentes estudos apontam que as mudanças climáticas se manifestam majoritariamente por alterações na frequência e intensidade dos evento ENOS, sendo este indicados como principal driving force. Assim estudos de possíveis alterações na produtividade de culturas devem focar na dinâmica atmosférica durante estes eventos. O objetivo deste estudo foi avaliar a influência dos fenômenos climáticos El Niño e La Niña na produtividade simulada pelo modelo Physiological Processes Predicting Growth (3-PG) e pelas Redes Neurais Artificiais (RNA) em Eucalyptus spp. Este trabalho foi desenvolvido nas principais áreas de plantio comerciais de eucalipto no Brasil, localizadas nos Estados da Bahia (BA), Minas Gerais (MG) e Rio Grande do Sul (RS). Trabalhou-se nos anos de ocorrência dos eventos El Niño e La Niña com intensidades fraca, moderada e forte da década de 1980 até 2015. Realizou-se a simulação das variáveis que expressam produtividade nos plantios em cada ano destes eventos climáticos, utilizando o modelo 3-PG e as RNA. Para o modelo 3-PG a calibração do modelo foi feita a partir de dados de inventários florestais. As idades de três, cinco e sete anos foram avaliadas ao longo do ciclo. As médias dos estados, regiões e idades foram comparadas estatisticamente pelo teste de Tukey (p ≤ 5%). As estimativas realizadas pelo modelo 3PG apresentaram bons resultados, sendo as regiões do estado de MG o que apresentou melhores estimativas (R 2 =0.85). O modelo foi capaz de detectar tendências atribuídas aos eventos climáticos do El Niño e La Niña, evidenciando maiores incrementos volumétricos naqueles que apresentaram maiores totais chuvas. Na região produtora do RS os anos de El Niño moderado e La Niña moderado favoreceram a produtividade do eucalipto nas três regiões e idades analisadas. Na região da BA os anos de La Niña fraco e de El Niño forte prejudicaram a produtividade do eucalipto em todas as regiõese idades estudas. Com uma produtividade média 37% menor. foram selecionadas as 12 melhores redes, as quais apresentaram maior r yŷ na validação. As RNAs foram obtidas com o algoritmo de treinamento Resilient Propagation (RPROP+), utilizando a função logística, tanto na camada oculta (8 neurônios) como na de entrada. Os melhores resultados da r yŷ e REQM (%) foram obtidos utilizando 90% dos dados para o treinamento nas redes RNA 60, RNA 68, RNA 24, RNA 19; 85% paras redes RNA 29, RNA 83, RNA 89; 80% para a rede RNA 69 e 70% pra RNA 70 e 54. A utilização de RNA possibilita a estimação do IMA6 de povoamentos de eucalipto através de variáveis climáticas com boa precisão, apesar da complexidade dos dados, incluindo muitas variáveis. Entre as variáveis explicativas que possuem maior importância para a estimação da produtividade do eucalipto ao final da rotação, destacam-se os veranicos e fenômenos El nino e La nina. Palavras-chave: ENOS; Mudanças climáticas; Modelagem ecofisiológica; Silvicultura.Item Interactions between deforestation and atmospheric composition on the climate of Amazônia and Cerrado and their consequences to agriculture(Universidade Federal de Viçosa, 2021-07-22) Abrahão, Gabriel Medeiros; Costa, Marcos Heil; http://lattes.cnpq.br/0221983204772434razilian crop production has managed to grow expressively in the last 15 years with relatively little conversion of natural vegetation. Deforestation in the major Brazilian biomes however is still far from zero, and rates have been going up with the recent dismantling of public environmental governance (EG). Deforestation leads to changes in regional climate, which along with global climate change affects crop yields, often negatively. EG can benefit production by minimizing these effects. This thesis investigates how interactions between deforestation-induced and global climate change can affect Brazilian double cropping systems. These systems in Brazil play an important role on global grain production. Although modelling studies have suggested that they can be severely affected by global climate change, there’s little empirical understanding of their sensitivity to climate. Chapter 1 examines how past climate variability affected municipality-level statistics of soybeans and second crop maize yields and double cropping adoption, and evaluate the impacts