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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE FLORESTAS
CURSO DE ENGENHARIA FLORESTAL
Título:
INTERCEPTAÇÃO VERTICAL NA SERRA DO MAR, NOVA FRIBURGO – RJ.
ALUNO: RAFAEL SILVA BARBOZA
ORIENTADOR: RICARDO VALCARCEL
SEROPÉDICA Novembro de 2004
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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE FLORESTAS
CURSO DE ENGENHARIA FLORESTAL
INTERCEPTAÇÃO VERTICAL NA SERRA DO MAR, NOVA FRIBURGO – RJ.
ALUNO: RAFAEL SILVA BARBOZA
ORIENTADOR: RICARDO VALCARCEL
SEROPÉDICA
Novembro de 2004
Monografia apresentada ao Departamento de Ciências Ambientais do Instituto de Florestas da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos para obtenção do título de Engenheiro Florestal.
iii
Seropédica, 10 de novembro de 2004.
BANCA EXAMINADORA
Profº Dr. Ricardo Valcarcel / UFRuralRJ (orientador)
Dr. Jorge Luiz Pimenta Mello Prof. UFRRJ/IT-Depto Hidráulica e Hidrologia
Esp. Marco Antônio Rodrigues da Silva Prof. /UFRRJ/IF-DCA
Suplente Eng. Florestal Alexandre Chaboudt Borges.
Avaliado em ____/____/_____
Nota Final: ( ) _________
iv
AGRADECIMENTOS:
A minha mãe Anna, meu pai João, meu irmão André e minhas
queridas irmãs Ana Paula e Juliana, em reconhecimento ao
suporte familiar que me foi dado desde o meu primeiro dia
neste planeta. Ainda sim agradeço a minha amada Julia, que deu
todo o apoio possível para a realização deste trabalho até nos
momentos mais difíceis da minha vida acadêmica. A meus
sobrinhos Felipe e Frederico. Meus avós Luciano e Luzia e
todos seus filhos netos e bisnetos que constituem uma família
extraordinária.
Ao Alexandre, que por meio das trocas de idéias sobre
assuntos relacionados ao tema deu o “start” para o
desenvolvimento e conclusão deste trabalho deste trabalho. Ao
Guilherme “Cabelo”, Cleanto e toda a galera da escalada, onde
compartilhei as vias de escala da “Pedreira da Rural”, uma
forma de válvula de escape nos momentos mais estressantes da
vida acadêmica.
Ao Laboratório de Manejo de bacias Hidrográficas e a toda
equipe pelas discussões e sugestões enriquecedoras e ao
professor Ricardo pelo suporte, paciência e cautela em que
passou de sua experiência, orientação e conhecimento, sem
duvida é um exemplo a ser seguido.
A toda equipe do SBT que acreditou na pesquisa durante a
fase experimental e principalmente pelo suporte a abrigo nos
dias de chuvas, tempestades de raios e ventos.
E ainda a todos os meus amigos e companheiros da vida, que
seria difícil lembrar de todos os nomes neste momento, porém
agradeço a todos do fundo do meu coração.
v
Aos meus pais que ajudaram na construção de minha trajetória, desde o momento em que confiaram, acreditaram e investiram em meu futuro. E a cada dia agradeço a compreensão mesmo nos momentos de maior dificuldade.
Dedico
vi
RESUMO:
As florestas de terras altas das bacias da Serra do Mar
têm serviços ambientais ainda não claramente definidos e o
entendimento destes implicará em soluções para os problemas
relacionados à qualidade e quantidade de água, já que este
processo (interceptação Vertical) é um dos componentes do
ciclo hidrológico. O experimento foi desenvolvido entre os
divisores das bacias do rio Cachoeiras de Macacu (vertente
Atlântica) e Bengala (bacia do rio Paraíba do Sul), na encosta
da Serra do Mar do Rio de Janeiro, no período de dezembro de
2003 a janeiro de 2004. A área se encontra a 1600 m de
altitude, pertence a Área de Proteção Ambiental - APA do Pico
do Caledônia e Parque Estadual de Três Picos no município de
Nova Friburgo-RJ. Foram instalados um pluviômetro e um
interceptador em local aberto, a uma altitude de 1600m.
Durante 31 dias de coleta, quantificou-se a precipitação total
e interceptação vertical (IV), correspondendo a 786,23mm
(25,36mm/dia) e 68,71mm (2,21mm/dia), respectivamente. Por
meio de 5 pluviômetros instalados no interior da floresta e um
pluviômetro em local aberto, foram quantificadas as parcelas
de água de chuva referentes à perda por interceptação (IC) e
precipitação interna (PI), correspondendo, em média, a 25,46%
e 125,66% da precipitação externa total (PE) respectivamente.
