Open Journal Systems

DYNAMICS OF HEAT FLUXES BY BOWEN AND MATMNXFLX AND NOAH FLDAS PRODUCTS IN THE PANTANAL OF MATO GROSSO.

Leilane Gomes Duarte, Kelly Souza Romera, Marlus Sabino, Leone Francisco Amorim Curado, Rafael da Silva Palácios, José de Souza Nogueira

Resumo


This paper aimed to analyze the dynamics of the energy budget components: latent heat flux (LE), sensible heat flux (H) and soil heat flux (G), in the Mato Grosso Pantanal. The estimates of LE, H, and G were obtained by the Bowen ratio methods, using data from the micrometeorological tower located in the Baía das Pedras Park of SESC-Pantanal Ecological Resort, for the years 2011 to 2013. The normality of the variables Rn, LE, H and G, were tested by Kolmogorov-Smirnov test at 5% significance, and the seasonal differences of the fluxes were verified by the KruskalWallis test, α = 0.05. LE and H data from the remote sensing products MATMNXFLX and FLDAS_NOAH of the MERRA model was also acquired, and their comparison with the tower data was performed by the statistics of Spearman correlation (r), Mean Absolute Error (MAE), Root Mean Squared Erro (RMSE), bias, and Willmott's Concordance Index (d). It was observed that most of the available energy is used for evapotranspiration (latent heat), followed by sensible heat and soil heat flux. In the rainy season there is an increase in the partition of LE and G and reduction of H. Only the estimates of LE of MATMNXFLX and FLDAS_NOAH products correlate with the data observed in the meteorological tower. It is concluded that the energy partitions have a seasonal behavior and that the MATMNXFLX and FLDAS_NOAH products, after being calibrated, can be used to estimate LE in the Mato Grosso Pantanal.

Palavras-chave


Bowen's Ratio; net radiation; Wetlands; Seasonality; Remote Sensing

Referências


ARAÚJO, A. L.; SILVA, M. T.; DA SILVA, B. B.; DOS SANTOS, C. A. C.; DO AMORIM, M. R. B. Modelagem Simplificada Para Estimativa do Balanço de Energia à Superfície em Escala Regional (R-SSEB). Revista Brasileira de Meteorologia, v. 32, n. 3, p. 433-446, 2017.

BASTABLE, H. G.; SHUTTLEWORTH, W. J.; DALLAROSA, R. L. G.; FISCH, G.; NOBRE, C. A. Observations of climate, albedo, and surface radiation over cleared and undisturbed Amazonian forest. International Journal of Climatology, Chichester -Inglaterra, v. 13, n. 7, p. 783-796, 1993.

BIUDES, M. S., CAMPELO JÚNIOR, J. H., NOGUEIRA, J. S.; SANCHES, L. Estimativa do balanço de energia em cambarazal e pastagem no norte do Pantanal pelo método da razão de Bowen. Revista Brasileira de Meteorologia, São José dos Campos, SP, v. 24. n. 2, p. 135-143, 2009.

BIUDES, M. S.; VOURLITIS, G. L.; MACHADO, N. G.; ARRUDA, P. H. Z.; NEVES, G. A. R.; LOBO, F. A.; NEALE, C. M.U.; NOGUEIRA, J. S. Patterns of energy Exchange for tropical ecosystems across a climate gradient in Mato Grosso, Brazil. Agricultural and Forest Meteorology, Amsterdam, v. 202, p. 112-124, 2015.

BLOOM, S.; DA SILVA, A.; DEE, D.; BOSILOVICH, M.; CHERN, J. D.; PAWSON, S.; SCHUBERT, S.; SIENKIEWICZ, M.; STAJNER, I.; TAN, W. W.; WU, M. L. Documentation and Validation of the Goddard Earth Observing System (GEOS) Data Assimilation System - Version 4, Technical Report Series on Global Modeling and Data Assimilation, 2005.

BOWEN, I. S. The ratio of heat losses by conductions and by evaporation from any water surface. Physical. Review Serial, v. 27, p. 779-787, 1926.

BURBA, G. G.; VERMA, S. B.; KIM, J. Surface energy fluxes of Phragmites australis in a prairie wetland. Agricultural and forest meteorology, Amsterdam, v. 94, n. 1, p. 31-51, 1999.

