Mahkeme Kavramı

O grau de acoplamento é um indicativo da habilidade de troca de momentum, energia e massa entre o dossel da planta e a atmosfera. Inicialmente, esse conceito foi proposto por Mcnaughton & Jarvis (1983) e Jarvis & Mcnaughton (1986), que quantificaram o grau de acoplamento para a troca de vapor d’água por meio do cálculo

de um fator denominado, fator de desacoplamento (Ω). Este acoplamento depende das

características aerodinâmicas da superfície e expressa a conversão de calor sensível do ar circuvizinho em calor latente. Deste modo, uma supefície rugosa interage mais fortemente com a atmosfera quando comparada com uma superfície lisa, proporcionando o consumo maior de calor sensível no processo de remoção de água da superfície por evapotranspiração (PEREIRA, 2004). Em nível foliar, o grau de acoplamento é

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determinado pela resistência da camada limite, enquanto em nível de dossel da cultura, depende da resistência aerodinâmica (STEDUTO & HSIAO, 1998b).

O acoplamento entre a biosfera e a atmosfera é baseado na equação de Penman- Monteith (MONTEITH, 1977), expressa por:

) r r γ(1 Δ r ea) (es c ρ G) Δ(Rn LE a c a p a       ...(10)

em que, LE = fluxo de calor latente (W m-2); ∆ = declividade da curva de pressão de saturação de vapor d’água (kPa); Rn = saldo de radiação sobre uma superfície gramada (W m-2); G = fluxo de calor no solo (W m-2); ρa = densidade do ar (kg m-3); cp = calor

específico do ar à pressão constante (kPa oC-1); (es - ea) = déficit de pressão vapor d’água

(kPa); γ = constante psicrométrica (kPa o

C-1); u = velocidade do vento (m s-1); ra e rc =

resistências aerodinâmica e do dossel da cultura (s m-1), respectivamente.

Os valores de ra e rc estão relacionados ao acoplamento biosfera-atmosfera, sendo

que a última controla, expressivamente, a resistência estomática e, portanto, a resistência do dossel. Quando ra é muito baixa comparada a rc, o acoplamento é considerado bom e

mudanças nos valores de rc resultam em alterações proporcionais na transpiração das

plantas (INMAN-BAMBER & SMITH, 2005). Por exemplo, para a cana-de-açúcar, Mcglinchey & Inman-Bamber (1996) obtiveram valores de rc da ordem de 57 s m-1, por

meio da inversão da equação de Penman-Monteith e dados de LE obtidos por meio de lisímetros. Por outro lado, Grantz & Meinzer (1991), utilizando o método BERB para obter os valores de LE, encontraram para cana-de-açúcar irrigada, valor de rc de 34 s m-1.

Assumindo os limites para a equação de Penman-Monteith, em que os valores de ra são considerados próximos ao infinito (+) e a zero (0), respectivamente, tem-se que:

γ Δ G) Δ(Rn LE r lim a       ...(11) c a s p a 0 a γr ) e (e c ρ LE r lim    ...(12)

O limite para LE, com ra tendendo ao +, é conhecida como evapotranspiração

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termo energético da equação de Penman-Monteith. Por outro lado, o limite para LE, com ra tendendo a zero, é conhecida como evapotranspiração imposta (LEimp), que depende

apenas do déficit de pressão de vapor d’água e da resistência do dossel da cultura, ou seja, do termo aerodinâmico da equação de Penman-Monteith. Com isso, reestruturando- se a equação de Penman-Monteith, é possível analisar a contribuição dos termos energético e aerodinâmico na evapotranspiração total, considerando a seguinte expressão (MCNAUGHTON & JARVIS, 1983):

imp LE Ω) (1 eq LE Ω LE    ...(13)

em que, Ω = fator de desacoplamento (adimensional), que varia entre zero (caso extremo

de total acoplamento entre a planta e a atmosfera; neste caso, indicando que a evapotranspiração total deve-se ao termo aerodinâmico, representando a importância relativa da LEimp, ou mesmo que sob essas condições a cultura exerce maior controle

sobre a transferência de vapor d’água para atmosfera) e um (caso extremo de total desacoplamento entre a planta e a atmosfera. Neste caso, a evapotranspiração total é resultado do termo energético, sendo o termo LEeq de maior importância relativa. A

energia disponível no sistema possui maior contribuição para a transferência de vapor d’água da cultura por evapotranspiração) (GOLDBERG & BERNHOFER, 2008; JONES, 1992; MCNAUGHTON & JARVIS, 1983).

Quando a cultura encontra-se no período de senescência, ou seja, quando há uma redução do índice de área foliar, o Ω tende a diminuir, demonstrando que a cultura começa a exercer influência no processo de evapotranspiração, quando então um aumento da resistência estomática é evidenciado (PEREIRA, 2004; STEDUTO & HSIAO, 1998b). Por outro lado, quando a cultura encontra-se totalmente desenvolvida, a interação biosfera-atmosfera pode ser induzida pelo aumento da velocidade do vento,

resultando em valores de Ω tendendo a zero; porém, condições de vento muito calmo ou

muito forte promovem um menor acoplamento entre a biosfera e a atmosfera (valores de

Ω tendendo a 1), indicando que a importância relativa no processo de evapotranspiração

deve-se ao termo energético (LEeq). Sob condições de cultura esparsa e velocidade do

vento moderada, também é observado baixo acoplamento entre a vegetação e a atmosfera (STEDUTO & HSIAO, 1998b).

Pereira (2004), calculando os valores de Ω para uma superfície gramada, nas condições de Davis-USA e Piracicaba-SP, verificou que os seus valores variaram de 0,69

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a 0,93, cuja a média foi de 0,83. Este autor evidenciou, também, uma relação negativa

entre os valores de Ω e a velocidade do vento, de modo que, sob condições de vento

entre ~0,5 e ~4 m s-1, um aumento do acoplamento da vegetação com a atmosfera é favorecido. Steduto & Hsiao (1998b), determinando o fator de desacoplamento para o milho, com altura entre 3,0 e 3,2 m, submetido a dois regimes de água no solo (tratamento seco e úmido), observaram, em escala diária, antes do período de senescência da cultura, que os valores de Ω variaram entre 0,4 (acoplamento moderado) e 0,8 (baixo acoplamento), no horário de meio-dia, demonstrando o baixo controle da cultura no processo de evapotranspiração. Verificaram também, durante as primeira horas da manhã, que os valores de Ω foram menores devido aos altos valores de resistência da cultura e à baixa velocidade do vento, mas que tenderam a aumentar até ao meio-dia. Contudo, uma nova redução até o entardecer foi evidenciada. Além disso foi constatado que o aumento da velocidade do vento até 5 m s-1 promoveu um acréscimo na interação entre a cultura e a atmosfera. Entretanto, sob condições de ventos fortes (>5 m

s-1), os valores de Ω tornaram-se superiores a 0,4, indicando a redução do acoplamento

entre a cultura e a atmosfera. As diferenças entre os valores de Ω para os dois regimes de água no solo foram significativamente evidenciados, somente após o início do período de senescência da planta no tratamento seco, quando então notou-se uma redução na transpiração da cultura. A redução no índice de área foliar proporcionou um aumento do acoplamento (baixo valores de Ω), devido ao maior controle da superfície vegetada.

Para a cana-de-açúcar, Meinzer & Grantz (1989) obtiveram, para diferentes variedades cultivadas sob condições irrigadas, valores de Ω em torno de 0,9. Contudo, sob condições severas de restrição de água no solo, Ω atingiu valores próximos de 0,2. Segundo estes autores, quando a cultura apresenta desenvolvimento completo do seu dossel e estão submetidas a condições ótimas de água no solo, os valores de Ω tendem a ser semelhantes entre variedades distintas. Adicionalmente, os valores de Ω somente respondem a pequenas variações quando as variedades foram cultivadas sob condições de estresse hídrico severo.

Quando comparados com espécies florestais, os valores de Ω tendem a ser maiores do que os de culturas agrícolas, especialmente sob condições de baixa turbulência e resistência estômática, indicando um maior acoplamento da vegetação de floresta com a atmosfera. Isto se deve ao fato da estatura, fechamento do dossel e a dimensão das folhas das culturas agrícolas inibirem a interação do ar com a superfície vegetada das plantas (MAGNANI et al., 1998). Estes autores constataram, nas primeiras horas da manhã, quando a resistência das plantas e a velocidade do vento eram baixas,

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um menor acoplamento (Ω > 0,3) entre uma vegetação de floresta (Fagus sylvatica L.) e a atmosfera. Com o aumento de energia incidente, devido à baixa disponibilidade de água no solo, os valores de Ω tenderam a diminuir, em decorrência do maior controle das plantas à transpiração. Na fase de crescimento das plantas, foram evidenciados valores médios de Ω da ordem de 0,28.

3.7. Interação biosfera-atmosfera e a resposta da eficiência do uso de água da cana-