Estes valores mostram que a quantificação do mecanismo de IV é
um importante indicador da interação dos processos climáticos
e ecológicos, que acabam por influenciar no balanço hídrico da
região, e que a cobertura florestal propicia um adicional de
umidade quando localizada em regiões com forte interceptação
da bacia aérea.
Palavras-chave: Interceptação, balanço hídrico, precipitação,
floresta de altitude, perda por interceptação e precipitação
interna.
vii
ABSTRACT:
The forests of the high areas of the Serra do Mar basins have
environmental services not clearly defined. The study was
developed between December of 2003 and January of 2004, in a
part of the Serra do Mar located in Rio de Janeiro and
pertaining to Pico do Caledônia Environmental Protection Area
and to State Park of Três Picos in Nova Friburgo-RJ. Were
installed a pluviometer and a intercepter at the forest
outside, at a altitude of 1600m. During 31 days of collection,
was determined the total rainfall and Vertical Interception
(VI), corresponding to 786,23mm (25,36mm/day) and 68,71mm
(2,21mm/day), respectively. By using 5 pluviometers installed
at the forest inside, and one pluviometer set at the forest
outside was determined how much rain´s water were lost through
interception and throughfall. Corresponding on average –
25,46%, 125,66% of the total external precipitation verified
in the period. Proofing that the mechanism quantity of VI is
an important indicator of the climatic and ecologic process
interaction, that have an influence on the water balance of
the region. Indicate that the florestal covering located at
regions with strong interception of the air basin promotes an
increase of the humidity.
Key words: Interception, water balance, precipitation, through
interception and throughfall.
viii
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO .....................................................................................................................1
2. OBJETIVOS ........................................................................................................................ 5
3. JUSTIFICATIVA ..............................................................................................................5
4. MATERIAL E MÉTODOS ..................................................................................................6
4.1. Área de estudo: ................................................................................................ 6
4.2. Interceptação Vertical (IV): .................................................................7
4.3. Análise estatística: .................................................................................. 10
4.4. Análise florística e fitossociológica: ....................................... 11
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ...................................................................................... 13
5.1. Composição Florística ................................................................................ 13
5.2. Parâmetros fitossociológicos ............................................................... 13
5.3.Estrutura da Floresta .................................................................................. 14
5.4. Interceptação pelas copas e precipitação interna ............... 15
5.5. Interceptação Vertical .............................................................................. 29
6. CONCLUSÕES ................................................................................................................... 38
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................. 40
8.ANEXOS: ............................................................................................................................. 42
1. INTRODUÇÃO
A água é um recurso natural essencial à vida, matéria
prima essencial às comunidades terrestres, onde, por meio do
ciclo hidrológico, ela é disponibilizada e renovada para
manutenção das diferentes formas vivas que compõem a biosfera
(VALCARCEL, 1982; OTTONI-NETTO, 1993). Ela é encontrada em
três estados - líquido, sólido e gasoso.
O ciclo hidrológico é constituído por um conjunto de fases
e meios por meio dos quais a água circula pela natureza. A
radiação propicia a evaporação da água da superfície dos
lagos, rios, açudes e oceanos. A atmosfera recebe também
quantidades consideráveis de água em forma de vapor por meio
da transpiração vegetal e da evaporação do solo (SATTERLUND,
1972; CESAR, 1994).
As precipitações orográficas decorrem do choque das massas
de ar úmidas com barreiras físicas (Serra do Mar), que
promovem sua ascensão, resfriamento e posterior precipitação
(FIDERJ, 1978; NIMER, 1979).
O Oceano Atlântico funciona como regulador térmico do
continente, fornecendo chuvas, umidade e reduzindo a
temperatura. Isto ocorre no estado do Rio de Janeiro devido a
sua posição geográfica, que devido a exposição encontra-se
sujeito aos efeitos da circulação atmosférica e movimentos de
entrada de frentes frias.
O estado do Rio de Janeiro está submetido, principalmente
nos meses de outubro a março, aos ventos de direção Sudoeste e
Nordeste. Neste período, há na Região Sudeste, acentuada
elevação das temperaturas diárias e precipitações abundantes,
(FIDERJ, 1978; NIMER, 1979).
A região de Nova Friburgo tem estes efeitos
potencializados pela orientação da cadeia de montanhas que
compõem a Serra do Mar e seus efeitos orográficos. Observa-se
2
uma umidade relativa do ar elevada e índices pluviométricos
que variam de 1900mm a mais de 2100mm, evidenciando a
influência do mar no clima regional.
A orientação e exposição do relevo são fatores
fundamentais da distribuição espacial da pluviosidade,
ocorrendo a maior concentração na região centro-sul fluminense
(FIDERJ, 1975). NIMER (1979) relatou que a taxa de
precipitação cresce na proporção direta da altitude.
A cadeia de montanhas da Serra do Mar atua como uma
barreira aos sistemas de circulação atmosférica e às
penetrações das massas de ar úmidas que sopram do oceano
(NIMER, 1979). O vapor d’água se condensa, formando as chuvas
orográficas e nevoeiros, que mantêm a região úmida o
suficiente para a manutenção da floresta (MARCONDES, 1996).
O efeito da floresta sobre a precipitação pluviométrica
determina a estabilidade do ciclo hidrológico em uma
microbacia (MOLCHANOV, 1971; SATTERLUND, 1972; CESAR, 1994).
A interceptação é a quantidade de chuva retida na
cobertura florestal que regressa a atmosfera (LIMA, 1986),
porém ela tem outros significados hidrológicos, como: reduzir
a intensidade da chuva, favorecer a infiltração, recarga do
lençol freático, além de funcionar como um provedor adicional
de umidade quando localizada em regiões com forte
interceptação da bacia aérea (VALCARCEL, 1982).
A interceptação é definida como um obstáculo ao acesso da
água da chuva ao solo, onde a vegetação impede a sua livre
passagem e facilita o retorno da água a atmosfera pela
evaporação.
A interceptação vertical é a condensação de vapor
atmosférico interceptado e condensado sob as florestas mesmo
nos dias de chuva, também conhecida como chuva oculta.
A cobertura florestal intercepta as gotas de chuva,
promovendo o seu fracionamento, que depende das
3
características do dossel (ASTON, 1979). SINGH (1987) menciona
que as características climatológicas locais, no que diz
respeito principalmente à velocidade e direção do vento, além
de umidade relativa, interferem diretamente no volume de chuva
interceptado pelo dossel e fundamentalmente do estágio de
desenvolvimento da vegetação.
LAMPRECHT (1990) afirma que a floresta possui efeito de
frenagem sobre as correntes de ar. No caso, da região em
estudo, a vegetação funciona como uma malha de obstrução aos
ventos úmidos oriundos da circulação atmosférica do Atlântico.
LIMA (1986) mencionou a importância das condições
meteorológicas sobre as perdas por interceptação, observando
que a ocorrência de vento durante e após a chuva tem
influência direta na evaporação de água interceptada pelo
dossel, afetando assim a precipitação interna. Entretanto, o
efeito real do vento sobre a perda por interceptação é função
de outros fatores tais como: sua velocidade, a umidade
relativa do ar, a duração e intensidade de chuva.
A direção do vento, proveniente de frente fria (ventos
úmidos), favorece a precipitação interna ou Interceptação
Vertical.
LLOYD et al. (1988), NALON & VELLARDI (1993), LIMA (1986)
verificaram que em um período caracterizado por apresentar
baixos valores de precipitação, registrou-se a menor taxa de
precipitação interna e conseqüentemente maior taxa de
interceptação pelo dossel. Da mesma forma, HUBER & OYARZÚM
(1992) determinaram que os valores relativos da interceptação
pelo dossel são inversamente proporcionais às alturas de
precipitações incidentes e que, à medida que aumenta a
intensidade das precipitações, diminui o tempo do início do
escoamento pelo tronco.
Segundo CASTRO et al. (1983), chuvas de grande
intensidade dificultam o escoamento pelo tronco, provavelmente
4
devido às árvores encontrarem-se saturadas, favorecendo a
distribuição de chuva via precipitação interna.
JOHNSON (1990) explicou a variabilidade espacial da
precipitação interna como conseqüência da distância entre os
ramos das árvores e a densidade da cobertura acima dos
pluviômetros.
Percentualmente, o escoamento pelo tronco pode ser
considerado de pouca importância quando comparado ao pequeno
montante atingido pela precipitação interna (VALCARCEL, 1982;
LLOYD et al., 1988; JOHNSON, 1990).
VALCARCEL (1982), ao estudar o balanço hídrico nos Andes
Venezuelanos observou que na produção de água de uma bacia, a
vegetação proporciona uma perda do sistema. Se a bacia se
encontra em áreas de condensação, a floresta pode funcionar
como um condensador de umidade aumentando a precipitação
total.
Este trabalho avalia a importância da floresta nas regiões
altas das bacias da serra do Mar. Os ventos úmidos combinados
com os efeitos da declividade e rugosidade das encostas têm
papel fundamental na Interceptação Vertical.
A quantificação do mecanismo e magnitudes da
Interceptação Vertical podem-se constituir em um instrumento
de planejamento capaz de incorporar os efeitos dos processos
climáticos e ecológicos, que influenciam o balanço hídrico das
microbacias.
5
2. OBJETIVOS
Avaliar a interceptação vertical em floresta de altitude
em área de domínio ecológico da Mata Atlântica: Floresta
Ombrófila Densa Montana. A área encontra-se sobre influencia
da bacia aérea da calha do rio Cachoeiras de Macacu e é
responsável pelo abastecimento de parte da cidade de Nova
Friburgo, RJ.
Objetivos específicos
• Avaliar a Interceptação Vertical na garganta da bacia
aérea; e
• Determinar a variação da Interceptação Vertical dentro
dos ecossistemas florestais;
3. JUSTIFICATIVA
A cobertura florestal possui uma forte relação com o ciclo
hidrológico de uma bacia hidrográfica, interferindo no
movimento da água em vários compartimentos do sistema,
inclusive para a atmosfera e os rios. Deste modo, a
quantificação da precipitação e da interceptação vertical pode
influenciar processos hidrológicos, que nas regiões produtoras
de água, tem significados e importâncias diferenciadas, uma
vez que estas regiões são responsáveis pelo abastecimento.
Pode-se dizer que a água é matéria prima fundamental para
as comunidades humanas e para a própria sobrevivência do
planeta. Entretanto, pesquisas relacionadas à produção de água
e as funções da floresta neste processo, são importantes para
o abastecimento da região e para o manejo de suas bacias
hidrográficas, pois as florestas altas das bacias da Serra do
Mar têm serviços ambientais ainda não claramente definidos; o
entendimento destes implicará em soluções para os problemas
relacionados à qualidade e quantidade de água, já que este
6
processo (interceptação Vertical) é um dos componentes do
ciclo hidrológico.
Contudo, as bacias com cobertura florestal intacta,
caracterizam ecossistemas naturais ajustados evolutivamente e
com fluxos de energia que precisam ser conhecidos, como
elemento de comparação com áreas antropizadas, uma vez que se
podem comparar forma e funções dos ecossistemas.
4. MATERIAL E MÉTODOS
4.1. Área de estudo:
O experimento foi desenvolvido entre os divisores das
bacias do rio Cachoeiras de Macacu (vertente Atlântica) e
Bengala (bacia do rio Paraíba do Sul), na encosta da Serra do
Mar do Rio de Janeiro. A área se encontra a 1600 m de altitude
(Figura 01).
Figura 01: Município de Nova Friburgo-RJ.
O local pertence a Área de Proteção Ambiental – APA do
Pico do Caledônia e Parque Estadual dos Três Picos, no
município de Nova Friburgo – RJ, e está localizado entre as
coordenadas geográficas 24° e 26°S e 50° e 52°W.
O relevo é irregular formando uma paisagem declivosa com
as montanhas da Serra do Mar.
7
A cobertura florestal constitui-se em Floresta Ombrófila
Densa Montana com transposição para campos de altitude(IBGE,
1991). As plântulas, epífitas e lianas são abundantes, assim
como, a ocorrência de bambus e palmeiras (LIMA & GUEDES-BRUNI,
1997).
A microbacia encontra-se entre os Pico da Pedra K2 (1.750
m) e Caledônia (2.252 m), tem área (300 ha), perímetro (9,4
km) e comprimento (3,05 km) com vegetação e parcelamento
parcial dos terrenos. Apresenta rios de 2ª ordem, índices de
compacidade (1,52), circularidade (0,32) conformando aspecto
alongado. O tempo de concentração (1 h; 38 m) e deflúvio médio
mínimo anual de 20 l.s-1 (C.A.E.N.F 2004 comunicação pessoal),
enfatizam a importância para a região.
Apresenta vales encaixados na encosta localizada na
vertente Sul do maciço rochoso da Serra do Mar, proporcionando
a passagem turbulenta das massas de ar úmida via bacia aérea.
A região objeto de estudo não possui estação
meteorológica, por isso tomou-se como base observações de
campo, principalmente quanto às informações de vento.
O estudo foi desenvolvido entre dezembro de 2003 e janeiro
de 2004, período considerado chuvoso na região.
4.2. Interceptação Vertical (IV):
A interceptação vertical (IV) foi determinada com
interceptador de neblina (pluviômetro dotado de haletas)
Figura 02. A precipitação externa (PE) foi determinada com
pluviômetro instalado em local aberto, distantes 50 m da
cobertura vegetal.
O local onde os mesmos foram alocados foi definido a
partir de um levantamento do perfil topográfico da área de
estudo, com o uso de carta topográfica (Figura 03).
8
H1
H2
Figura 02: Interceptador (54,1 cm2) usado para medição de interceptação vertical – área das haletas (H1: 1000,00 cm2); altura do pluviômetro (H2).
O interceptador capta a precipitação que incide
diretamente sobre sua superfície de captação, assim como o
volume de vapor de água que se desloca lateralmente e é
interceptado pela área das haletas, condensado a partir do
choque da massa de ar úmido com as paletas e drenado para o
seu interior.
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
050010001500200025003000
metros
Alt
itu
de
(m
etr
os
)
Figura 03: Perfil topográfico da área de estudo. Em destaque tem-se a localização do pluviômetro externo e o interceptador.
9
Para a análise da interceptação vertical, foi utilizada a
precipitação do pluviômetro externo (PE), considerado
testemunha, uma vez que é a base para se determinar o quanto à
área de interceptação contribuiu.
A precipitação externa (PE) foi determinada com
pluviômetro (54,1 cm2), instalado em local aberto, distante 50
m da cobertura vegetal. A precipitação dentro da floresta (PI)
foi medida por meio de cinco pluviômetros, dispostos 25 metros
entre si.
O PE foi utilizado como testemunha da precipitação total.
As coletas foram realizadas as 9:00h com periodicidade
diária, entre 18 de dezembro de 2003 a 17 de janeiro de 2004.
Interceptação Vertical:
A interceptação vertical (IV) foi calculada a partir da
diferença entre os volumes de chuva colhida pelo PE e o
interceptador (Fórmula 01).
PeInIV −= (1)
Em que:
IV = Interceptação vertical (mm.m-2) In = Quantidade total de chuva (mm.m-2) coletada pelo
interceptador; e PE = Precipitação total (mm.m-2) coletada do pluviômetro
testemunha.
Interceptação pelas copas:
A interceptação foi calculada a partir da diferença entre
os volumes de chuva colhida fora e dentro da floresta (Fórmula
02).
PIPEIC −= (2)
Em que:
IC = Interceptação pelas copas (mm.m-2) PE = Precipitação total externa (mm.m-2); e
10
PI = Precipitação interna (mm.m-2)
Os valores de escoamento pelo tronco variam entre 1% - 2%
da precipitação total (PE) (VALCARCEL, 1982), motivo pelo qual
não foram colhidos.
4.3. Análise estatística:
Foram realizadas regressões simples entre a precipitação
total (variável independente) e a interceptação vertical
(variável dependente) formula 03, determinando-se os ajustes e
tendências.
bXiaY += (3)
Em que:
Y=IV(mm) a=Coeficiente da reta b=Coeficiente angular Xi=PE (mm)
Os coeficientes de determinação (R2) foram testados por
meio da análise de variância e as análises realizadas através
do programa Statistica versão 5.0.
Foram realizadas regressões simples entre a precipitação
total externa (variável independente) e as precipitações
internas (variável dependente) fórmula 4, determinando-se os
ajustes e tendências.
bXiaY += (4)
Em que:
Y=PI(mm) a=Coeficiente da reta b=Coeficiente angular Xi=PE (mm)
Os coeficientes de determinação (R2) foram testados por
meio da análise de variância. Os dados tiveram suas
normalidades testadas por pluviômetro, pelo teste de
11
Kolmogorov-Smirnov e Liliefors no programa Statistica versão
5.0, todos apresentando distribuição normal ao nível de 1% de
significância. A partir daí realizou-se um teste “t” para
comparar os pluviômetros internos entre si e com o externo.
Desta forma, determinou-se o quanto que a precipitação total
influência na interceptação vertical e na precipitação
interna, e a importância da cobertura florestal neste
processo.
4.4. Análise florística e fitossociológica:
Realizou-se levantamento em transecto de 100m de
comprimento no sentido do escoamento das águas e por 4 metros
laterais, totalizando 400 m2, procedendo-se o censo, para
realizar o perfil diagrama da floresta (estrutura vertical).
Os dados levantados para árvores cuja altura foram
superiores a 1,50m foram: espécie, distância da linha central
do transecto, altura total, DAP (cm), altura do primeiro ramo
da copa e diâmetro da copa.
A composição florística da área foi determinada a partir
do ponto por quadrante, onde levantou-se: composição
florística (morfoespécies), distância entre ponto e planta,
diâmetro da árvore (DAP), altura do fuste e da copa.
Segundo MARTINS (1993), no método de pontos por
quadrantes, a área de amostragem é variada, mas o número de
indivíduos amostrados é constante em cada classe considerada.
Este método consiste na marcação de pontos ao longo de um
trecho da floresta, onde a unidade de amostragem é constituída
pelo ponto no centro dos quatro quadrantes. Foram então
retiradas às medidas de cada árvore por quadrante mais próxima
do centro. A inclusão foi efetuada a partir da altura (acima
de 1,5 m). Além de serem registradas o diâmetro e as alturas
do início e do final da copa da árvore mais próxima em cada
12
quadrante, foram mensurados também à distância do ponto ao
segmento do tronco mais próximo.
