Coletânea

Física Ambiental I

São Paulo 2011

Coletânea

Física Ambiental I

José de Souza NogueiraErondina Azevedo de Lima

Organizadores

Copyright © 2011 by Editora Baraúna SE Ltda

Capa:Flávia Maria de Moura Santos (Arquiteta e Urbanista)

Priscila Loiola CIP-BRASIL. CATALOGAÇÃO-NA-FONTESINDICATO NACIONAL DOS EDITORES DE LIVROS, RJ

_________________________________________________________________C658 Coletânea física ambiental I / José de Souza Nogueira, Erondina Aze-vedo de Lima organizadores. - São Paulo : Baraúna, 2011. Inclui índice ISBN 978-85-7923-464-4 1. Física atmosférica. 2. Climatologia. 3. Física ambiental. I. Nogueira, José de Souza. II. Lima, Erondina Azevedo de.

11- 7266. CDD: 551.55 CDU: 551.55

26.10.11 27.10.11 030761 _________________________________________________________________

Impresso no BrasilPrinted in Brazil

DIREITOS CEDIDOS PARA ESTA EDIÇÃO À EDITORA BARAÚNA www.EditoraBarauna.com.br

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Prefácio

Esta coletânea contém pesquisas realizadas no Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental/Ins-tituto de Física/Universidade Federal de Mato Grosso. Os autores apresentam pesquisas em nível de mestrado e doutorado relacionadas aos processos atmosféricos, aos sistemas climáticos, à Análise Microclimática de Sistemas Urbanos e à Análise de Modelagem de Pro-cessos Ecofisiológicos.

O estudo sobre o clima refere-se às características da atmosfera, e o tempo e o clima podem ser considerados como consequência e demonstração da ação dos proces-sos complexos existentes na natureza.

As interações entre os processos atmosféricos e o ho-mem são examinadas com detalhes nas obras desta cole-tânea, explicando os sistemas climáticos que vêm sendo analisados na cidade de Cuiabá e em outras regiões do Estado de Mato Grosso.

A coletânea também reflete as pesquisas que vêm sendo realizadas no Programa de Pós-Graduação em Fí-sica Ambiental. Apresentando aspectos da climatologia

regional , indicando a importância da dinâmica atmosfé-rica específica para o estudo ambiental.

Prof. Dr. José de Souza Nogueira Coordenador do Programa de

Pós-graduação em Física Ambiental

COMITÊ CIENTÍFICO

Prof. Dr. Denilton Carlos GaioProfª. Drª. Iramaia Jorge Cabral de Paulo

Profª. Drª. Luciana SanchesProf. Dr. Marcelo Sarcadi Biudes

Profª. Drª. Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira

Prof. Dr. Osvaldo Borges Pinto JúniorProf. Dr. Sérgio Roberto de Paulo

Sumário

Sazonalidade da Condutividade Térmica do Solo no Norte do Pantanal Mato-Grossense . . . . . . . . . . . . . 13

Análise de Séries Temporais para Estudo de Sistemas Dinâmicos Climáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Análise de Variação Térmica e Higrométrica por Transectos Noturnos em Cuiabá-MT . . . . . . . . . . . . 31

Armazenamento e Gerenciamento de Dados Ambientais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Avaliação da Melhoria no Conforto Térmico dos Edifícios com a Implantação da Cobertura Verde . . 51

Avaliação de Métodos Indiretos para Estimativa do Índice de Área Foliar de Espécies Árboreas em Área Urbana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

Balanço de Energia em Área de Cerrado Degradado . . 73

Coeficiente de Priestley-Taylor em Diversos Ecossistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

Transformada Wavelet Aplicada à Umidade do Ar em Área Urbana e Rural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

Climatologia de Frentes Frias em Cuiabá . . . . . . . . 105

Contribuição ao Estudo dos Aspectos Físicos e Fisiológicos da Evapotranspiração . . . . . . . . . . . . . 119

Descrição do método da Razão de Bowen Modificada para estimativa do Fluxo vertical de CO2 . . . . . . . . 129

Discussão Sobre Morfologia Urbana e Seus Impactos no Microclima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

Gráficos de Recorrência do Balanço de Radiação no Pantanal Norte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

Emissão da Atmosfera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

Estimativa do Balanço de Energia Pelo Método da Razão de Bowen Durante o Período Seco e Chuvoso na Cidade de Cuiabá/Brasil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

Método para Preenchimento de Falhas em Séries de Dados Micrometeorológicos com Inteligência Artificial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

Métodos Geoestatísticos Aplicados ao Estudo da Variabilidade Espacial do pH da Chuva . . . . . . . . . 213

Modelos Analíticos e Empíricos de Ondas Longas Atmosféricas em Mato Grosso . . . . . . . . . . . . . . . . 225