CURADO, L. F. A.; RODRIGUES, T. R.; BIUDES, M. S.; DE PAULO, S. R.; DE PAULO, I. J. C.; NOGUEIRA, J. S. Estimativa sazonal da emissividade atmosférica através da Equação de Brutsaert no norte do Pantanal Mato-grossense. Ciência e Natura, Santa Maria-RS, v. 33 n. 2, p. 167, 2011.

CURADO, L. F. A.; DE SOUZA NOGUEIRA, J.; SANCHES, L.; RODRIGUES, T. R.; DE ALMEIDA LOBO, F.; BÍUDES, M. S. Inter Seasonality of the Energy Fluxes in Brazilian Savana — Mato Grosso — Brazil. Atmospheric and Climate Sciences, v. 4, n. 2, p. 219-230, 2014.

DA SILVA, JOÃO DOS SANTOS VILA; DE MOURA ABDON, MYRIAN. Delimitação do Pantanal brasileiro e suas sub-regiões. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Rio de Janeiro, RJ v. 33, n. 13, p. 1703-1711, 1998.

DA SILVA, L. B., NOVAIS, J. W. Z., SANCHES, L., MACHADO, N. G., AQUINO, A. M., & DA SILVA SALLO, F. (2018). Serrapilheira e Efluxo de Co2 do Solo em Floresta Sazonalmente Alagável no Pantanal Brasileiro. Ensaios e Ciência: C. Biológicas, Agrárias e da Saúde, v. 21, n. 3, p. 178-182, 2018.

EFRON, B.; TIBSHIRANI, R. J. An introduction to the bootstrap. Chapman & Hall, New York. p. 443, 1993.

FANTIN-CRUZ, I.; GIRARD, P.; ZEILHOFER, P.; COLLISCHONN, W.; NUNES DA CUNHA, C. Unidades fitofisionômicas em mesoescala no Pantanal Norte e suas relações com a geomorfologia. Biota Neotropica, v. 10, n. 2, p. 31-38, 2010.

FOLEY, J. A.; COSTA, M. H.; DELIRE. C.; RAMANKUTTY, N.; SNYDER, P. Green surprise? How terrestrial ecosystems could affect earth’s climate. Frontiers in Ecology and the Environment, v. 1, n. 1, p.38-44, 2003.

GONÇALVES, J. B. Calibração do modelo de superfície noah lsm: aplicação em uma região agrícola no sul do Brasil. 2016. 109 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2016.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA - IBGE. Mapa de Biomas do Brasil; primeira aproximação. Rio de Janeiro: IBGE. 2004.

MACHADO, N. G.; SANCHES, L.; AQUINO, A. M.; SILVA, L. B.; NOVAIS, J. W. Z.; Biudes, M. S. Growth rhythm of Vochysia divergens Pohl (Vochysiaceae) in the Northern Pantanal. Acta Scientiarum. Biological Sciences, v. 37, n. 1, p.81-90, 2015.

MACHADO, N. G.; BIUDES, M. S.; ANGELINI, L. P.; DE SOUZA MÜTZENBERG, D. M.; NASSARDEN, D. C. S.; DE SOUZA BILIO, R.; NOGUEIRA, J. S. Sazonalidade do Balanço de Energia e Evapotranspiração em Área Arbustiva Alagável no Pantanal Mato-Grossense. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 31, n.1, p. 82-91, 2016.

MCNALLY, A.; ARSENAULT, K.; KUMAR, S.; SHUKLA, S.; PETERSON, P.; WANG, S.; FUNK, C.; PETERS-LIDARD, C. D.; VERDIN, J. P. A land data assimilation system for sub-Saharan Africa food and water security applications. Scientific data, v. 4, p. 170012, 2017. DOI: https://doi.org/10.1038/sdata.2017.12

MEINZER, F. C.; GOLDSTEIN, G.; FRANCO, A. C.; BUSTAMANTE, M.; IGLER, E.; JACKSON, P.; RUNDEL, P. W. Atmospheric and hydraulic limitations on transpiration in Brazilian cerrado woody species. Functional Ecology, v. 13, n. 2, p. 273-282, 1999.

NUNES DA CUNHA, C.; JUNK, W. J. Distribution of woody plant communities along the flood gradient in the Pantanal of Poconé, Mato Grosso, Brazil. International Journal of Ecology and Environmental Sciences, v. 27, n. 2, p. 63-70, 2001.

PEREZ, P. J.; CASTELLVI, F.; IBAÑEZ, M.; ROSELL, J. I. Assessment of reliability of Bowen ratio method for partitioning fluxes. Agricultural and Forest Meteorology, v. 97, p.141-150, 1999.

QUERINO, C. A. S., BIUDES, M. S., MACHADO, N. G., DA SILVA QUERINO, J. K. A.; NETO, L. A. S.; DA SILVA, M. J. G.; NOGUEIRA, J. (2017). BALANÇO DE ONDAS CURTAS SOBRE FLORESTA SAZONALMENTE ALAGÁVEL DO PANTANAL MATO-GROSSENSE. Revista Brasileira de Climatologia, [S.I.] v.20, p.252-266.

RIENECKER, M. M.; SUAREZ, M. J.; GELARO, R.; TODLING, R.; BACMEISTER, J.; LIU, E.; BOSILOVICH, M. G.; SCHUBERT, S. D.; TAKACS, L.; KIM, G. K.; BLOOM, S.; CHEN, J.; COLLINS, D.; CONATY, A.; SILVA, A.; GU, W.; JOINER, J.; KOSTER, R. D.; LUCCHESI, R.; MOLOD, A.; OWENS, T.; PAWSON, S.; PEGION, P.; REDDER, C. R.; REICHLE, R.; ROBERTSON, F. R.; RUDDICK, A. G.; SIENKIEWICZ, M.; WOOLLEN, J. MERRA: NASA’s modern-era retrospective analysis for research and applications. Journal of climate, v. 24, n. 14, p. 3624-3648, 2011. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-11-00015.1

ROBERTS, J. B.; ROBERTSON, F. R.; CLAYSON, C. A.; BOSILOVICH, M. G. Characterization of turbulent latent and sensible heat flux exchange between the atmosphere and ocean in MERRA. Journal of Climate, v. 25, n. 3, p. 821-838, 2012. DOI: 10.1175/JCLI-D-11-00029.1

RODRIGUES, T. R.; CURADO, L. F. A.; NOVAIS, J. W. Z.; DE OLIVEIRA, A. G.; ROBERTO, S.; DE PAULO, M. S. B. E.; NOGUEIRA, J. D. S. Distribuição dos componentes do balanço de energia do Pantanal Mato-Grossense. Revista de Ciências Agroambientais, Alta Floresta, v. 9, n. 2, p.165-175, 2011.

RODRIGUES, T. R.; VOURLITIS, G. L.; LOBO, F. D. A.; OLIVEIRA, R. G.; NOGUEIRA, J. S. Seasonal variation in energy balance and canopy conductance for a tropical savanna ecosystem of south central Mato Grosso, Brazil. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, v. 119, n. 1, p. 1-13, 2014.

SANTOS, R. B.; DE SOUZA, A. P.; SILVA, A. C.; DE ALMEIDA, F. T.; ARANTES, K. R.; DE SIQUEIRA, J. L. Planejamento da pulverização de fungicidas em função das variáveis meteorológicas na região de Sinop – MT. Global Science and Technology, Rio Verde, v.6, n.1, p.72-88, jan./abr. 2013.

SOUZA, A. P. DE; MOTA, L. L. DA; ZAMADEI, T.; MARTIM, C. C.; ALMEIDA, F. T. DE; PAULINO, J. Classificação climática e balanço hídrico climatológico no estado de Mato Grosso. Nativa, Sinop, v. 1, n. 1, p. 34-43, 2013.

VAREJÃO-SILVA, M. A. Meteorologia e climatologia. Recife: Versão Digital, 2006. 463 p.

VERMA, S.B.; ROSENBERG, N.J.; BLAD, B.L. Turbulent exchange coefficients for sensible heat and water vapor under advective conditions. Journal of Applied Meteorology, Boston-MA, v.17, p. 330-338, 1978.




DOI: http://dx.doi.org/10.5380/raega.v46i3.66981