THORNTHWAITE’S CLIMATE REGIONALIZATION FOR THE STATE OF TOCANTINS, BRAZIL

Tocantins State faces a large-scale agricultural expansion. Thus, climate studies are essential for a better understanding of climate variability supporting agricultural and environmental planning. In this context, this study applies the climatic classification of Thornthwaite and develops a climate regionalization through geostatistical techniques, assessing the performance of the interpolators ordinary kriging (OK) and cokriging (CK). Data from 26 weather stations located in Tocantins State and surroundings were used. The variables of interest to climate regionalization, obtained by the climatic water balance, were mapped by geostatistical techniques. The results of cross-validation showed that ordinary kriging and cokriging performed well. The spherical and exponential semivariogram models obtained the best fit in 40% of the analyzes each, and the gaussian in 20%. The climatic classification of Thornthwaite applied to Tocantins State showed the presence of humid (B1), moist subhumid (C2), and dry subhumid (C1) climates. There were found three climatic regions: B1A’wa’: Humid, megathermal, with moderate winter water deficiency, and a temperature efficiency regime normal to megathermal , occurring in the western region of the state; C2A’wa’: Moist subhumid, megathermal, with moderate winter water deficiency, and a temperature efficiency regime normal to megathermal , occurring in the central region and extending from the north to the south of the state; and C1A’w2a’: Dry subhumid, megathermal, with large summer water surplus, and a temperature efficiency regime normal to megathermal , in the east and northeast of the state

Explore inhabitants’ perceptions of wildfire and mitigation behaviours in the Cerrado biome, a fire-prone area of Brazil

Fire represents an important natural feature of Brazilian landscape, especially in the Cerrado biome. The Cerrado is the economic livelihood of thousands of people from rural areas in Brazil. It is one of the most important hotspot of biodiversity in the world but also it is a fire-prone area thanks to the high flammability index of the vegetation. Residents and native people of this environment use fire very frequently. The majority of wildfires are caused by humans, though there are some aggravating natural factors affecting the risk, intensity and severity of wildfires. Since residents are continuously involved in fire suppression activities, understanding their perceptions is important for the decision makers who must assess the local capacity to preserve natural resources. This study explores perceptions about wildfire risk and fire mitigation behaviors within three municipalities of the state of Tocantins (Brazil). The study demonstrates that survey participants perceived wildfire risk as rather high, although the perceptions were complex and conflicting among interviewees. A wide range of confused perceptions about fire ignition and heterogeneous point of view have carried out form the survey. However, the residence of interviewees and their educational attainment result the variables that significantly (p-value <0.05) affect the inhabitants’ perceptions

TENDÊNCIAS METEOROLÓGICAS E ANOMALIAS DE EVAPOTRANSPIRAÇÃO DE REFERÊNCIA NO PERÍODO DE 2011-2017 PARA O ESTADO DE MINAS GERAIS

Dentre as componentes necessárias à realização do balanço hídrico climatológico, encontra-se a evapotranspiração de referência. Esta, refere-se às saídas de água do solo e tradicionalmente é calculada por diferentes métodos indiretos, a partir de observações realizadas nas estações meteorológicas. Neste trabalho, informações de 27 estações meteorológicas convencionais localizadas no estado de Minas Gerais foram avaliadas, objetivando-se à identificação de tendências climatológicas e ao estudo das anomalias de evapotranspiração no período de 2011-2017, levando-se em consideração o período de 1981-2010 (Normal climatológica). Foi utilizado o método de Penman-Monteith para o cálculo da evapotranspiração de referência pelo software REF-ET. Além disso, também foi utilizada a programação em ambiente R, por meio da qual os dados meteorológicos foram manipulados e os testes estatísticos foram realizados. Para a verificação das tendências não sazonais, o método de Mann-Kendall foi o utilizado. A análise da tendência para temperatura (máxima, mínima e média compensada), insolação e velocidade do vento mostrou tendências de aumento significativas (valor de p < 0,05), enquanto que, para a umidade relativa foi obtida tendência de redução.  Para as estações localizadas na região Norte do Estado de Minas Gerais foram observadas anomalias positivas de evapotranspiração de maneira consistente ao longo de todo o ano. A estação de Pedra Azul, localizado na região do Jequitinhonha, apresentou anomalia positiva de evapotranspiração em todos os meses com valores acima de 20 mm.mês-1. Além disso, anomalias positivas persistentes de evapotranspiração foram observadas no trimestre DJF (dezembro, janeiro e fevereiro) acumulando valores acima de 40 mm.mês-1 para as estações de Juiz de Fora, Janaúba, Lavras, Araxá e Montes Claros. Tais anomalias mostram que o período de 2011 a 2017 apresentou clima mais quente e seco que a normal climatológica (1981-2010)