of projected global changes in climate. Double cropping in parts of Brazil with strong precipitation seasonality is more likely to occur when the rainy season is larger than 200 days, with no DC in municipality-years below 150 days. CMIP6 models project years with the rainy season shorter than 200 days to be more likely by 2035-2050 under the SSP2-4.5 scenario in key double cropping regions in central Brazil. Soybean yields are projected to decline by ~12%, a result that is not substantially affected by yield model specification. Second crop maize yields are found to be less sensitive to changes in climate than soybeans, with no significant impacts on the country average. However, models that explicitly account for vapor pressure deficit project substantial (>10%) impacts on second crop maize yields in regions with projected rainy season shortening. Chapter 2 uses a fully coupled climate system model and the empirical yield models from Chapter 1 to evaluate how different plausible EG futures can affect the Brazilian production of soybeans and 2nd crop maize. We perform simulations combining two land use scenarios representing different levels of EG and two global climate change scenarios (RCPs 2.6 and 8.5). We find that soybean yields are negatively affected in all scenarios, but differences in EG can impact yields as much as differences in atmospheric composition (RCPs). Stronger environmental governance can prevent soybean production losses equivalent to 442-527 million USD year -1 in the Amazon and 670-1347 million USD year -1 in the Cerrado by 2050, up to 10% of projected production. Collectively, Brazilian soybean farmers have much to gain with better environmental governance and it would be in their interest to enforce and even extend private zero-deforestation agreements in the Amazon and Cerrado biomes. Keywords: Double cropping. Statistical crop model. Climate change. Brazil. Deforestation. Biogeophysical climate change. Land use and land cover change. Earth system modelsItem Land use change, soil physical properties and carbon stocks at a sandy soil domain of a Cerrado agriculture frontier(Universidade Federal de Viçosa, 2019-03-19) Silva, Emily Ane Dionizio daThe rapid expansion of agriculture in the Brazilian Cerrado has raised concerns about water resources conservation and about greenhouse gases emissions. The largest and most dynamic agricultural frontier of the country known as MATOPIBA is located in this biome, also the largest producer of cotton, the Western Bahia. In order to evaluate how the land use changes affect the physical and hydraulic soil properties and carbon emissions in this region, this study collected data on physical soil properties and carbon stocks for different land use, land cover types, and developed an historical reconstruction of spatial patterns of carbon stocks during the 1990-2018 period. There are seven main conclusions in this thesis: First, intensive soil use increases soil compaction and reduces the saturated hydraulic conductivity (water infiltration velocity) of the soil. Analysis of physical and hydraulic properties indicate that soils under intensive use (Irrigated Agriculture, Rainfed Agriculture and Pasture) present higher density and lower saturated hydraulic conductivity than soils under natural vegetation (Forest Formations and native Cerrado). Second, intensive land use can increase the occurrence of surface runoff events. Although soils of Western Bahia present high infiltration capacity, its intensive use decreases this capacity and increases the chances of erosion. For rainfall with intensity of 50 mm hour-1, surface runoff is expected in 62% of Irrigated areas, 41% of Pasture areas, 29% of Rainfed Agriculture areas, 15% of Forest areas and 5% of the Cerrado areas visited. For rainfall with intensity of 100 mm hour-1, it is expected that surface runoff will occur in 95% of Irrigated areas, 73% of Pasture areas, 62% of Rainfed Agriculture areas, 20% of Forest areas and 32% of Cerrado areas visited. Absence of runoff should occur only in cases of rainfall intensity of less than 10 mm hour -1 or less. Third, it is extremely likely that the replacement of Forest Formations by Pasture implies in a reduction of SCS100 by 37.3% (p-value = 