Cálculo do fluxo de CO2 com modelo de interação superfície-vegetação-atmosfera ISBA

Orientador : Prof. Maurício Felga Gobbi

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Defesa: Curitiba, 26/07/2016

Inclui referências : f. 147-157

Resumo: Este trabalho implementa primeiramente um método para calcular o fluxo de gás carbônico em uma plantação de soja, utilizando uma versão modificada por Vissotto (2003) do modelo de transferência entre superfície-vegetação-atmosfera SVAT ISBA (Noilhan e Planton, 1989). O modelo ISBA consiste em seis equações diferenciais ordinárias prognósticas para temperatura na superfície, temperatura média na camada de raízes, umidade na camada superficial do solo, umidade média na camada de raízes, umidade média na camada de sub-raízes e umidade retida na vegetação, utilizando como forçantes a temperatura do ar, radiação solar incidente, umidade relativa do ar, velocidade do vento e precipitação. O modelo calcula fluxos de calor, temperaturas e umidades do solo. O cálculo da evapotranspiração utiliza parâmetros puramente físicos, pois havia apenas interesse na liberação de água para evapotranspiração. Adicionalmente foi acoplado o módulo A-gs proposto por Jacobs (1994) para descrever os processos fisiológicos na escala das folhas, levando em consideração a assimilação líquida de gás carbônico pela vegetação. Este novo modelo denominado de ISBA-A-gs, teve ainda nesta pesquisa módulos inseridos para o cálculo da respiração noturna da vegetação e estresse hídrico no solo. O modelo foi calibrado, utilizando-se duas séries de dados robustas de medições de campo no estado do Paraná e aplicado posteriormente com sucesso em uma região na Argentina onde existem dados do fluxo de CO2 medido sobre uma plantação de soja.

Abstract: In this dissertation we implement a model to calculate the carbon dioxide flux in a soybean culture, using a modified version of the surface-vegetation-atmosphere transfer model (SVAT) ISBA (Noilhan e Planton, 1989). The model consists of a six ordinary differential equations for the surface temperature, temperature of root soil layer, moisture of soil surface, moisture of root soil layer, moisture of the subroot soil layer. and moisture retained on the vegetation canopy, and it is forced by air temperature, solar radiation, air relative humidity, wind speed and precipitation. As in the original ISBA the model also predicts heat and moisture fluxes. While the original ISBA computes evapotranspiration with purely physical terms, the present model couples ISBA with the module A-gs proposed by Jacobs (1994) to describe the physiological processes in the leaves, taking into account the net assimilation of carbon dioxide by vegetation. This new model called ISBA-A-gs is similar to Calvet et al. (1998), with the inclusion of several improvements. The model was calibrated using two data series of measurements made in the state of Paraná and was successfully applied to a soybean field in Argentina where comparisons with the CO2 fluxes were made.