Estimativa dos parâmetros de distribuição e profundidade do sistema radicular pela calibração de modelos micrometeorológicos aplicação à floresta tropical Amazônica / Estimate parameters of distribution and depth of the root system for the calibration of the micrometeorological models application to the Amazon rainforest

Hemlley Maria Acioli Imbuzeiro

Neste trabalho utilizaram-se medidas micrometeorológicas, amostras de solo e medidas de umidade e temperatura do solo coletadas no sítio experimental da Floresta Nacional do Tapajós K83 (FNT-K83) para calibrar o modelo de superfície terrestre, o IBIS, a fim de estimar os parâmetros ZR e β2 através da otimização da partição do saldo de radiação (Rn) entre o fluxo de calor sensível (H) e o fluxo de calor latente (LE). A metodologia se baseia na premissa que esta partição é função do estresse hídrico, o qual depende da profundidade e da distribuição vertical do sistema radicular. O diferencial deste trabalho é o uso de condições de contorno, associadas às propriedades físicas do solo, com diferentes níveis de incertezas e os erros introduzidos por essas incertezas também são analisados no presente trabalho. As simulações realizadas pelo IBIS foram organizadas em três grupos, de acordo com os diferentes tipos de dados e condições de contorno, com diferentes níveis de incerteza. No primeiro grupo, o modelo opera no modo normal, simulando LE utilizando dados das propriedades físicas do solo estimadas através de um banco de dados global de granulometria dos solos. Neste grupo de simulações, a incerteza é maior, pois as propriedades físicas do solo são determinadas por meio de tabelas com valores representativos para cada tipo granulometrial de solo. No segundo grupo, o modelo utiliza parâmetros de solo obtidos localmente a partir da curva de retenção de água no solo através de amostra coletada na FNT-K83 para simular LE. Neste grupo, a incerteza é reduzida, pois as propriedades físicas do solo são determinadas localmente. No terceiro grupo, o modelo simula LE forçando as condições de solo com dados de temperatura e umidade do solo, medidos no sítio experimental FNT-K83. Neste grupo, a incerteza é menor, pois são utilizados dados reais de umidade do solo. Para o procedimento de calibração, para cada grupo de simulações foram obtido os parâmetros ZR e β2, que otimizavam as estatísticas dos coeficientes de correlação (ρ) e de inclinação da reta de regressão entre os dados observados e simulados (α), e a minimização do erro absoluto médio (MAE), do viés máximo (Bmáx) e da função objetivo (F(ZR,β2)). Antes de iniciar o processo de calibração foi realizada uma análise de sensibilidade dos resultados simulados pelo modelo aos parâmetros ZR e β2. Nesta análise, foi observado nos três grupos de simulações que o IBIS apresentou sensibilidade ao parâmetro ZR e β2, exceto o terceiro grupo de simulações que não apresentou sensibilidade à β2. Posteriormente, foi realizado um procedimento de calibração envolvendo cerca de 120 simulações para os três grupos de simulações envolvendo diferentes condições de contorno. O novo conjunto de parâmetros, calibrados para cada grupo de simulações, apresentaram valores distintos. Os parâmetros calibrados utilizando o banco de dados global de granulometria do solo, foram ZR = 4 m e β2 = 0,999, enquanto que os parâmetros calibrados para as simulações que utilizaram amostras de solo coletadas localmente, foram ZR = 30 m e β2 = 0,999, já os parâmetros calibrados para as simulações que usaram os dados de temperatura e umidade do solo, foram ZR = 3 m e β2 = 0,999. Em geral, os parâmetros estimados são ZR = 30 m e β2 = 0,999 para a FNT-K83. Já as análises dos erros introduzidos pelas condições de contorno, relacionadas às propriedades físicas do solo, mostraram que a escolha dessas condições de contorno influencia o perfil de umidade volumétrica do solo simulado pelo IBIS, por conseguinte, a quantidade de água disponível para os processos de transpiração e evaporação, conseqüentemente, modificando a partição de Rn em H e LE. Estas análises indicam que a melhor condição de contorno, a que produz menores erros, seria a que utiliza dados observados do perfil de temperatura e umidade do solo para alimentar o modelo. Porém, esses dados são escassos, restritos a alguns experimentos e localidades. Com isso, a condição de contorno que utiliza parâmetros de solo obtidos a partir de amostras de solo coletadas localmente, seria a melhor opção, pois produz resultados satisfatórios e podem ser obtidas facilmente no local do experimento. As conclusões obtidas no presente trabalho e as dificuldades encontradas durante sua execução têm importantes implicações. Em primeiro lugar, provavelmente é real a necessidade de compreender melhor o sistema radicular nos ecossistemas em geral. Isto envolveria, por exemplo, mais medições e especificações da profundidade e distribuição do sistema radicular para validar as estimativas destes parâmetros. Em segundo lugar, a criação de um protocolo de medições em experimentos de campo, que padronizasse nestes experimentos algumas medições básicas, como amostras de solo, que poderiam ser utilizadas para estimar parâmetros do solo para serem utilizados pelos modelos.

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