Análise de tendência temporal da precipitação diária máxima no Estado de São Paulo

The research related to trends and variability of climatic elements has acquired importance in discussions ofenvironmental changes. In order to contribute to studies on the possibility of changes in rainfall in the State of São Paulo, thisstudy aimed to provide new information on possible trends in rainfall. For that, rainfall data from 45 cities located throughout thestate were used, with 30 years of climatological normals (1977-2006). For each station, the maximum daily precipitation (Pdma)was identified and adjustments were performed through the Gumbel probability distribution. Data were tested for adherence withAnderson-Darling test (α<0.05) and associated with the return times of 2, 5, 10 and 100 year. The historical series of Pdma (30years) of each period were divided into 4 sub-periods of the same duration (15 years), aiming to detect changes of Pdma. Threecomplementary statistical techniques were adapted to evaluate the possible non-stationary behavior of probable Pdma. Initially,two non-parametric tests were used: Kruskal-Wallis and Friedman: these were used to analyse the set of Pdma. The trend test ofMann-Kendall was used to evaluate the existence of monotonous trend in each station alone. Also, geostatistical techniques wereused, in order to study the temporal and spatial variability of Pdma. From the 45 cities studied, 15 cities showed a positive trend ofPdma in at least one of the sub-periods, and in 5 of those cities. The tendency was seen in the total time series (30 years), the city ofSão Paulo showed positive trends in the overall series and two sub-periods.As pesquisas relacionadas à tendência e à variabilidade dos elementos climáticos tem ganho importância nas discussõessobre alterações ambientais. Visando contribuir com estudos sobre a possibilidade de mudanças no regime pluviométrico doEstado de São Paulo, objetivou-se prover novas informações sobre possíveis tendências na precipitação pluvial. Foram utilizadosdados pluviométricos de 45 cidades distribuídas no estado, com 30 anos de normais climatológicas (1977 a 2006). Para cadaestação, foram identificadas as precipitações diárias máximas (Pdma) e realizaram-se ajustes por meio da distribuição deprobabilidade de Gumbel. Os dados foram testados pelo teste de aderência de Anderson-Darling (α<0,05) e associados aostempos de retorno de 2, 5, 10 e 100 anos. As séries históricas da Pdma (30 anos) de cada município foram divididas em 4subperíodos de mesma duração (15 anos), visando a detecção de mudanças da Pdma. Foram adaptadas três técnicas estatísticascomplementares para avaliar o possível comportamento não-estacionário das prováveis Pdma. Primeiramente, foram usados doistestes não paramétricos: Kruskal-Wallis e Friedman; estes foram utilizados para analisar o conjunto da Pdma. O teste de tendênciade Mann-Kendall foi utilizado para avaliar a existência de tendências monótonas de cada estação isoladamente. Utilizaram-se,também, técnicas geoestatísticas, com objetivo de estudar a variabilidade temporal e espacial da Pdma. Das 45 cidades estudadas,15 cidades indicaram tendência positiva da Pdma em pelo menos um dos subperíodos, sendo que em 5 dessas a tendência foiverificada na série histórica total (30 anos); a cidade de São Paulo apresentou tendências positivas na série total e em doissubperíodos

Deposição e decomposição de serapilheira em área da Caatinga

Para avaliar a deposição e a taxa de decomposição da serapilheira em área da Caatinga, bem como, verificar a interferência de variáveis climáticas, desenvolveu-se um estudo em quatro microbacias localizadas no município de Iguatu, Ceará, Brasil. A produção de serapilheira era coletada mensalmente (mai/2007 a set/2008) em 20 caixas de 1,0 m2, separando-se em seguida as frações: folhas, estruturas reprodutivas, galhos e miscelânea. Coletou-se, trimestralmente, a serapilheira circunscrita sob um quadrado de ferro de (0,5 m x 0,5 m), estimando-se em seguida a serapilheira armazenada sobre o solo; a massa seca de serapilheira foi obtida pela secagem em estufa a 70ºC até peso constante. Foram coletadas amostras de solo (0-15 cm) para se obter a umidade. Observou-se que entre as espécies arbustivo-arbóreas, apenas duas (Aspidosperma pyrifolium Mart. e Croton sonderianus Muell. Arg.) representam mais de 50% da população e a cobertura vegetal é determinada pelo estrato herbáceo, já que apresenta um número bem maior de plantas. A produção de folhas apresentou uma estreita relação com o regime pluviométrico, sendo seu ápice logo após a quadra chuvosa, enquanto a produção de estruturas reprodutivas foi determinada pelas espécies. A deposição da serapilheira apresentou caráter sazonal com uma produtividade de 2.855,42 kg ha-1, e picos de produção imediatamente posterior a quadra chuvosa. Já a decomposição da serapilheira mostrou-se relativamente lenta, com uma taxa de decomposição (K) inferior a 1