Os pontos de amostragem foram dispostos em linha e
eqüidistante 5 m entre si. A orientação dos quadrantes foi
perpendicular à linha de amostragem (Figura 04), como
utilizado por MARTINS (1993). Em cada quadrante qualificou-se
um indivíduo com altura > 1,5m; palmeiras e pteridófitas
também foram considerados. Foram calculados os seguintes
parâmetros: índices de Shannon e Weaver, Coeficiente de mistura
de Jentscht (QM), índice de valor de importância das
morfoespécies.
Figura 04: Diagrama esquemático da aplicação do método de pontos por quadrante. O índice do valor de importância (IVI), foi calculado em
função da densidade, dominância e freqüência relativas das
morfoespécies.
Árvores (Altura > 1,5m)
Distância ponto-planta
5m
13
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1. Composição Florística
Nos 20 pontos amostrados foram registrados 80 indivíduos,
sendo 35 árvores da morfoespécie A, 17 da morfoespécie B, 18
arbustos da morfoespécie C, 9 da morfoespécie E (palmeiras) e
1 da morfoespécie H (pteridófitas), Tabela 1.
Tabela 01: Morfoespécies com os respectivos parâmetros fitossociológicos, floresta de altitude, Nova Friburgo-RJ. Morfoespécies Ni AB DR Dom. A Dom.R FA FR IVI
A 35 1,4488 43,75 36,22 90,86 0,80 32,65 167,26 B 17 0,0934 21,25 2,33 5,86 0,60 24,49 51,59 C 18 0,0339 22,50 0,85 2,13 0,65 26,53 51,16 E 9 0,0153 11,25 0,38 0,96 0,35 14,29 26,49 H 1 0,0032 1,25 0,08 0,20 0,05 2,04 3,49
Total 80 1,5945 100 39,86 100 2,45 100 300
5.2. Parâmetros fitossociológicos
Na Tabela 1 são apresentados os índices referentes a cada
morfoespécie amostrada. O índice do valor de importância
(IVI), variou de 167,26% a 3,49%, valores considerados altos
quando comparado ao trabalho realizado por GRADISK (2004).
A morfoespécie que apresentou maior Densidade relativa
(43,75%), Freqüência relativa (32,65%) e Dominância relativa
(90,86%), foi a espécie “A” que apresentou maior número de
indivíduos (35), assim como, maior quantidade de indivíduos e
a maior área basal. A morfoespécie “B” foi a que teve o
segundo maior IVI (51,59), apresentando uma densidade relativa
de 21,25%, freqüência relativa de 24,49 %, e dominância
relativa de 5,86%, tendo sido encontrados 17 indivíduos. Esta
floresta encontra-se provavelmente em estágio sucessional
avançado, o que pode ser explicado devido à existência de
espécies tardias.
14
O índice de diversidade de Shannon e Weaver calculado para
esta floresta foi de 1,32, este índice fornece uma indicação
da diversidade de espécies. O coeficiente de mistura de
Jentscht foi de 0,05, expressando a relação entre o número de
morfoespécies e o número total de plantas que ocorrem em uma
comunidade. Os Valores dos índices acima são altos quando
comparados com outros estudos similares feitos em locais mais
alterados.
5.3.Estrutura da Floresta
A distribuição dos 80 indivíduos amostrados em classes de
diâmetro (DAP) apresenta diâmetro médio entre as morfoespécies
de 15,93cm (Tabela 02).
Tabela 02: Distribuição dos indivíduos em classes de DAP, floresta de altitude, Nova Friburgo-RJ. Número da
classe
Intervalo de classe (cm)
Número de
indivíduos %
1 0,30-4,99 19 23,75 2 5,00-9,99 32 40,00 3 10,00-14,99 12 15,00 4 15,00-19,99 8 10,00 5 20,00-29,99 2 2,50 6 30,00-39,99 3 3,75 7 40,00-70,00 4 5,00
TOTAIS 80 100
Dezenove (23,75%) árvores apresentaram DAP inferior a 5cm;
com diâmetro superior a 40cm encontrou-se quatro (5%) árvores.
A área basal calculada para os 80 indivíduos foi de
1,5945m2. A área basal de todas as espécies é apresentada na
Tabela 1 e a média encontrada foi de 0,0199m2/indivíduo.
Extrapolando tal valor médio para os 2000indiv./ha (DTA), tem-
se uma estimativa de 39,8m2/ha de área basal.
15
A distribuição das 80 árvores em classes de alturas do
fuste e da copa é apresentada na Tabela 3. A altura média
estimada foi de 9,07m.
Tabela 03: Distribuição das árvores em classes de altura, floresta de altitude, Nova Friburgo.
Número
da classe Intervalo de classe
(m) Número
De indivíduos %
1 0,1 - 5,0 25 31,25 2 5,1 – 10,0 26 32,50 3 10,1 – 15,0 18 22,50 4 15,1 – 20,0 11 13,75
TOTAIS 80 100
Vinte e cinco (31,25%) árvores se apresentaram com altura
inferior a 5,1m; com altura superior a 15,1m foram mensuradas
onze árvores (13,75%).