Assessing sediment yield and streamflow with SWAT model in a small sub-basin of the Cantareira System

Hydro-sedimentological models might be useful tools for investigating the effectiveness of soil and water conservation practices. However, evaluating the usefulness of such models requires that predictions are tested against observational data and that uncertainty from model parameterization is addressed. Here we aimed to evaluate the capacity of the SWAT model to simulate monthly streamflow and sediment load in the Posses creek catchment (12 km2), Southeast Brazil. The SUFI-2 algorithm from SWAT-CUP was applied for calibration, testing, uncertainty, and sensitivity analysis. The model was calibrated and initially tested using discharge and sediment load data, which were measured at the catchment outlet. Additionally, we used soil loss measurements from erosion plots within the catchment as independent data for model evaluation. Average monthly streamflow simulations obtained satisfactory results, with Nash-Sutcliffe coefficient (NSE) values of 0.75 and 0.51 for the calibration and testing periods, respectively. Sediment load simulations also displayed satisfactory results for calibration (NSE = 0.65) and testing (NSE = 0.52). However, the comparison with independent plot data revealed that SWAT severely overestimated hillslope erosion rates and compensated it with high sediment channel deposition. Moreover, the model was not sensitive to the parameters used for calculating hillslope sediment yields. Therefore, it should be used with caution for evaluating the interactions between land use, soil erosion, and sediment delivery. We found that the commonly used outlet-based approach for model calibration and testing can lead to internal misrepresentations, and models can reproduce the right answer for the wrong reasons

VALIDAÇÃO DA PRECIPITAÇÃO ESTIMADA PELO PRODUTO 3B42 DO SATÉLITE “TROPICAL RAINFALL MEASURING MISSION” PARA A SUB-BACIA HIDROGRÁFICA PARAÍBA DO SUL, ESTADO DE SÃO PAULO, BRASIL

O monitoramento hidrológico em bacias hidrográficas se faz necessário para prevenir e mitigar danos provocados por precipitações, porém, quando este é realizado por meio de observações em campo possui limitações, como: não cobrir todo o território brasileiro, a necessidade de técnicos para operação e estar sujeito à falha de dados em séries históricas. Para suprir a crescente demanda por monitoramento, surgiu o satélite Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM), capaz de monitorar variáveis hidrológicas, como, por exemplo, a precipitação. Objetivou-se com o presente estudo validar os dados de precipitação estimados pelo produto 3B42 do satélite TRMM para a sub-bacia hidrográfica Paraíba do Sul. Foram obtidos dados de precipitação para seis postos no Estado de São Paulo. Os dados estimados pelo satélite TRMM foram obtidos por meio da plataforma EarthData (NASA) e os dados observados obtidos por meio da plataforma HIDROWEB (ANA). Após tabulação, procedeu-se a análise de dados diários, mensais e da máxima diária anual por meio dos parâmetros estatísticos de correlação de Pearson, erro médio absoluto, raiz do erro médio ao quadrado, viés e coeficiente de concordância. Os dados diários estimados de precipitação não apresentaram boa correlação com os dados diários observados nos postos. Em contrapartida, os dados mensais obtiveram forte correlação com os dados observados, fato que viabiliza a utilização dos dados fornecidos por satélite em tal escala temporal. Quanto à precipitação máxima diária anual, o satélite não teve precisão satisfatória para realizar tal estimativa

