ASPECTOS DA ESTRUTURA TERMODINÂMICA DA FLORESTA DE CAXIUANÃ DURANTE A ESTAÇÃO ÚMIDA Carlos...
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ASPECTOS DA ESTRUTURA TERMODINÂMICA DA ASPECTOS DA ESTRUTURA TERMODINÂMICA DA FLORESTA DE CAXIUANÃ DURANTE A ESTAÇÃO ÚMIDA FLORESTA DE CAXIUANÃ DURANTE A ESTAÇÃO ÚMIDA Carlos José Capela Bispo 1 ([email protected] ), Leonardo D. A. Sá 2 ( [email protected] ), Júlia C. P.Cohen 1 ([email protected] ) 1 Universidade Federal do Pará (UFPa) 2 Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) / Museu Paraense Emílio Goeldi (MPEG) MATERIAIS E MÉTODOS INTRODUÇÃO O estudo da estrutura termodinâmica de uma floresta é importante para compreender a capacidade que ela tem para reter calor, vapor d’água e gases-traço. Já foram realizados estudos de gradientes verticais da temperatura potencial virtual na floresta amazônica em Manaus (Shuttleworth et al., 1985), em Rondônia (Pacheco, 2001), dentre outros. Mas esta é a primeira investigação que se propõe a caracterizar os gradientes verticais de v na floresta de Caxiuanã (Nordeste da Amazônia), identificando fatores que contribuem para intensificar ou não as trocas noturnas entre a floresta e a atmosfera. Foi escolhida para análise uma noite típica do período úmido (7 a 8 de abril de 2005), sem precipitação. Foram considerados dados de anemômetros localizados acima da copa (40 e 43 m) e de termohigrômetros dispostos a três níveis abaixo do topo da copa (8, 16 e 30m de altura), na região em que a cobertura vegetal é mais espessa, e em dois níveis acima da copa (40 e 43m). São investigadas as variações da estrutura termodinâmica nas seguintes situações noturnas: (a) ocorrência de fortes rajadas, (b) situações em que há importantes perdas radiativas de calor na parte superior da copa, e (c) ocorrência de circulações locais próximo ao solo. Para isto são analisados os padrões de variabilidade da temperatura potencial virtual e umidade de mistura em tais situações, além de informação do vento. Figura 2 – Gráfico da temperatura potencial virtual nos níveis de 8, 16, 30, 40 e 43m. Figura 3 – Gráfico da razão de mistura nos níveis de 8, 16, 30, 40 e 43m 0,017 0,018 0,019 0,02 0,021 0,022 0,023 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 100 200 300 400 500 600 700 Horas R azão de M istura (g/Kg) r_8 r_16 r_30 r_40 r_43 Figura 4 – Gráfico da velocidade do vento nos níveis de 40 e 43m • As conseqüências das rajadas (logo após as 21 horas), as quais provocam quedas rápidas no valor de v ao longo de toda altura abaixo da copa e também interferem no padrão da razão de mistura, r; • A razão de mistura, r, após um súbito e curto aumento, decai em valor em todos os níveis estudados. Isto sugere que o ar frio associado à rajada cria um empuxo positivo, de tal forma que, durante curto intervalo de tempo há forte fluxo de umidade para cima, justificando os aumentos relativos em r. Uma vez passado o efeito do forte empuxo, as umidades decaem mostrando que a copa passou ficar menos úmida. • A existência de regiões com gradientes verticais de v negativos abaixo da copa, e positivos acima da mesma a partir das 19 horas, sugerindo a ocorrência de mistura convectiva noturna dentro da copa acima da altura de 8m e estabilidade acima da copa. Além disso há queda de v em todos os níveis aproximadamente de 2K. 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 1700 1748 1836 1924 2012 2100 2148 2236 2324 12 100 148 236 324 412 500 548 636 Horas Velocidade do Vento (m /s) VV 43m VV 40m • A mudança de sinal / t ao longo da noite onde = v / t, o que indica a curva inicialmente côncava, torna-se convexa a partir de um curto instante da madrugada. • As rajadas trazem ar mais frio e mais seco e sua incidência na copa é sentida em todos os níveis. • Os efeitos de resfriamento por rajada não foram observados em estudos anteriores sobre a estrutura térmica da copa nas reservas florestais Ducke, em Manaus (Shuttleworth et al., 1985) e Rebio Jaru, em Rondônia (Pachêco, 2001). A Estação Científica Ferreira Penna – ECFPn é a base de pesquisa do Museu Paraense Emílio Goeldi localizada na Floresta Nacional de Caxiuanã, do Estado do Pará a nordeste da Amazônia, a 400km a oeste de Belém. O Projeto Milênio/LBA opera um sítio experimental na área (00°50’31’’S; 46°38’56’’W) onde encontra-se instalada a torre micrometeorológica de 52m de altura (Figura 1). Figura 1 – Torre meteorológica em Caxiuanã RESULTADOS E CONCLUSÕES Três aspectos da evolução noturna das variáveis v e r são apresentados: AGRADECIMENTOS Ao Programa PPG7/FINEP/MCT (proc 6499042500), ao Instituto do Milênio (proj. 62.0056/01-0), à FADESP/SECTAM/PRONEX (contr. 1082), Ao Museu Paraense Emílio Goeldi, administrador de Caxiuanã. Leonardo Sá agradece ao CNPq (bolsa PQP 306769/2004-2) e Carlos Capela a bolsa da Fundação Djalma Batista. 97 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 100 200 300 400 500 600 700 H oras Tem peratura P otencial V irtual (K )
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ASPECTOS DA ESTRUTURA TERMODINÂMICA DA ASPECTOS DA ESTRUTURA TERMODINÂMICA DA FLORESTA DE CAXIUANÃ DURANTE A ESTAÇÃO ÚMIDAFLORESTA DE CAXIUANÃ DURANTE A ESTAÇÃO ÚMIDA
Carlos José Capela Bispo1 ([email protected]), Leonardo D. A. Sá2 ([email protected]), Júlia C. P.Cohen1 ([email protected])
1 Universidade Federal do Pará (UFPa)2 Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) / Museu Paraense Emílio Goeldi (MPEG)
MATERIAIS E MÉTODOS
INTRODUÇÃO
O estudo da estrutura termodinâmica de uma floresta é importante para
compreender a capacidade que ela tem para reter calor, vapor d’água e
gases-traço. Já foram realizados estudos de gradientes verticais da
temperatura potencial virtual na floresta amazônica em Manaus
(Shuttleworth et al., 1985), em Rondônia (Pacheco, 2001), dentre outros.