Estruturação multivariada de dados meteorológicos em duas cidades em regiões distintas do estado do Ceará

To identify and evaluate the importance of meteorological elements applied to multivariate statistical Factor Analysis / Principal Component Analyses. This technique was applied in order to identify the relative importance of the different variables involved in meteorological processes in two cities, Fortaleza and Crateús of different climatic conditions located in Ceará, Brazil. The cities of Fortaleza and Crateús respectively show climate type Aw’ hot-humid tropical rainy and BSw’h’ and semiarid. The time series used in this study were provided by INMET, (National Institute of Meteorology). By use of Factor Analysis/Principal Components Analysis model to better fit comprised of three components was identified, explaining 83.04% of total variance for Fortaleza and two components, explaining 77.96 % of total variance for Crateús. Fortification The first component is related to the gradient of vapor pressure of the air, the second component is linked to the heating and near surface atmospheric pressure atmosphere , and the third component expressed aerodynamic effect. To Crateús, the first component is related to the cumulative effect of the main features of the process of the vapor pressure deficit of the air, warming the air near the surface and aerodynamic effect, the second component representing the secondary influence of minimum temperature and the effect atmospheric pressure in the region of semi-arid climate.Para identificar e avaliar a importância dos elementos meteorológicos aplicou-se a técnica de estatística multivariada Análise Fatorial/Análises de Componentes Principais. Essa técnica foi aplicada com o propósito de identificar a importância relativa das diferentes variáveis envolvidas nos processos meteorológicos de duas cidades, Fortaleza e Crateús, de características climáticas distintas localizadas no Ceará, Brasil. As cidades de Fortaleza e Crateús apresentam, respectivamente, clima do tipo Aw’ tropical chuvoso quente-úmido e BSw’h’ quente e semiárido. As séries históricas empregadas nesse estudo foram disponibilizadas pelo INMET, (Instituto Nacional de Meteorologia). Pelo emprego da Análise Fatorial/Análise de Componentes Principais foi identificado um modelo de melhor ajuste composto por três componentes, explicando 83,04% da variância total, para Fortaleza e por duas componentes, explicando 77,96% da variância total, para Crateús. O primeiro componente em Fortaleza está relacionado com o gradiente de pressão de vapor do ar, o segundo componente está vinculado ao aquecimento da atmosfera próximo à superfície e a pressão atmosférica, e o terceiro componente expressa o efeito aerodinâmico. Para Crateús, o primeiro componente está relacionado com o efeito acumulativo das principais características do processo de déficit da pressão de vapor do ar, aquecimento do ar próximo à superfície e efeito aerodinâmico, sendo o segundo componente representando a influência secundária da temperatura mínima e do efeito da pressão atmosférica na região de clima semiárido

ENERGY BALANCE IN AREAS WITH DIFFERENT LAND USES IN THE CHAPADA DO ARARIPE

The objective of this work was to assess the energy balance components such as net radiation and sensible, latent and soil heat fluxes by using the Surface Energy Balance Algorithm – SEBAL – through analyses of 13 Landsat 5-TM and Landsat 8-OLI images. The images were obtained from Image Processing Division (DGI) of the National Institute for Space Research (INPE), Brazil, and from the United States Geological Survey (USGS). The meteorological data were obtained from the Barbalha automatic station provided by the National Institute of Meteorology (INMET), Brazil. The study area is located around the Chapada do Araripe (Araripe Plateau) protected forest. Two points with distinct land uses, characterized by irrigated and bare soil areas, were chosen. The net radiation values for the irrigated area ranged from 600.0 to 727.7 W m-2 between the years 1993 and 2014. The soil heat flux values for the bare soil area increased from 52.0 to 94.9 W m-2. The majority of the analyzed images showed  sensible heat flux values below 300 W m-2 for the bare soil area. In all images, the average values of latent heat flux were greater than 500 W m-2 for the irrigated area. It is concluded that deforestation processes and intensification of agricultural exploitation that the plateau has been suffering over the years are the main reasons for decreasing latent heat flux values in bare soil area