Daily rainfall disaggregation for Tocantins State, Brazil

In order to design effective Brazilian hydraulic structures, it is necessary to obtain data relating to short-duration intense rainfall from historical series of daily rainfall. This recurring need can be fulfilled by rainfall disaggregation methodology. The objective of this study was to determine the intense rainfall disaggregation constants for the State of Tocantins and to compare these constants with those obtained for other regions of Brazil. For the modeling of the frequency of intense rainfall of different durations of less than 24 hours, the Gumbel probability distribution (GPD) was employed using rainfall series from 10 locations in Tocantins state. The results showed that the GPD was adequate by the Kolmogorov-Smirnov and Chi-square tests. The disaggregation constants presented low variability values for different return periods (from 10 to 100 years); the values for Tocantins state are: h12h/h24h=0.93, h6h/h24h=0.86, h4h/h24h=0.82, h3h/h24h=0.78, h2h/h24h=0.72, h1h/h24h=0.61, h50min/h1h=0.92, h40min/h1h=0.83, h30min/h1h=0.68, h20min/h30min=0.76 e h10min/h30min=0.46. The comparison of the results with those from studies developed for other Brazilian regions showed variations of up to -62.30%, allowing us to conclude that the use of local constants is important in the process of rainfall disaggregation.Para o dimensionamento da estrutura hidráulicas do Brasil, é necessário a obtenção de dados de chuvas intensas de curta duração a partir de séries históricas de chuva diária. Esta situação recorrente pode ser atendida pela metodologia de desagregação de chuvas. Objetivou-se neste trabalho determinar constantes de desagregação de chuvas intensas para o Estado do Tocantins e proceder a comparação destas constantes com aquelas obtidas para outras regiões do Brasil. Para a modelagem da frequência das chuvas intensas de diferentes durações, foi empregada a distribuição de probabilidades Gumbel, tendo sido utilizadas séries pluviográficas de 10 localidades do estado do Tocantins. Os resultados mostraram que a distribuição de probabilidades Gumbel foi considerada adequada pelos testes Kolmogorov-Smirnov e Qui-quadrado. Observou-se que as constantes de desagregação apresentaram valores praticamente invariáveis para tempos de retorno entre 10 e 100 anos, tendo sido obtidas as seguintes constantes médias para o estado do Tocantins: h12h/h24h=0,93, h6h/h24h=0,86, h4h/h24h=0,82, h3h/h24h=0,78, h2h/h24h=0,72, h1h/h24h=0,61, h50min/h1h=0,92, h40min/h1h=0,83, h30min/h1h=0,68, h20min/h30min=0,76 e h10min/h30min=0,46. A comparação dos resultados com os de estudos desenvolvidos para outras regiões brasileiras mostrou variações de até -62,30%, permitindo se concluir que a utilização de constantes locais é importante no procedimento de desagregação de chuvas

SUPPLYING AND DECOMPOSITION OF BURLAP IN A FRAGMENT OF CERRADO SENSU STRICTO

Considering the importance of nutrient cycling as an indicator in the maintenance of the ecosystem productivity, the present study aimed to assess the seasonal dynamics of production and decomposition rate of litter in a fragment of Cerrado sensu stricto. The litter collections were carried out monthly from june 2016 to may 2017, after which the leaves, branches and reproductive material were separated. The litter decomposition was evaluated using the litter bags method, with a random distribution of 288 litter bags. The annual production of litterfall was quantified in 6.042,50 kg.ha-1.yr-1, in which the leaf prevalent fraction presented a production of 4.644,40 kg.ha-1.yr-1, then, the fractions branches (1.084,10 kg.ha-1.yr-1) and reproductive material (329,90 kg.ha-1.yr-1). The litterfall obtained higher production in july with 1.464,00 kg.ha-1 and lower production in the month of December (138,70 kg.ha-1). A significant negative correlation was observed between litterfall and its fractions with the precipitation and relative humidity. The decomposition of foliar mass reached 49% and 50% of twigs during the nine-month period, in which the decomposition constant (k) for leaf mass and for branches was 0.0030g g-1day-1. For this constant, the estimate for the disappearance of total mass has been estimated to be 1.000 days (29 months). The breakdown proved to be slow for both leaves and branches thus obtaining the value of the constant of decomposition 0.0030g g-1 day-1for both

ESTIMATIVA DA VULNERABILIDADE DOS SOLOS À EROSÃO HÍDRICA NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO CERVO – MG

Objetivou-se no presente trabalho estimar a distribuição espacial do potencial anual médio de perda de solos na bacia hidrográfica do Rio Cervo, MG, a fim de identificar as áreas mais susceptíveis à erosão hídrica e subsidiar possíveis alterações na gestão dos recursos naturais. Para isso foi aplicado o modelo RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation) implementado em um ambiente SIG. Os fatores utilizados pelo modelo foram gerados em formato raster e combinados por meio de álgebra de mapas. O fator de erosividade da chuva (R) foi obtido com base em um modelo geográfico multivariado desenvolvido para o Sudeste do Brasil; o fator de cobertura e manejo do solo (C), foi derivado do mapa de uso do solo confeccionado a partir de imagens Rapideye referentes ao ano de 2015; o fator erodibilidade do solo (K), foi obtido pelo mapa de solos, e o fator topográfico (LS), pelo MDE (Modelo digital de elevação). Os resultados mostraram que 40,59% dos solos da bacia hidrográfica apresentam perdas superiores a 10 t ha-1 ano-1, com predomínio da classe de vulnerabilidade “muito alta”; e 41% da área total apresenta perda de solo superior à taxa tolerável. A partir distribuição espacial das nascentes, verificou-se que 35,6% dessas estão localizadas em áreas que apresentam perdas de solo superiores a 15 t ha-1 ano-1, este resultado é decorrente do predomínio de solo exposto, pastagem e agricultura combinado a regiões de Neossolo Litólico. Desta forma, verificou-se a necessidade de implementar práticas de manejo da cobertura e conservação do solo a fim de reduzir a vulnerabilidade à erosão hídrica na bacia hidrográfica do Rio Cervo

Modelagem Hidrológica em uma Sub-bacia Hidrográfica do Baixo Rio Araguaia, TO

Hydrological simulation is an important tool for water resources management since it allows for practitioners to evaluate the impacts of anthropic activities and climatic changes on water availability. The Lontra River watershed is situated in the Lower Araguaia River Basin which is an important economic region of Northern Tocantins State. The understanding of its hydrological features is fundamental for the development of environmental studies for supporting the decision-making related to the water resources management as strong pressure has been observed due to both the agricultural frontier expansion and installed economic center. The LASH hydrological model (stands for Lavras Simulation of Hydrology) is characterized as a deterministic, semi conceptual and spatially distributed model and has been successfully applied in watersheds located in Southeastern Brazil. It was found in this study that the model was able to adequately capture the overall hydrological regime in the studied watershed. Three statistical coefficients used for measuring the model goodness-of-fit, Nash-Sutcliffe (CNS), Log (CNS) and determination coefficient (R²), have shown values greater than 0.74, 0.80 and 0.90, respectively. The simulated flow duration curve presented a good fit in relation to the observed one, with small errors for prediction of minimum and maximum stream flows. Thus, we can be conclude that LASH model simulated properly the hydrological regime in the Lontra River Watershed and it can be applied for either evaluation water availability or planning and management of water resources in the Lower Araguaia River Basin.A simulação hidrológica é uma ferramenta importante para o gerenciamento de recursos hídricos, pois permite que os profissionais avaliem os impactos de atividades antrópicas e mudanças climáticas na disponibilidade de água. A bacia hidrográfica do rio Lontra está situada na bacia do baixo rio Araguaia, que é uma importante região econômica do norte do estado do Tocantins. O entendimento de suas características hidrológicas é fundamental para o desenvolvimento de estudos ambientais para apoiar a tomada de decisões relacionadas ao gerenciamento de recursos hídricos, uma vez que forte pressão tem sido observada devido à expansão da fronteira agrícola e ao centro econômico instalado. O modelo hidrológico LASH (sigla para Lavras Simulation of Hydrology) é caracterizado como um modelo determinístico, semi-conceitual e espacialmente distribuído e foi aplicado com sucesso em bacias hidrográficas localizadas no sudeste do Brasil. Verificou-se neste estudo que o modelo foi capaz de capturar adequadamente o regime hidrológico geral na bacia hidrográfica estudada. Três coeficientes estatísticos utilizados para medir o modelo de ajuste, Nash-Sutcliffe (CNS), Log (CNS) e coeficiente de determinação (R²) apresentaram valores superiores a 0,74, 0,80 e 0,90, respectivamente. A curva de duração do fluxo simulado apresentou um bom ajuste em relação ao observado, com pequenos erros para predição de vazões mínimas e máximas. Assim, podemos concluir que o modelo LASH simula adequadamente o regime hidrológico da bacia hidrográfica do rio Lontra e pode ser aplicado para avaliação da disponibilidade hídrica ou planejamento e gerenciamento de recursos hídricos na bacia do baixo rio Araguaia

ESTIMATIVA DE PARÂMETROS FLORESTAIS EM ÁREA DE CERRADO A PARTIR DE IMAGENS DO SENSOR LANDSAT 8

A necessidade de se obter dados que caracterizam determinado fragmento florestal, esbarra na dificuldade de processamento dos dados, altos custos demandados e elevado tempo gasto com os inventários tradicionais. O uso de técnicas de processamento digital de imagens (PDI), utilizando dados de sensoriamento remoto para estimar variáveis florestais, pode ser ferramenta útil e eficaz na complementação do inventário de campo. O presente trabalho teve por objetivo avaliar a viabilidade da utilização de imagens multiespectrais do sensor Landsat 8 OLI, através de análise de regressão com dados de campo, para a estimativa de parâmetros florestais. Para isso foi realizado inventário com objetivo de obter os parâmetros florestais: diâmetro a altura do peito (DAP); área basal (G); altura total (Ht); número de árvores (N) e volume de madeira (Vol). Na etapa de PDI, foram utilizados os valores de reflectância e os índices de vegetação NDVI e SAVI (obtidos das bandas do sensor) nos pixels que abrangem as parcelas do inventário, seguidos das análises de correlação entre as bandas e os parâmetros florestais do estudo. Em seguida foram feitos o ajuste dos modelos de regressão linear múltipla para a espacialização dos dados. Os melhores resultados, referentes aos valores de R²aj, para os modelos de DAP; G; Ht; N e Vol, foram de 0,57; 0,66; 0,16; 0,34 e 0,49, respectivamente. Conclui-se que, apesar de alguns valores de R²aj terem sido inferiores (Ht e N em relação aos outros parâmetros), os resultados obtidos foram satisfatórios podendo distinguir os diferentes aspectos da área de estudo