Evaluation of OSEB and SEBAL models for energy balance of a crop area in a humid subtropical climate

This study evaluated the adequacy of the One-Source Energy Balance (OSEB) and Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) models to estimate evapotranspiration in grain growing areas with humid subtropical climate in Rio Grande do Sul, southern Brazil. The dataset was obtained from a micrometeorological station (Eddy Covariance) and MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) products during 84 observation days between 2009 and 2011. The OSEB and SEBAL models were used to estimate the partition of net radiation (Rn) into the components latent heat flux (LE), sensible heat flux (H), and ground heat flux (G) estimated from the MODIS images while the experimental data measured in situ were used to compare the results. Analyses indicated that the Energy Balance (EB) components were estimated from the MODIS images satisfactorily despite the spatial resolution limitations. Furthermore, the SEBAL model estimated the EB components satisfactorily only for summer crops. There are uncertainties associated with determining the hot and cold pixels due to the region humid subtropical climate and the spatial resolution of the sensor used in the other periods. The OSEB model has the lowest errors and the most adequate partitioning of the EB components throughout the year, and therefore, it is the most suitable for the climatic conditions of Rio Grande do Sul

Balanço de Energia Durante um Cultivo de Trigo no Sul do Brasil

O balanço de energia torna-se importante, pois ele permite dimensionar as trocas de massa e energia no sistema solo-planta-atmosfera, através do estudo da partição do saldo de radiação (Rn) nos processos que ocorrem na superfície (Ramirez et. al. 2010). Neste trabalho, as trocas de energia entre um cultivo de trigo e a atmosfera foram estimadas para quatro fases de desenvolvimento do trigo. Energy fluxes estimates in the form of sensible, latent, and soil heat fluxes were done using the eddy covariance technique with observed data in one micrometeorological tower during the spring wheat cultive, 2001 winter cycle, in an experimental area located at Cruz Alta – RS, Brazil

Comparação do Fechamento do Balanço de Energia para dias de Vento Forte e Fraco nas Regiões de Paraíso do Sul e Cruz Alta- RS

O presente estudo utiliza duas regiões de culturas agrícolas diferentes: Paraíso do Sul, região de várzea natural de rio, na qual ocorre cultivo de arroz irrigado; Cruz Alta, região do planalto médio do RS, com cultivo de milho. O objetivo deste trabalho é estimar as componentes do balanço de energia junto à superfície usando dados experimentais dos fluxos superficiais de calor e de radiação para ambas as regiões e verificar a influência da velocidade do vento, forte ou fraco, no fechamento do balanço de energia no período de um ano para ambos os sítios experimentais

Avaliação de um Modelo de Regressão não Linear para Preenchimento de Falhas em Fluxos de Co2 sobre uma Cultura de Arroz Irrigado

Quando necessária a análise do fluxo anual de CO2 entre a superfície e a atmosfera, a técnica indicada é a covariância dos vórtices, no entanto, esta técnica pode apresentar falhas na estimativa dos fluxos horários, sendo assim de grande necessidade a utilização de técnicas de preenchimento de dados. Neste trabalho, foi aplicada uma técnica que consiste em utilizar modelos de regressões não lineares, relacionando o fluxo de CO2 com a temperatura e a radiação global incidente para preencher as lacunas. Os resultados mostraram uma relação satisfatória entre os resultados do modelo e os dados observados para um período de 2 anos em uma cultura de arroz irrigado no município de Cachoeira do Sul no interior do Rio Grande do Sul

Metodologia de espacialização dos componentes do balanço de energia usando dados MODIS e ERA Interim

This work aims at proposing a methodology to spatialize the Energy Balance (EB) components from the combined use of MODIS sensor products and ERA-Interim reanalysis data, and to evaluate the performance of the OSEB and METRIC models for estimating EB components in the predominantly humid subtropical climate of Rio Grande do Sul, Brazil. The research was conducted for 3 consecutive years from 2009 to 2011. The temporal variation patterns of the EB components were analyzed by comparing the values estimated by the models against the reference measurements of a micrometeorological tower (Sulflux network). For the spatial variability analysis, reference evapotranspiration (ETo) was calculated at a local scale (data from Weather stations of the National Institute of Meteorology) and a regional scale (ERA-Interim reanalysis data) while the consistency between these estimates was also verified. Afterward, using only the pixels in which the sensible heat flux represented more than 50% of the radiation balance, correlation maps between ETo ERA-Interim and latent heat fluxes were constructed. The estimated BE components are consistent regarding both, the order of magnitude and variation throughout the year, when compared to the reference measurements of the micrometeorological tower. The spatial variability analyses also reveal satisfactory results for both models, however, the METRIC model results showed greater coherence since it provided a greater number of dates with consistent results, thus being indicated as the most suitable model for building the time series.O objetivo deste trabalho foi propor uma metodologia para a espacialização dos componentes do Balanço de Energia (BE) a partir do uso conjugado de produtos do sensor MODIS e dados de reanálise ERA Interim e avaliar o desempenho das estimativas geradas pelos modelos OSEB e METRIC nas condições de clima subtropical úmido que predominam no Rio Grande do Sul, Brasil. O período de estudo foi de 3 anos consecutivos, de 2009 a 2011. Os padrões de variação temporal dos componentes do BE foram analisados comparando os valores estimados pelos modelos frente às medidas de referência de uma torre micrometeorológica (rede Sulflux). Para análise de variabilidade espacial foi calculada a evapotranspiração de referência (ETo) em escala local (dados de estações meteorológicas do Instituto Nacional de Meteorologia) e em escala regional (dados de reanálise ERA Interim) e verificada a coerência entre estas estimativas. Após, utilizando somente os pixels em que fluxo de calor sensível representava mais do que 50% do saldo de radiação, foram construídos mapas de correlação entre ETo ERA Interim e fluxo de calor latente. As estimativas dos componentes do BE apresentam coerência, tanto na ordem de magnitude, como na variação ao longo do ano quando comparadas às medidas de referência da torre micrometeorológica. As análises de variabilidade espacial também apresentaram resultados satisfatórios para ambos modelos, porém o modelo METRIC apresentou maior coerência e proporcionou um maior número de datas com resultados consistentes, sendo, assim, indicado como o modelo mais apto para a construção da série temporal

Variação Anual dos Fluxos de Energia numa Cultura de Arroz

This work is quantified and analyzed the variation of annualflows of energy in relation to net radiation in a culture of rice in Paraísodo Sul. The calculation of the flow of energy was done by the method ofcovariance turbulent vortices. The average annual flow of latent heat,sensible heat and soil were respectively 70.24 W/m2, 14 W/m2, 1.4 W/m2.The annual average net radiation was 97.04 W/m2 while the balance ofenergy was 85.64 W/m2. In this period the variation of energy in thelamina water was not measured. Thus it is possible that the differencebetween net radiation and energy balance is associated with energy storedin the water layerNeste trabalho é quantificada e analisada a variação anual dosfluxos de energia em relação ao saldo de radiação em uma cultura dearroz irrigado em Paraíso do Sul. O cálculo dos fluxos de energia se deupelo método covariância dos vórtices turbulentos. Os valores médiosanuais dos fluxos de calor latente, sensível e calor no solo foram respectivamente,70,24W/m2, 14W/m2, 1,4W/m2. O saldo de radiação médioanual foi de 97,04W/m2 enquanto o balanço de energia foi de 85,64W/m2. Neste período a variação da energia na lamina d‘água não foi medida.Desta forma é possível que a diferença entre saldo de radiação e balançode energia esteja associada à energia armazenada na lâmina d‘água

Loops de histerese na evapotranspiração em área de pastagem no sul do Brasil

One of the main components of water and energy balance in terrestrial ecosystems, the evapotranspiration (ET), was estimated using the eddy covariance technique. To better understand these energy transfer processes it is necessary to know how the ET responds to different meteorological variables. The main objective of this work is to investigate the hysteresis response of ET to environmental variables including air temperature (Temp), vapor pressure deficit (DPV) and net radiation (Rn) at a diel timescale for a pasture area in southern Brazil. ET presents hysteresis with DPV and Temp, responding more strongly to the vapor pressure deficit.Um dos principais componentes nos balanços de água e energia em ecossistemas terrestres, a evapotranspiração (ET), foi estimada utilizando a técnica de covariância de vórtices. Para melhor compreender os processos de transferência de energia é necessário o conhecimento de como a ET responde as diferentes variáveis meteorológicas. O objetivo principal deste trabalho é investigar a resposta de histerese de ET às principais variáveis meteorológicas, que incluem temperatura do ar (Temp), déficit de pressão de vapor (DPV) e saldo de radiação (Rn) em uma escala de tempo diária para uma área de pastagem do Sul do Brasil. ET apresenta histerese com DPV e Temp, respondendo mais fortemente ao déficit de pressão de vapor

Estimativa da Evapotranspiração sobre a Bacia do Prata Utilizando Climatologia do IAF

Este trabalho teve por objetivo gerar uma mapa daevapotranspiração anual na área delimitada pela Bacia do Prata através dométodo de Penman-Monteith, escrito de forma que a vegetação seja representadapelo índice de área foliar (IAF). Este índice foi obtido atravésde dados de sensoriamento remoto, utilizando uma climatologiacorrespondente ao período de 1987 a 2007, estimada pelo sensor AVHRR.Os forçantes atmosféricos são obtidos do South American Land DataAssimilation System (SALDAS), e referem-se ao ano de 2000. Os resultadosdemonstram que o método aqui utilizado tem superestimado aevapotranspiração média anual sobre a Bacia do Prata, enquanto sua representaçãoespacial está de acordo com demais estimativas