Analysis of the Influence of the Elements Methodology on Evapotranspiration in Morada Nova, in Ceará

The reference evapotranspiration is an important agrometeorological parameter for planning and irrigation management and can be estimated by several methods. In the Brazilian Northeast, irregular and contingent water resources, studying evapotranspiration means optimizing irrigation management. This study aimed to analyze the influence of climate elements on the reference evapotranspiration calculated by the FAO-56 Penman-Monteith equation to the climatic elements of maximum and minimum temperature of the air, relative humidity, wind speed and insolation of a period of 53 Years, granted by INMET, of the city of Morada Nova in Ceará, whose climate according to the classification of Köppen is BSw'h '; Hot and semi-arid climate. The reference evapotranspiration was calculated according to the procedures suggested by FAO 56. The sensitivity analysis was based on the addition and decrease of one climatic element at a time in ± 5% up to the limit of ± 40% between -40% and -30% %, -20%, -15%, -10%, -5%, + 5%, + 10%, + 15%, + 20%, + 30% and + 40%, while maintaining the values of the other elements Constant. The results showed that the variation of the elements of the climate between dry and rainy season did not change the sensitivity of the Penmam-Monteith FAO 56 model to the evaluated climatic elements. The Penmam Motheith model, in the climatic conditions of Morada Nova, CE, is more sensitive to the elements of maximum temperature of the relative humidity of the air, followed by insolation, wind speed and minimum air temperature.

Two-dimensional modeling of water movement in unsaturated soils

O conhecimento da distribuição da umidade no solo para diferentes tipos de solos e diferentes vazões pode ser aplicado na otimização do dimensionamento de um sistema de irrigação, no manejo da água na zona radicular, bem como, auxiliar na aplicação eficiente de fertilizantes na rizosfera. Portanto, objetivou-se com a presente pesquisa desenvolver um modelo numérico bidimensional capaz de simular a distribuição da umidade no perfil de solo para diferentes sistemas de irrigação. Sendo que para tal, o modelo utiliza o método das diferenças finitas, mediante uma discretização da solução da equação de Richards e o método iterativo de Picard, o qual foi utilizado para garantir a conservação da massa. O modelo numérico ainda torna possível considerar a extração de água pelas plantas e a evaporação da água na superfície do solo. E para avaliar o seu desempenho foi feita uma análise de sensibilidade. O modelo matemático foi desenvolvido no Departamento de Engenharia de Biossistemas, pertencente à Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\" - ESALQ/USP. A linguagem de programação utilizada foi Fortran 90. A estrutura computacional foi feita de forma a permitir ao usuário a entrada de informações tais como: a) dados do perfil do solo, no que se refere às suas propriedades físico-hídricas, b) informações sobre o tipo de irrigação, tempo de simulação, tempo de aplicação de água via irrigação. O programa permite ao usuário a opção entre simular a extração de água pela as plantas ou não. Para a validação do modelo foram utilizados os dados obtidos por Rivera (2004), em um experimento conduzindo no antigo Departamento de Engenharia Rural da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\". O desempenho do modelo foi avaliado com base nos parâmetros estatísticos: índice de concordância de Willmott; coeficiente de eficiência, raiz quadrada do erro médio, erro médio e o erro máximo absoluto. A análise de sensibilidade do modelo foi avaliada em função dos parâmetros: densidade de fluxo de água, condutividade hidráulica do solo saturado, alfa e n (parâmetros de ajuste da curva de retenção). Pelos resultados obtidos, o modelo apresentou um desempenho satisfatório na simulação dos perfis de umidade em relação aos dados medidos em condições de experimento em solo não saturado. Em relação à análise de sensibilidade, o modelo apresentou maior sensibilidade aos parâmetros de fluxo de entrada e ao parâmetro n da equação de retenção, indicando que tais parâmetros de entrada, necessitam ser determinados com maior precisão. Houve baixa sensibilidade ao parâmetro \"alfa\" da curva de retenção.The soil moisture distribution for different soil types under different flow regimes can be used to optimize the design of an irrigation system, water manage water in the root zone, or increase the precision of the application of fertilizers in the rhizosphere. Therefore, the objective of this research was to develop a two-dimensional numerical model capable of simulating the soil moisture distribution in soil profile for different irrigation systems. The model is a finite difference solution of the Richards equation solution, in which the Picard iteration method is used to ensure the conservation of mass. The numerical model also takes water extraction by plants and water evaporation on the soil surface into account. The mathematical model was developed in the Department of Biosystems Engineering, College of Agriculture \"Luiz de Queiroz\", ESALQ / USP. It was coded in Fortran 90, and structured to allow interactive input of a) physical and hydraulic properties soil profile, and b) type of irrigation, irrigation application time, and simulation. The simulation of water extraction by the plants is optional. And to evaluate its performance a sensitivity analysis was done. Data obtained in an experiment carried out in the older Rural Engineering Department, College of Agriculture \"Luiz de Queiroz\" by Rivera (2004), were used to validate the model. Model performance was evaluated using the Willmott index of agreement; efficiency coefficient, root mean square error, average error and the maximum absolute error. Sensitivity analyses were performed on the density of water flow, saturated hydraulic conductivity, and on alpha and n (setting parameters of the soil water retention curve). From the results obtained, the model satisfactory simulated the measured soil moisture distributions in the experimental soil moisture profiles. The model was most sensitive to variations in the parameters of the input stream and to n, a parameter in the soil water retention equation (van Genuchten model, 1980). This results is indicative that these input parameters need to be determined with greater accuracy. The model output was not very sensitive to alpha, a shape parameter in the soil water retention curve

Dynamics of the energy balance parameters around of the Oros Reservoir.

Este trabalho investiga a dinÃmica dos componentes do balanÃo de energia na Ãrea em torno e na bacia hidrÃulica do aÃude OrÃs nos Ãltimos 16 anos, pelo emprego do algoritmo SEBAL, bem como faz uma analise na relaÃÃo entre os calores sensÃvel e latente e o fluxo de calor do solo com as mudanÃas no uso do solo. Para tanto elaborou-se uma classificaÃÃo atual do uso e ocupaÃÃo da terra atravÃs da verdade de campo e da representaÃÃo de processos espaÃotemporais por meio de um conjunto de imagens TM â Landsat 5. As referidas imagens foram obtidas junto ao Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), as quais foram processadas e empilhadas pelo software Erdas IMAGINE 9.0. Em seguida aplicou-se o algoritmo SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land) para se quantificar o fluxo de calor latente a partir do resÃduo do balanÃo de radiaÃÃo da superfÃcie que tem como componentes a radiaÃÃo lÃquida (Rn), o fluxo de calor do solo (G) e o fluxo de calor sensÃvel (H). A classificaÃÃo supervisionada desenvolvida pelo mÃtodo mÃxima verossimilhanÃa mostrou um predomÃnio de vegetaÃÃo rala, ocupando aproximadamente 908,6 km2, correspondendo a 45,44% do total da Ãrea. Nesta classe està inserida a vegetaÃÃo herbÃcea arbustiva (porte baixo a mÃdio) aberta à densa, sendo esta classe a que apresenta maior vulnerabilidade à atuaÃÃo antrÃpica. O percentual da Ãrea de estudo que apresentou NDVI negativo para o ano de 2008 foi de 9,78%, nÃo mostrando diferenÃa entre o valor obtido para a percentagem de Ãgua pela classificaÃÃo supervisionada, expressando o potencial do NDVI para identificaÃÃo de corpos hÃdricos. A variabilidade temporal do fluxo de calor latente apresentou tendÃncia de reduÃÃo dos valores na Ãrea antropizada e consequentemente um aumento do fluxo de calor sensÃvel.The main goal of this work was to study the dynamics of the energy balance parameters. The studied area was located around and in the OrÃs reservoir for 16 years. It was used the SEBAL algorithm, to provide an analysis of the relationship between the sensible and the latent heat and the heat flow in soil and the changes in land use. To reach this approach a classification to the use and occupation of land was developed. It was used the real data and the representation of space-time processes through a set of images TM - Landsat 5. These images were obtained from the Instituto Nacional de Pesquisas Especiais (INPE), which were processed and stacked by the software ERDAS IMAGINE 9.0. Then the SEBAL algorithm (Surface Energy Balance Algorithm for Land) was applied to quantify the latent heat flux from the residue of the radiation balance of the area. It was qualified the net radiation (Rn), the heat flow in soil (G) and sensible heat flux (H). Results showed that the supervised classification method developed by maximum likelihood identified a predominance of sparse vegetation, occupying approximately 908.6 km2, accounting for 45.44% of the total area. This class is composed for herbaceous shrub (low to medium-sized) open to dense, and this class has the highest vulnerability to anthropogenic activities. 9.78% of the studied area showed negative NDVI for the year 2008, this percentage also, was confirmed by the classification. This fact represents the potential of NDVI to identify the water bodies. The temporal variability of the components of energy balance didnât present tendency of increase or decrease and it was strongly influenced by the rainfall distribution. The components of energy balance didnât allow the identification of changes in the land use around the OrÃs reservoir

