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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/71225| Tipo: | Tese |
| Título : | Potencial energético da chuva e da precipitação interna em floresta tropical seca |
| Título en inglés: | Energy potential of rainfall and indoor precipitation in tropical dry forest |
| Autor : | Brasil, José Bandeira |
| Tutor: | Andrade, Eunice Maia de |
| Co-asesor: | Guerreiro, Maria João Simas |
| Palabras clave : | Separação de eventos de chuva;Floresta tropical seca;Precipitação interna;Disdrômetro;Energia cinética-intensidade da chuva;Erosividade da chuva; Região semiárida |
| Fecha de publicación : | 2022 |
| Citación : | BRASIL, José Bandeira. Potencial energético da chuva e da precipitação interna em floresta tropical seca. 2022. 108 f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022. |
| Resumen en portugués brasileño: | A escassez hídrica em regiões tropicais secas é um fato, que pode ser agravada pelas mudanças climáticas. Portanto, a caracterização dos eventos de chuva é necessária para uma melhor avaliação dos processos hidrológicos. Para preencher esta lacuna, o presente estudo fundamentou-se nos seguintes objetivos: (i) determinar o tempo mínimo entre eventos - MIET de chuva; (ii) identificar como a vegetação da floresta tropical seca – FTS define a precipitação interna - TF em diferentes estágios de desenvolvimento do dossel; (iii) investigar o poder atenuante da FTS no poder de erosividade da chuva; (iv) avaliar a predição gerada pelos ajustes de dois modelos da literatura para estimar energia cinética (EC) e potencial de erosividade (EI30) da precipitação total (P) e TF; (v) Propor um novo modelo de EC da P e TF com base em dados medidos em condições de campo. Doze anos consecutivos de dados de P em intervalo de 5 minutos foram coletados e agrupados em diferentes (MIETs) - 15 min, 1 h, 2 h, 3 h, 6 h, 12 h e 24 h em região semiárida do Nordeste do Brasil. Para avaliar a distribuição da energia das gotas de chuva em diferentes estágios de desenvolvimento do dossel, instalamos dois disdrômetros, um para registrar - P e outro sob o dossel da FTS para registrar - TF. Os dados foram coletados de dezembro/2019 a maio/2021, totalizando 95 eventos naturais de P e TF. Os resultados confirmam que a inclusão ou exclusão de eventos de ponta única (EPU) na escolha do MIET mais adequado afetou o número de eventos de chuva e respectivas características; o número de eventos de ponta única diminuiu até um MIET de 3 h, mas não mostrou diferença acima de um MIET de 6h. O MIET de 6 h é o mais adequado para caracterizar a distribuição das chuvas nesta região semiárida tropical. No início da estação chuvosa quando a densidade foliar é baixa, uma fração maior da chuva foi convertida em TF, a qual diminui à medida que a densidade foliar aumenta. Para eventos superiores a 3 mm, o número de gotas de TF foi sempre superior ao de P e com diâmetros menores, independente do estágio de desenvolvimento do dossel. Tal resultado indica fragmentação das gotas de chuva pelo dossel da vegetação. A relação entre EC e intensidade média de P e TF medida é melhor expressa em função do tempo (J m-2 h-1), através de um modelo linear (R2 > 0.98 - P = 0.000). Dentre os modelos utilizados, observou-se que o modelo Wischmeier e Smith (WS) foi o que mais subestimou os valores de EC e EI30 de P e TF. O modelo proposto de EC pela variação temporal da intensidade apresentou o melhor ajuste aos dados medidos de EC e EI30 de P e TF em comparação ao modelo WS. Diante dessa não adequação dos modelos de EC aos dados de P e TF, propomos um novo modelo, calibrado com 50% dos dados medidos de altura e intensidade média de P e depois validado com os outros 50%. Verificou-se que o novo modelo subestima a EC em 5% (R2 = 0,98) para P e superestima em 8% (R2 = 0.97) para TF, mostrando ser uma alternativa em estudos de processos erosivos em regiões semiáridas com características similares. Além disso, o dossel da FTS reduz a EC medida em 25% e a EI30 em 39%, comprovando que dossel da vegetação arbórea protege a superfície do solo do impacto das gotas da chuva, além de ser uma cobertura natural do solo eficaz para proteção contra a erosão do solo. |
| Abstract: | Water scarcity in dry tropical regions is a fact that can be aggravated by climate change. Therefore, the characterization of rainfall events is necessary for a better evaluation of hydrological processes. To fill this gap, the present study was based on the following objectives: (i) to determine the minimum time between events - rain MIET; (ii) identify how the vegetation of the dry rain forest - FTS defines the internal precipitation - TF at different stages of canopy development; (iii) investigate the attenuating power of FTS in the erosivity power of rain; (iv) evaluate the prediction generated by the adjustments of two models in the literature to estimate kinetic energy (EC) and erosivity potential (EI30) of total precipitation (P) and TF; (v) Propose a new P and TF EC model based on data measured in field conditions. Twelve consecutive years of P data in an interval of 5 minutes were collected and grouped into different (MIETs) - 15 min, 1 h, 2 h, 3 h, 6 h, 12 h and 24 h in semiarid region of northeastern Brazil. To evaluate the energy distribution of raindrops at different stages of canopy development, we installed two disdrometers, one to register - P and the other under the FTS canopy to register - TF. Data were collected from December/2019 to May/2021, totaling 95 natural events of P and TF. The results confirm that the inclusion or exclusion of single-end events (EPU) in the choice of the most appropriate MIET affected the number of rainfall events and their characteristics; the number of single-end events decreased to a 3-hour MIET, but showed no difference above a 6h MIET. The 6-hour MIET is the most appropriate to characterize rainfall distribution in this tropical semiarid region. At the beginning of the rainy season when leaf density is low, a larger fraction of the rain was converted into TF, which decreases as leaf density increases. For events greater than 3 mm, the number of ST drops was always higher than p and with smaller diameters, regardless of the stage of canopy development. This result indicates fragmentation of raindrops by the canopy of vegetation. The relationship between EC and mean intensity of P and Measured ST is better expressed as a function of time (J m-2 h-1), through a linear model (R2 > 0.98 - P = 0.000). Among the models used, it was observed that the Wischmeier and Smith (WS) model was the one that most underestimated the EC and EI30 values of P and TF. The proposed model of EC by temporal variation of intensity showed the best fit to the measured data of EC and EI30 of P and TF compared to the WS model. Faced with this non-adequacy of the EC models to the P and TF data, we propose a new model, calibrated with 50% of the measured data of height and average intensity of P and then validated with the other 50%. It was found that the new model underestimates the EC by 5% (R2 = 0.98) for P and overestimates it by 8% (R2 = 0.97) for TF, proving to be an alternative in studies of erosion processes in semiarid regions with similar characteristics. In addition, the FTS canopy reduces the measured EC by 25% and the EI30 by 39%, proving that the canopy of tree vegetation protects the soil surface from the impact of raindrops, as well as being an effective natural ground cover to protect against soil erosion. |
| URI : | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/71225 |
| Aparece en las colecciones: | PPGENA - Teses defendidas na UFC |
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