5.4. Interceptação pelas copas e precipitação interna
Os dados obtidos de precipitação interna (PI) e
precipitação total externa (PE), referente a 31 medições
diárias, mostram que o período foi excepcional na região, onde
as chuvas apresentaram um comportamento médio de 25,36mm/dia
(PE) e 31,96mm/dia (PI).
Na Tabela 04 são apresentados os valores de precipitação
interna e percentual de cada pluviômetro em relação ao
pluviômetro externo (Pe), Interceptação pelas copas (IC em
mm), além da altitude aproximada onde foram alocados.
16
Tabela 04: Valores e percentuais de precipitação externa total, interceptação vertical, interceptação pelas copas, precipitação interna e altitude de cada pluviômetro.
Precipitação Interceptação R2 b a Altitude
PE(mm) 786,20 0 - - - 1560 PL1(mm)
% 669,10 85,10
117,20 15,90
72,11 *
0,74 *
2,71 n.s.
1605
PL2(mm) %
743,50 94,60
42,73 5,40
67,58 *
0,84 *
2,64 n.s. 1620
PL3(mm) %
717,30 91,20
68,90 8,80
85,56 *
0,88 *
0,74 n.s.
1630
PL4(mm) %
976,20 124,20
-190,00 -24,20
88,17 *
1,07 *
4,31 n.s.
1640
PL5(mm) %
1833,40 233,20
-1047,20 -133,20
48,71 *
1,70 *
16,12 n.s. 1660
* significativos a 1% de probabilidade
A interceptação pelas copas (IC), resultado da diferença
entre a precipitação externa (PE) e precipitação interna (PI),
apresentaram perdas somente nos pluviômetros 1, 2 e 3. Os
valores de perdas são baixos quando comparados ao trabalho
realizado por VALCARCEL (1982), que encontrou 19% de
interceptação pela copa.
O PL4 (976 mm) e PL5 (1833 mm) resultam em valores de IC
negativos, ou seja, choveu mais no interior da floresta do que
na parte externa. Esta situação enfatiza o que foi observado
por LIMA (1981), onde a precipitação interna sob uma cobertura
florestal não pode ser considerada constante em locais de
características físicas e biológicas diferentes.
No pluviômetro 1 verificou-se que foram interceptados pela
copa (IC) 117,18 mm (15,9%) do total coletado, sendo o maior
valor encontrado, justamente onde a presença do sub bosque é
de mínima influência (Figura 6). Os PL2 e PL3, se comportaram
da mesma forma que o anterior, porém apresentando valores mais
baixos 5,4% e 8,8%, respectivamente, quando comparados ao
17
trabalho realizado por VALCARCEL (1982), que encontrou 19% de
interceptação pela copa. Entretanto, na área em que existe um
sub bosque mais denso (PL4 e PL5), observa-se que a
precipitação interna (Pi) foi superior a externa (PE).
De certa forma os dados apresentados demonstram que IC,
resultado da diferença entre PE e Pi, somente nos pluviômetros
1, 2 e 3 apresentaram valores de perdas. Os dados apresentados
pelos PL4 e PL5 resultam em valores negativos, ou seja, choveu
mais no interior da floresta do que na parte externa.
Durante o período que não esta chovendo, a elevada
altitude confere uma redução da temperatura no fim do dia,
reduzindo a capacidade de retenção de vapor d’água pela
atmosfera, ou seja, o ar fica saturado e a água no estado de
vapor retorna ao estado líquido (orvalho) (OTTONI NETTO,
1993). Existindo então uma maior superfície de contato, como é
o caso do sub-bosque maior a taxa de condensação (Figura 6). O
fenômeno da interceptação pela copa é inevitável de ocorrer em
qualquer ecossistema florestal, e nos referidos pluviômetros
onde os valores encontrados tenham sido superiores ao externo
(124,2% e 133,2%), indica outra entrada de água (energia) no
sistema. Havendo precipitação interna sem ocorrência de chuva,
a interceptação vertical (condensação de superfície) torna-se
essa entrada.
18
PE
Corte A A’
^
^^
^
^
^
A A’
Alt
itu
de
(m)
Figura 05: Perfil Diagrama da vegetação de altitude da serra do Mar, situado em encosta onde há interceptação de massas de ar úmida pela vegetação, que se apresentam de forma variada em função das variações altitudinais. Observa-se os pluviômetros internos e externos.
19
A tabela 05 apresenta valores que explicam as diferenças
encontradas no valor p, onde a hipótese testada determina
estatisticamente a diferença dos pluviômetros entre si.