0.031), and it is very likely that the replacement of Forest Formations by Rainfed Agriculture reduces SCS100 by 30.3% (p-value = 0.053). Fourth, it is likely that conversion of savanna formations to Rainfed Agriculture or Pasture decreases SCS100 by 18.2%(p-value = 0.269) and 26.4% (p-value = 0155). Fifth, it is more likely than not that the conversion of Forest Formations to Irrigated Agriculture reduces SCS100, and that conversion of Cerrado Formations to Irrigated Agriculture increases the SCS 100 by 11.1% (p-value = 0.455). Sixth, it is extremely likely that the conversion of Pasture (p-value = 0.022) or Rainfed Agriculture (p-value = 0.034) to Irrigated Agriculture increases SCS100 . Finally, it was estimated that, historically, Western Bahia lost 7.74% of the total carbon stock, with a decrease from 112 Tg-C in 1990 to 103 Tg-C in 2018. Despite the limitations and uncertainties associated with our results, it is possible to conclude that the impacts of land use change are a reality on the agricultural frontier of the Cerrado and there is an urgent need to monitor how these changes occur over time. A temporal monitoring of these effects is crucial to identify management practices and the time scale needed to change the carbon loss trend, contributing to the development of effective gas emission mitigation strategies and the development of sustainable agriculture in the region.Item Modelagem ARX como ferramenta complementar aos estudos de estacionariedade da vazão em bacias hidrográficas(Universidade Federal de Viçosa, 2023-09-06) Rodrigues, Rafael Iria; Cecílio, Roberto Avelino; http://lattes.cnpq.br/6827050892829471Para uma adequada gestão dos recursos naturais, busca-se a análise temporal das variáveis hidroclimatológicas, as quais podem apresentar tendências ou comportamento estacionário. Quando a variável selecionada para análise de estacionariedade é a vazão, o teste de Mann-Kendall pode induzir a uma interpretação equivocada por não considerar a influência da variabilidade da precipitação para explicar o comportamento particular da vazão em determinado período. A dificuldade em interpretar Mann-Kendall está em compreender se um sistema hidrológico proporciona uma vazão de escoamento em condição não-estacionária ou se ela está passando por uma transição de estado em decorrência da variabilidade da precipitação. Nesse contexto, as técnicas de análise de sistemas dinâmicos possibilitam incorporar o comportamento temporal da precipitação dentro da análise de estacionariedade do regime de vazões em bacias hidrográficas, as quais passam a ser tomadas como sistemas dinâmicos. Um sistema dinâmico pode ser representado por funções matemáticas que podem ser obtidas a partir da modelagem estocástica autorregressiva com entrada exógena (ARX), para tempo discreto. Baseado na necessidade de um método que auxilie na interpretação dos testes de Mann-Kendall, o objetivo desse trabalho foi desenvolver uma metodologia baseada na modelagem e análise de sistemas dinâmicos (MASD) como ferramenta complementar aos estudos da estacionariedade da série de vazão de escoamento em uma bacia hidrográfica. Como objetivo específico, apresenta-se uma técnica, utilizando a modelagem ARX, para representar o comportamento dinâmico do sistema chuva-vazão a partir dos dados temporais. Para a realização desse trabalho utilizaram-se os dados temporais de chuva e vazão da bacia hidrográfica do rio Grande, na base mensal. Os modelos ARX foram ajustados a partir do método matricial dos mínimos quadrados e a escolha do melhor modelo foi em função dos parâmetros estatísticos RMSE, MBE e μ. A partir do modelo representativo a cada um dos sistemas chuva-vazão, aplicou-se a transformada Z para tempo discreto, seguido da representação em função de transferência e da análise dos polos do polinômio característico (raízes do denominador da função de transferência). Os polos indicam se os sistemas dinâmicos são estáveis ou instáveis e essa estabilidade está associada a capacidade do sistema chuva-vazão em alcançar uma condição estacionária (equilíbrio), dada a variabilidade da precipitação. Para a modelagem ARX, os resultados mostraram que os modelos tendem a estimar com maior erro relativo percentual as vazões de pico que as vazões