Teoria da Complexidade e Suas Aplicações no Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental 239

Variabilidade Temporal do Albedo na Superficie Vegetada no Período Seco e Chuvoso no Cerrado Sensu Strictu Mato-Grossense . . . . . . . . . . . . . . . . 251

Estimativa do Índice de Área Foliar de Uma Floresta de Transição Amazônia-Cerrado Utilizando Dados de Interceptação de Luz e Sensores Orbitais . . . . . . . 265

Análise de Livros Didáticos do Nível Médio Quanto à Potencialidade Para uma Possível Aprendizagem Significativa de Física Ambiental . . . . . . . . . . . . . . . 277

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Sazonalidade da Condutividade Térmica do Solo no Norte do Pantanal

Mato-Grossense

Jonathan Willian Zangeski Novais, Sérgio Roberto de Paulo,

Thiago Rangel Rodrigues, Leone Francisco Amorim Curado,

José de Souza Nogueira

O conhecimento das variações geotérmicas do Pan-tanal, induzido pela radiação solar nas camadas supe-riores, é muito importante para o entendimento deste bioma, uma vez que os primeiros centímetros de profun-didade servem de palco para muitos processos geoquími-cos, como a difusão de solutos e gases, o desenvolvimento das plantas – germinação de sementes e assimilação de águas e nutrientes pelas raízes –, a atividade dos micro--organismos no solo, que dependem diretamente da pro-pagação do calor, e o estudo de sua sazonalidade, para a análise da influência da água nessa propagação de calor.

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O estudo teve por objetivo determinar a condutivi-dade térmica em Gleissolo Háplico, no Pantanal Mato--Grossense, em condições sazonais de alagamento e ana-lisar a variabilidade dos componentes térmicos causada pela variação do conteúdo de água, levando em conside-ração a variação do fluxo de calor no solo e do gradiente.

O estudo foi realizado numa área localizada na Re-serva Particular do Patrimônio Natural – RPPN SESC Pantanal, município de Barão de Melgaço, Mato Grosso, distante 160 km de Cuiabá, onde estava instalada uma torre micrometeorológica de 32 m de altura (16º39’50’’S; 56º47’50’’O) e 120 m de altitude.

Esta área apresenta vegetação monodominante de Cam-bará (Vochysia divergens, Phol), conhecida localmente como cambarazal, com altura do dossel variando entre 28 e 30 m.

O solo é classificado como Gleissolo Háplico (EM-BRAPA, 1997). O clima da região é do tipo AW, que cor-responde a invernos secos e verões chuvosos. A letra “A” corresponde à zona climática tropical úmida, ocupada pela categoria florística das megatermacaracterizada por vegetação tropical com temperaturas e umidade relativa do ar sempre elevadas. E a letra “w” corresponde, na re-gião, a uma precipitação anual entre 1.000 e 1.500 mm, com total mensal médio do mês mais seco inferior a 40 mm. A temperatura anual média do ar na RPPN SESC Pantanal oscila entre 22°C e 32°C, e a precipitação média anual, entre 1.100 e 1.200 mm.

A torre micrometeorológica possui dois termistores instalados a 0,03 m e 0,07 m de profundidade, modelo 108-L (Campbell Scientific, Inc., Logan, Utah, USA),

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um fluxímetro (Campbell HFT3 Soil Heat Flux Plate) na profundidade de 0,05m, um saldo radiômetro (Kipp & Zonen Delft, Inc., Holland), um datalogger modelo CR 10X (Campbell Scientific, Inc., Logan, Utah, USA) e uma placa multiplexadora modelo AM16/32A-ST-SW (Campbell Scientific, Inc., Logan, Utah, USA).

A condutividade térmica K pode ser definida a par-tir da equação de Fourier, segundo a qual a densidade de fluxo de calor no solo q (W.m-2) é proporcional ao gra-diente de temperatura na profundidade dT/dz (ºC.m-1) (CARSLAW & JAEGER, 1959), isto é:

G= -K dT/dz Equação (1)K= -G/(dT/dz) Equação (2)

G = densidade de fluxo de calor no solo (W.m-2)dT/dz = gradiente de temperatura no solo (°C.m-1)

K = condutividade térmica do solo (W.m-1.°C)

Por meio da equação, podem-se analisar o fluxo de calor e o gradiente de temperatura, e observar como sua variação influencia os valores de condutividade.

Para estimar a condutividade térmica do solo do Pantanal, utilizaram-se os dados coletados entre os anos de 2008 e 2009, sendo de abril a setembro de 2008 o período de seca, e de outubro de 2008 a março de 2009 o período chuvoso.

Os valores médios da condutividade térmica (K), do fluxo de calor no solo (G), do gradiente de temperatura (dT/dz) e das temperaturas nas profundidades 0,03 m e 0,07 m se encontram na tabela a seguir: