Análise da Temperatura do Ar e do Solo na Agronomia

Temperatura do ar e do solo 1 Prof Cristiane Bueno Agronomia Agroclimatologia 2 TEMPERATURA DO AR E DO SOLO A temperatura influencia a resposta fisiológica das plantas seu crescimento e desenvolvimento Tem efeito sobre a velocidade de reações químicas e dos processos internos de transporte A temperatura do solo particularmente as extremas influem na germinação atividade radicular velocidade e duração do crescimento das plantas ocorrência e severidade de doenças Plantas tropicais mais sensíveis às baixas temperaturas Plantas de clima temperado necessitam de repouso para uma boa produção vernalização temperaturas mais baixas 3 Temperatura do ar Exigências das culturas 4 Análise da temperatura como ferramenta de planejamento agrícola Delimitação de zonas termicamente aptas para as culturas Faixa de temperatura ótima Número de horas de frio Risco de geadas etc Necessidade de vernalização Permite definir Melhor época de plantio Qual a melhor espécie a ser cultivada Se será necessário a instalação em ambiente protegido Período de vernalização Definição das etapas dentro de um sistema de produção Definição do momento de pulverização Acionamento do sistema de ventilação de ambientes protegidos Irrigação 6 Vernalização Comum em macieira pessegueiro diversas flores bulbos de lírio tulipa alho etc Será necessário definir para cada cultura e local Qual a melhor temperatura para vernalização Quanto tempo de armazenagem Qual a melhor UR Qual a melhor idade da planta Quais será as respostas de cada genótipo A eficiência da vernalização depende da combinação de dois fatores a temperatura e a duração do período de exposição Alguns hormônios como giberelina e citocinina podem influenciar no tempo de vernalização ou na quebra de dormência da planta 7 Vernalização o frio afeta principalmente a conversão de amido em açúcares solúveis para o suprimento de carboidratos induzindo uma rápida brotação do bulbo reduzindo assim o período brotação floração A vernalização promove a despolimerização dos carboidratos resultando em um aumento dos açúcares solúveis e dos conteúdos de nitrogênio solúveis 8 Vernalização Muito comum em alho modifica o balanço hormonal e provoca a quebra da dormência é capaz de tornar a planta menos exigente em fotoperíodo e temperaturas baixas permitindo a diferenciação e formação de bulbos em locais que não possuem as condições climáticas adequadas para determinada cultivar Faixa de temperatura entre 3 a 5C e UR de 65 a 70 UR abaixo de 65 pode causar a morte da gema de brotação por ressecamento acima de 70 favorece o aparecimento de fungos como Penicillium spp O período de armazenamento na câmara fria é definido em função das variações de temperatura de cada região e época de plantio podendo variar de 45 a 60 dias Será necessário realizar testes em cada região de plantio para definir qual o melhor período de armazenagem Vem sendo estudado o uso de temperaturas negativas na vernalização com bons resultados 9 Vernalização em alho 5ºC 2ºC Fonte Yuri et al 2004 10 Fonte Azevedo 2019 Uso de temperatura negativa para vernalização de alho vernalização negativa 11 Zoneamento agrícola de risco climático ZARC Objetivo reduzir os riscos relacionados aos problemas climáticos e permite ao produtor identificar a melhor época para plantar Considera região do país a cultura e os diferentes tipos de solos tem como base o modelo de balanço hídrico da cultura O balanço hídrico foi estimado com o uso das seguintes variáveis climáticas e agronômicas a precipitação pluviométrica utilizadas séries históricas com no mínimo 15 anos de dados diários registrados nas estações disponíveis no estado b evapotranspiração potencial estimada para períodos decendiais em cada estação climatológica disponível no estado c fase fenológica da cultura d coeficiente de cultura foram utilizados valores médios de coeficiente de cultura Kc e disponibilidade máxima de água no solo estimada em função da profundidade efetiva das raízes e da capacidade de água disponível dos solos Consideraram se os solos Tipos 1 2 e 3 com capacidade de armazenamento de água de 35 55 e 75 mm respectivamente f Índice de Satisfação de Necessidade de Água ISNA evapotranspiração real e evapotranspiração máxima ETrETm Na fase de semeaduraemergência igual ou maior que 050 Na fase de florescimento e enchimento igual a 060 12 Quanto a temperatura no ZARC Ex soja adaptase melhor a temperaturas do ar entre 20ºC e 30ºC temperatura ideal para seu crescimento e desenvolvimento está em torno de 30ºC faixa de temperatura do solo adequada para semeadura varia de 20ºC a 30ºC sendo 25ºC a temperatura ideal para uma emergência rápida e uniforme Então levando em consideração essas exigências de temperatura e as demais já citadas é feito o ZARC Obs Acessar o aplicativo Plantio Certo para acessar o zoneamento 13 Macrorregião 3 Grupo I GMR76 Grupo II 76 GMR 82 e Grupo III GMR82 Macrorregião 4 Grupo I GMR79 Grupo II 79 GMR 85 e Grupo III GMR85 Zoneamento agrícola de risco climático ZARC para cultura do soja Goiás Continua 14 httpsisdagroinmetgovbr RISCO DE GEADA 15 TEMPERATURA índice que expressa a quantidade de calor sensível de um corpo ou seja a quantidade de energia térmica ou o grau de agitação das moléculas do mesmo temperatura energia cinética É uma medida indireta e simples da energia interna de um sistema proporcional ao seu estado vibratório É uma grandeza intensiva ou seja independe da quantidade de matéria volume ou massa o que permite a comparação entre sistemas com diferentes estruturas ou extensões Temperatura do ar e do solo A energia radiante que atinge a superfície terrestre será destinada a alguns processos físicos principais Convecção relacionado ao aquecimento do ar Condução aquecimento do solo 16 17 Rn Radiação líquida LE calor latente H fonte básica de energia para aquecimento do ar calor sensível G fonte básica de energia para aquecimento do solo calor sensível Calor sensível quantidade de calor que é transferida entre os corpos produzindo assim uma variação em sua temperatura é transferido até que os corpos atinjam o equilíbrio térmico Temperatura do solo 19 Regime térmico do solo é determinado pelo aquecimento da superfície pela radiação solar e transporte por condução de calor sensível para seu interior DIA superfície se aquece gerando um fluxo de calor para o seu interior NOITE ocorre o resfriamento da superfície por emissão da radiação terrestre ondas longas invertendo o fluxo passando agora do interior do solo para a superfície Perfil de variação de temperatura ao longo do dia e em profundidade denominado tautócrana 20 FATORES DETERMINANTES DA TEMPERATURA DO SOLO O fluxo de calor no solo depende Da condutividade térmica medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução Do seu calor específico quantidade de calor necessária para que seja possível variar a temperatura de uma substância ou material em 1 C Da sua emissividade emissão de energia como radiação térmica e varia entre 00 e 10 fatores intrínsecos tipo de solo Relevo Cobertura do solo Fatores extrínsecos elementos meteorológicos irradiância solar global temperatura do ar nebulosidade chuva vento 21 TIPO DE SOLO Textura Estrutura Teor de matéria orgânica SOLOS ARENOSOS Maiores amplitudes térmicas diárias nas camadas superficiais e menores em profundidade Devido a maior porosidade com menor contato entre as partículas do solo dificultando o processo de condução de calor SOLOS MAIS ARGILOSOS Apresentam maior eficiência na condução de calor tendo menor amplitude térmica diária 22 Variação horária de um solo arenoso e de um solo argiloso 23 RELEVO Fator topoclimático Condiciona o terreno a diferentes exposições á radiação solar direta Afeta o acúmulo de ar frio durante o inverno Ex Terrenos de meia encosta voltados para o norte no hemisfério sul recebem mais energia do que os voltados para o sul Nas baixadas ocorre um maior acúmulo de ar frio durante o inverno levando a uma redução na temperatura do solo 24 COBERTURA DO TERRENO Fator microclimátio Solos sem cobertura sofrem maior amplitude térmica do que solos com cobertos A cobertura intercepta a radiação solar impedindo que esta atinja o solo modificando o balanço de radiação e de energia Em locais sujeitos a geada ou em períodos críticos inverno a cobertura do terreno é um fator agravante das geadas impedindo que o solo armazene calor durante o dia e libereo para a superfície a noite PD PC PLANTIO MILHO LARANJA 26 A figura acima mostra a variação da temperatura do solo para dois horários do dia e até a profundidade de 20cm para diferentes graus de cobertura com palha de café solo sem cobertura apresentou uma amplitude térmica variação entre 6 e 14h muito maior do que para o solo coberto 27 VARIAÇÃO TEMPORAL E ESPACIAL DA TEMPERATURA DO SOLO DIÁRIA Varia com a profundidade Nas camadas mais superficiais varia com a incidência de radiação solar com valor máximo entre 12 e 14h Nas camadas mais profundas as máximas ocorrem mais tarde bem como as mínimas 28 ANUAL Como acontece na diária também segue a disponibilidade de energia na superfície com valores máximos no verão e mínimos no inverno Em profundidade ocorre um pequeno atraso nos valores máximos e mínimos No verão a temperatura mensal é maior na superfície No inverno a temperatura mensal é maior em profundidade 29 MEDIDA DA TEMPERATURA DO SOLO Pode ser realizada com Geotermômetros elemento sensor é o mercúrio O princípio da medida é a dilatação do líquido Mercúrio foi proibido no Brasil a partir de 2019 mas o que existem pode ser utilizados Em estações meteorológicas a medida padrão é realizada por geotermômetros instalados a 2 5 10 20 40 e 100 de profundidade em superfície gramada ou não Termômetros de solo da Estação meteorológica do IAGUSP localizada no Parque Cientec USP medem a temperatura do solo na superfície a 5 10 20 30 e 40 cm de profundidade da esquerda pra direita 30 Outros elementos sensores termistores semicondutor magnésio níquel cobalto cobre ferro ou titânio sensível a temperatura Baseados no princípio da variação da resistividade elétrica de um metal em função da temperatura Termopares é constituído de dois metais distintos unidos em uma das extremidades Quando há uma diferença de temperatura entre a extremidade unida e as extremidades livres verificase o surgimento de uma diferença de potencial que pode ser medida por um voltímetro Os termopares transformam energia térmica em energia cinética Existem vários formatos Termistor Geotermógrafo Termômetro digital para solo Termopar 31 CÁLCULO DA TEMPERATURA MÉDIA DO SOLO Estação convencional Tmed do solo Ts7h Ts14h Ts21h3 Estação automática Tmed do solo Σ Tsi n Tsi temperatura do solo medida a cada intervalo de tempo e n é o total de observações feitas ao longo de um dia Estimativa da temperatura mensal do solo Se não houver a disponibilidade de dados para determinar a temperatura média mensal do solo podese recorrer as estimativas por meio da relação da temperatura do solo com a temperatura do ar Ts a bTar a e b dependem do tipo do solo e da profundidade da determinação da temperatura 32 Exemplo 1 a Estimar a temperatura do solo nas profundidades de 2 cm e 100 cm com Tar 24oC e Tar 17oC Temperatura do ar O aquecimento da atmosfera próxima á superfície terrestre ocorre principalmente por transporte de calor a partir do aquecimento da superfície pelos raios solares O transporte de calor sensível H na atmosfera se dá por dois processos Condução molecular Difusão turbulenta 33 Condução molecular Processo lento de troca de H Ocorre pelo contato entre as moléculas do ar Restrito a camada superficial máx 3m 34 Difusão turbulenta Processo rápido de troca de energia Parcelas de ar aquecidas pela superfície entram em movimento convectivo desordenado transportando calor H vapor LE etc para camadas superiores da atmosfera Fatores determinantes da temperatura do ar Fatores macroclimáticos Latitude Altitude 65ºC a cada 1000 m Correntes oceânicas Continentalidadeoceanidade Mas de ar e frentes Fatores topoclimáticos Relevo Configuração do relevo Exposição ao sol Fatores microclimáticos Cobertura do terreno 36 VARIAÇÃO TEMPORAL DA TEMPERATURA DO AR DIÁRIA Varia de acordo com a disponibilidade de radiação solar na superfície terrestre O valor máximo diário da Tar ocorre normalmente de 2 a 3 h após o pico de energia radiante devido a sua medição ser realizada 15 a 2m acima da superfície A temperatura mínima diária ocorre de madrugada alguns instantes antes do nascer do solo 37 Instituto Nacional de Meteorologia INMET 38 a b Temperatura máxima a e mínima b do ar em fevereiro de 2023 Clima Monitoramento Brasil CPTECINPE 39 ANUAL Também segue a disponibilidade de energia na superfície com valores máximos no verão e mínimos no inverno INMET Clima 40 INMET Clima 263 245 232 41 VARIAÇÃO ESPACIAL DA TEMPERATURA DO AR INMET Clima 42 VARIAÇÃO ESPACIAL DA TEMPERATURA DO AR Varia espacialmente na vertical Durante o dia a tendência é da temperatura do ar ser maior próxima á superfície e menor com a altura De madrugada isso se inverte Quanto menor a altitude mais quente 43 MEDIDA DA TEMPERATURA DO AR Os sensores são instalados em um abrigo meteorológico para que a temperatura seja dependente unicamente das condições macroclimáticas Medese a temperatura do ar com os sensores instalados a 15 a 2m de altura e em área plana e gramada 44 Os sensores para medição da temperatura do ar podem ser divididos conforme o princípio de medida a Dilatação do líquido Os termômetros são instalados dentro dos abrigos climatológicos Dois termômetros são destinados a medir a Tmáx mercúrio e a T mín álcool e outros dois irão medir a temperatura do bulbo seco Ts e do bulbo úmido Tu constituindo um conjunto psicrométrico Termômetros dispostos na vertical Ts e Tu Termômetros dispostos horizontalmente no suporte Tmáx e T mín T máx normalmente próximo as 15h e T mín normalmente ocorre logo antes do nascer do sol Tmáx Tmín 45 Temperatura de bulbo úmido é um tipo de medida de temperatura lida por um termômetro coberto com um pano embebido em água termômetro de bulbo úmido o ar é passa por ele refletindo as propriedades físicas de um sistema constituído pela evaporação da água no ar com 100 de umidade relativa a temperatura do bulbo úmido é igual à temperatura do ar temperatura do bulbo seco em umidade mais baixa a temperatura de bulbo úmido é menor do que a temperatura de bulbo seco por causa do resfriamento evaporativo O conjunto psicométrico mede a umidade do relativa do ar 46 b Dilatação de sólido Tem como elemento sensor um arco metálico o qual se dilata e contrai com a temperatura Instalado dentro do abrigo meteorológico Medem a temperatura do ar continuamente registrando com uma pena sobre um diagrama 47 CÁLCULO DA TEMPERATURA MÉDIA DO AR Estação convencional INMET Tmed ar Ta9h Tmáx Tmin 2Ta21h5 IAC Tmed ar Ta9h Ta14h 2Ta21h4 Valores extremos Tmed ar Tmáx Tmin2 Termógrafo Tmed ar ΣTai24 Estação automática Real Tmed ar ΣTain 48 ESTIMATIVA DA TEMPERATURA MÉDIA MENSAL DO AR Caso não se disponha de dados mensais de temperatura do ar par um local Estimativa é feita a partir das coordenadas geográficas latitude longitude e altitude latitude temperatura média do ar altitude temperatura média do ar A longitude expressa em alguns casos a oceanidadecontinentalidade Importante para agricultura em locais que não possuem estação climatológica A estimativa é obtida com o emprego de uma regressão linear múltipla Tmed a bALT cLAT dLONG Onde ALT altitude em metros LAT latitude em min LONG longitude em min a b c e d coeficientes da equação Os coeficientes variam de acordo com o local e época do ano 51 Tmed a bALT cLAT dLONG T med Goiánia de abril Tmed 2381 00049760 00010 10008 029553 Tmed 2381 3724 10008 0 Tmed 190852 T med 191C Goiânia Altitude 760m Latitude 164048 10008096040080 16º 960 48 080 Longitude 49º1518 29553 52 INVERSÃO TÉRMICA fenômeno natural de sobreposição de uma camada de ar quente a uma camada de ar frio que sendo mais pesada fica presa abaixo do ar quente Desta maneira invertese o perfil da curva de temperatura tornando o ar mais quente em um ponto onde deveria ser mais frio Ocorre normalmente no final da madrugada e no início da manhã em particular no período do inverno com temperatura mais baixas próximo ao solo O ar frio não consegue se elevar ficando retido nas camadas mais baixas da atmosfera enquanto o ar relativamente mais quente que ocupa as camadas mais elevadas da atmosfera não consegue descer o ar frio mais denso permanece abaixo e o ar quente menos denso acima Logo após o nascer do sol a inversão térmica começa a se desfazer mediante o gradativo aquecimento do solo e do ar de modo que o ar aquecido que se forma sobe e proporcionalmente o ar resfriado desce voltando a normalidade da circulação atmosférica no ambiente 53 É um fenômeno natural que pode afetar de forma negativa as condições de dispersão de poluentes 55 Pode ser devida a três fatores distintos Subsidência de camadas de ar mais quente Resfriamento rápido da superfície do planeta Fluxos de massa de ar próximos à encostas 56 Inversão de subsidência ocorre quando o ar localizado em porções elevadas da troposfera desce abruptamente podendo provocar uma ascensão do ar quente durante a subsidência forma centros de alta pressão ocorre a 1000m de altitude 57 Inversão por radiação ocorre especialmente no inverno devido à ausência de ventos e falta de nebulosidade o solo perde energia muito rapidamente elevando o ar quente e esfriando o ar próximo à superfície curta duração ocorre a 100m de altitude usada para definir alturas de chaminé Poluição do ar em São Paulo Região Metropolitana de São Paulo RMSP 59 Inversão por fluxos de massa de ar próximos à encostas Ar frio acima dos morros desce para os vales por ser mais pesado MILHO Germinação temperatura do solo 10ºC e 40ºC prejuízo à germinação ideal de 25 a 30ºC Floração 26ºC aceleram a floração 155 ºC retardam 35ºC alteração do rendimento e composição protéica do grão diminuição da atividade da redutase do nitrato 33ºC durante a polinização reduzem a germinação do grão de pólen Temperaturas noturnas superiores a 24ºC aumento da respiração cai taxa de fotossimilados reduz a produção 15ºC retardamento na maturação do grão EXEMPLO DA IMPORTÂNCIA DA TEMPERATURA EM DIVERSAS CULTURAS SOMA TÉRMICA OU GRAUSDIA Acúmulo diário de temperatura que se situa acima da condição mínima e abaixo da máxima exigida pela planta Ometto 1981 citado por GUIMARÃES et al 2002 GD Tm Tb Onde GD grausdia acumulados no período Tm temperatura média diária C Tb temperatura base 10C e N número de dias do período considerado n i1 Ciclo milho Normal Florescimento masculino 70 dias ou soma térmica superior a 890 para atingir 50 de florescimento masculino Precoce Florescimento masculino 65 dias ou soma térmica entre 830 a 890 CANADEAÇÚCAR Clima ideal 2 estações distintas Quente e úmida germinação perfilhamento e desenvolvimento vegetativo 30ºC emergência 2530ºC perfilhamento Fria e seca maturação e acúmulo de sacarose nos colmos 1718ºCsão favoráveis ao acúmulo de altos níveis de sacarose Na região Sudeste o processo tem ocorrência natural a partir de abrilmaio 64 1 Estimar a temperatura média mensal do solo do tipo latossolo nas profundidades de 5 cm e 40 cm com T ar 12ºC e T ar 30ºC Considere os dados da tabela abaixo Ts a bTar Tar 12ºC 5cm 40cm Ts5cm 361 13312 T40cm 062 11212 Ts5cm 1235ºC T40cm 1406 Tar 30ºC 5cm 40cm Ts5cm 361 13330 T40cm 062 11230 Ts5cm 3629 T40cm 3422 Exercicios 65 Duração em dias do ciclo da broca do café Ribeirão Preto C ΣGD Tmed Tb C 240 224 15 C 324 dias 1 geração 324 dias X 360 dias X 1111 gerações por ano em Ribeirão Preto 2 Sabendose a temperatura média Tmed anual das localidades podese determinar a duração média do ciclo da praga ao longo do ano e com isso o número de gerações Determine para três regiões a duração do ciclo da broca do café bem como quantas gerações esta praga terá por ano Essa informação é fundamental e estratégica para a adoção de práticas de controle Praga Broca do Café CT 240oC e Tb 15oC Locais Ribeirão Preto SP Ribeirão Preto Tmed 224oC