mínimas, o que foi explicado pelos erros e incertezas evidenciados nos processos na obtenção da vazão pela curva-chave e na metodologia de interpolação espacial da precipitação. Já na análise de estacionariedade, os resultados mostraram que, embora o teste de Mann-Kendall tenha indicado a não-estacionariedade para seis das dez séries de vazão QA, esse comportamento foi explicado pelo MASD e associada a não-estacionariedade à condição transitória dos sistemas chuva-vazão em busca de um novo equilíbrio. O método MASD indicou que todos os dez sistemas chuva-vazão são estáveis e, portanto, dado um equilíbrio (estacionariedade) na precipitação PA, a vazão QA obrigatoriamente será estacionária em algum momento no tempo, mesmo que ainda não tenham atingido essa condição para o período analisado. Palavras-chave: Modelagem estocástica. Sistema dinâmico. Mann-Kendall, sistema chuva-vazão. Função de transferência. Variáveis hidroclimáticas.Item Modelagem de dados em painel dinâmico para estimativa dos efeitos climáticos e econômicos na produtividade de cana-de-açúcar no Triângulo Mineiro – Minas Gerais, Brasil(Universidade Federal de Viçosa, 2022-08-04) Almeida, Gisele Carolina; Imbuzeiro, Hewlley Maria Acioli; http://lattes.cnpq.br/5651723181683352O clima é um fator fundamental no cultivo da cana-de-açúcar, independentemente, dos avanços tecnológicos, proporcionando limitações e adaptações para a lavoura canavieira. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi verificar os efeitos de variáveis climáticas e econômicas sobre a produtividade da cana-de-açúcar em Minas Gerais, através de um modelo com dados em painel dinâmico. Com esse intuito, utilizaram- se diversos bancos de dados, a saber: dados meteorológicos de precipitação, temperatura do ar, umidade relativa e radiação solar, obtidos de produtos de reanálise (ERA5; CFSR, GLDAS e CHIRPS) e do Instituto Nacional de Meteorologia; dados de produtividade e produção anual de cana-de-açúcar obtidos através do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística; dados econômicos (preço médio real da cana- de-açúcar e preço médio ao consumidor do etanol hidratado) extraídos dos relatórios mensais da Secretária de Estado de Agricultura, Pecuária e Abastecimento de Minas Gerais, e por fim, os dados de preço médio dos insumos agropecuários, que foram obtidos pela Companhia Nacional de Abastecimento. Quanto à estratégia metodológica, empregou-se indicadores estatísticos (r, R², BIAS, RMSE e MRE), testes de tendência de Mann-Kendall e Curvatura de Sen, e o modelo econométrico de dados em painel dinâmico. Os resultados obtidos através dos indicadores estatísticos mostram que a precipitação do produto CHIRPS possui padrão similar aos dados observados do INMET, seguido dado ERA5 para temperatura, radiação solar e umidade relativa. A aplicação dos testes de estatísticos (Mann-Kendall e Curvatura de Sen) mostrou no geral, tendência significativa de redução da precipitação para o trimestre out-dez, considerado o período de desenvolvimento da cana-de-açúcar; para o período chuvoso; e para o total anual de todos os municípios. Para a temperatura do ar, todos os trimestres; período seco; chuvoso; e o total anual, apresentaram tendência significativa de aumento. Já para a umidade relativa do ar, os resultados evidenciaram tendência significativa de diminuição para os trimestres jan-mar, abr- jun, jul-set, período seco, chuvoso e o total anual. No que diz respeito à radiação solar, o trimestre jul-set, período seco e total anual apresentaram tendências estatisticamente significativas de aumento, porém baixas, para todos os municípios. Por fim, através do modelo de dados em painel dinâmico, temos que a produtividade é positivamente afetada por seus valores defasados de um ano e pelo preço médio do produto. Por outro lado, verificaram-se efeitos negativos e pequenos da precipitação e negativos e consideráveis da radiação solar. Sendo assim, os resultados obtidos estão em concordância com pesquisas empíricas recentes, relacionadas com as áreas de alterações climáticas e econômicas e seus efeitos na agricultura. Palavras-chave: Saccharum spp. Validação. Clima. Economia. Produtividade. Modelos Econométricos.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.