DINÂMICA DO BALANÇO DE ENERGIA SOBRE O AÇUDE ORÓS E SUAS ADJACÊNCIAS

This paper aimed to investigate the dynamic of energy balance components over Orós reservoir and neighboring areas using Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) and TM-Landsat 5 images. Also, the relation among albedo, NDVI, net radiation, sensible and latent heats and soil heat flux were analysed. The studied land uses were: Dense vegetation, irrigation fields and degraded areas (human activities). Eight images of 217/64, orbital/point, for the following data: 08/24/1992, 08/14/1994, 07/02/1996, 07/11/1999, 08/17/2001, 07/06/2003, 07/14/2006 e 08/20/2008 were used. The images were processed using the software Erdas IMAGINE using 9.0IMAGE. The SEBAL algorithm was applied to quantify the latent heat flux from the surface energy balance, which is composed of net radiation (Rn), soil heat flux (G) and sensible heat flux (H). The energy in form of sensible and latent heat showed similar tendencies for irrigated fields and dense native vegetation. The highest increase of sensible heat was registered on the degraded areas (human activities) in the last three years. All of the components of the energy balance presented distinct tendencies over the studied land use, expressing that the energy balance can be used to identify the changes on the land use pattern

Distribuição de frequência da chuva para região Centro-Sul do Ceará, Brasil Frequency distribution of rainfall for the South-Central region of Ceará, Brazil

Foram analisadas sete distribuições de probabilidade Exponencial, Gama, Log-normal, Normal, Weibull, Gumbel e Beta para a chuva mensal e anual na região Centro-Sul do Ceará, Brasil. Para verificação dos ajustes dos dados às funções densidade de probabilidade foi utilizado o teste não-paramétrico de Kolmogorov-Smirnov com nível de 5% de significância. Os dados de chuva foram obtidos da base de dados da SUDENE registrados durante o período de 1913 a 1989. Para a chuva total anual teve ajuste satisfatório dos dados às distribuições Gama, Gumbel, Normal e Weibull e não ocorreu ajuste às distribuições Exponencial, Log-normal e Beta. Recomenda-se o uso da distribuição Normal para estimar valores de chuva provável anual para a região, por ser um procedimento de fácil aplicação e também pelo bom desempenho nos testes. A distribuição de frequência Gumbel foi a que melhor representou os dados de chuva para o período mensal, com o maior número de ajustes no período chuvoso. No período seco os dados de chuva foram melhores representados pela distribuição Exponencial.Seven probability distributions were analysed: Exponential, Gamma, Log-Normal, Normal, Weibull, Gumbel and Beta, for monthly and annual rainfall in the south-central region of Ceará, Brazil. In order to verify the adjustments of the data to the probability density functions, the non-parametric Kolmogorov-Smirnov test was used with a 5% level of significance. The rainfall data were obtained from the database at SUDENE, recorded from 1913 to 1989. For the total annual rainfall, adjustment of the data to the Gamma, Gumbel, Normal and Weibull distributions was satisfactory, and there was no adjustment to the Exponential, Log-normal and Beta distributions. Use of Normal distribution is recommended to estimate the values of probable annual rainfall in the region, this being a procedure of easy application, performing well in the tests. The Gumbel frequency distribution was the one that best represented rainfall data over a monthly period, with the highest number of adjustments during the rainy season. In the dry season, rainfall data were best represented by an exponential distribution