Mas esta é a primeira investigação que se propõe a caracterizar os
gradientes verticais de v na floresta de Caxiuanã (Nordeste da
Amazônia), identificando fatores que contribuem para intensificar ou não
as trocas noturnas entre a floresta e a atmosfera.
Foi escolhida para análise uma noite típica do período úmido (7 a 8 de
abril de 2005), sem precipitação. Foram considerados dados de
anemômetros localizados acima da copa (40 e 43 m) e de
termohigrômetros dispostos a três níveis abaixo do topo da copa (8, 16 e
30m de altura), na região em que a cobertura vegetal é mais espessa, e
em dois níveis acima da copa (40 e 43m). São investigadas as variações
da estrutura termodinâmica nas seguintes situações noturnas: (a)
ocorrência de fortes rajadas, (b) situações em que há importantes perdas
radiativas de calor na parte superior da copa, e (c) ocorrência de
circulações locais próximo ao solo. Para isto são analisados os padrões
de variabilidade da temperatura potencial virtual e umidade de mistura
em tais situações, além de informação do vento.
Figura 2 – Gráfico da temperatura potencial virtual nos níveis de 8, 16, 30, 40 e 43m.
Figura 3 – Gráfico da razão de mistura nos níveis de 8, 16, 30, 40 e 43m
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1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 100 200 300 400 500 600 700
Horas
Raz
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e M
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ra (
g/K
g)
r_8 r_16 r_30 r_40 r_43
Figura 4 – Gráfico da velocidade do vento nos níveis de 40 e 43m
• As conseqüências das rajadas (logo
após as 21 horas), as quais provocam
quedas rápidas no valor de v ao
longo de toda altura abaixo da copa e
também interferem no padrão da
razão de mistura, r;
• A razão de mistura, r, após um
súbito e curto aumento, decai em
valor em todos os níveis estudados.
Isto sugere que o ar frio associado à
rajada cria um empuxo positivo, de tal
forma que, durante curto intervalo de
tempo há forte fluxo de umidade para
cima, justificando os aumentos
relativos em r. Uma vez passado o
efeito do forte empuxo, as umidades
decaem mostrando que a copa
passou ficar menos úmida.
• A existência de regiões com
gradientes verticais de v negativos
abaixo da copa, e positivos acima da
mesma a partir das 19 horas,
sugerindo a ocorrência de mistura
convectiva noturna dentro da copa
acima da altura de 8m e estabilidade
acima da copa. Além disso há queda
de v em todos os níveis
aproximadamente de 2K.
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1700 1748 1836 1924 2012 2100 2148 2236 2324 12 100 148 236 324 412 500 548 636
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VV 43m VV 40m
• A mudança de sinal / t ao longo
da noite onde = v / t, o que indica
a curva inicialmente côncava, torna-se
convexa a partir de um curto instante
da madrugada.
• As rajadas trazem ar mais frio e mais seco e sua incidência na copa é sentida em
todos os níveis.
• Os efeitos de resfriamento por rajada não foram observados em estudos
anteriores sobre a estrutura térmica da copa nas reservas florestais Ducke, em
Manaus (Shuttleworth et al., 1985) e Rebio Jaru, em Rondônia (Pachêco, 2001).
A Estação Científica Ferreira Penna –
ECFPn é a base de pesquisa do Museu
Paraense Emílio Goeldi localizada na
Floresta Nacional de Caxiuanã, do Estado
do Pará a nordeste da Amazônia, a 400km
a oeste de Belém. O Projeto Milênio/LBA
opera um sítio experimental na área
(00°50’31’’S; 46°38’56’’W) onde encontra-
se instalada a torre micrometeorológica de
52m de altura (Figura 1).Figura 1 – Torre meteorológica em Caxiuanã
RESULTADOS E CONCLUSÕES
Três aspectos da evolução noturna das variáveis v e r são apresentados:
AGRADECIMENTOS
Ao Programa PPG7/FINEP/MCT (proc 6499042500), ao Instituto do Milênio
(proj. 62.0056/01-0), à FADESP/SECTAM/PRONEX (contr. 1082), Ao Museu
Paraense Emílio Goeldi, administrador de Caxiuanã. Leonardo Sá agradece ao
CNPq (bolsa PQP 306769/2004-2) e Carlos Capela a bolsa da Fundação
Djalma Batista.
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