Tabela 05: Valor p do Teste t para observações dependentes (correlatas).
PL1 PL2 PL3 PL4 PL5 PE
PL1 1,0000 0,2130 0,6191 0,0000 0,0001 0,1476
PL2 0,2130 1,0000 0,8202 0,0037 0,0001 0,6289 PL3 0,6291 0,8202 1,0000 0,0025 0,0009 0,2345
PL4 0,0000 0,0037 0,0025 1,0000 0,0012 0,0033 PL5 0,0001 0,0001 0,0009 0,0012 1,0000 0,0008
Os resultados referentes ao PL1, PL2, PL3 e PE, mostram
que estatisticamente eles são iguais, no entanto diferentes do
PL4 e PL5, sendo esta diferença significativa a menos de 1%. O
pluviômetro 4 apresenta um baixo valor p quando comparado aos
demais pluviômetros (PL1, PL2, PL3, PL5 e PE), mostrando que
também difere estatisticamente de todos. O mesmo foi observado
com o PL5, que difere de todos os outros a uma significância
de menos de 1%.
Observa-se que existe influência (fatores bióticos ou mesmo
pela diferença de altitude) na precipitação interna. A
diferença de altitude existente entre o PE e o PL5, é de
aproximadamente 100 metros, o que na teoria reduziria em
aproximadamente 1,0 °C a temperatura (NIMER, 1979, TARIFA,
s/d), favorecendo a condensação na superfície vegetal. Por
outro lado, nas formações serranas (como no caso a Serra do
Mar), observa-se nas mais elevadas altitudes, devido a baixa
temperatura e solos rasos, uma transposição lenta e gradual da
Floresta Ombrófila Densa Montana para Campos de Altitude, como
observado por LIMA & GUEDES-BRUNI (1997) na serra de Macaé de
20
Cima. Com isso cabe principalmente, ao fator biótico o aumento
da precipitação interna observada no experimento.
A Figura 06 mostra a diferença de precipitação entre os
respectivos pluviômetros dispostos a altitudes diferentes e
sob diferentes formas vegetais. Pode-se observar como as
alturas de chuvas referentes ao PL5 foi discrepante
relacionado aos demais.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
18/12/0
3
19/12/0
3
20/12/0
3
21/12/0
3
22/12/0
3
23/12/0
3
24/12/0
3
25/12/0
3
26/12/0
3
27/12/0
3
28/12/0
3
29/12/0
3
30/12/0
3
31/12/0
3
01/01/0
4
02/01/0
4
03/01/0
4
04/01/0
4
05/01/0
4
06/01/0
4
07/01/0
4
08/01/0
4
09/01/0
4
10/01/0
4
11/01/0
4
12/01/0
4
13/01/0
4
14/01/0
4
15/01/0
4
16/01/0
4
17/01/0
4
mm
/m2
PEPL1PL2PL3PL4PL5
Figura 06: Precipitação diária decorrente dos 31 dias de coleta referentes aos pluviômetros internos e o externo durante o período de dezembro de 2003 a janeiro de 2004.
Nos dias 22/12, 25/12/03 e 02/01 houve entrada de frente
fria (massa de ar úmido, proveniente de frentes polares),
justamente nos períodos onde as precipitações internas e
externas tiveram seus valores máximos que estão apresentados
na Tabela 06.
21
Tabela 06: Valores máximos de precipitação em milímetros de chuva (mm/m2) apresentados em cada pluviômetro interno nos respectivos dias de entrada de frente fria.
PE (mm)
PL1 (mm)
PL2 (mm)
PL3 (mm)
PL4 (mm)
PL5 (mm)
22/12/03 26,80 30,49 43,44 23,11 36,04 140,46
25/12/03 64,68 58,52 102,57 41,58 83,70 183,90
02/01/04 60,06 78,55 57,31 41,56 78,55 172,80
09/01/04 83,17 25,87 31,42 80,40 66,53 27,72
15/01/04 55,44 54,52 61,00 56,37 66,54 115,51
Do dia 09/01/04 ao dia 14/01/04, foram observados ventos
fortes de direção Nordeste conferindo-lhes características de
vento seco, e, nota-se que somente neste período a
precipitação interna referente aos PL4 (66,53 mm) e PL5 (27,72
mm) foi menor que a precipitação externa (PE) 83,17 mm. A
partir do dia 15/01/04 quando estes ventos cessaram, a taxa de
precipitação interna aumentou. Pode-se então constatar que
fatores climáticos como, velocidade do vento, umidade do ar,
intensidade e duração das chuvas, provocam alteração na
variável dependente precipitação interna (PI). O mesmo foi
observado por LIMA (1986), onde foi verificado que a
quantidade de água envolvida na precipitação interna e na
interceptação pelas copas são variáveis, dependendo de fatores
relacionados tanto com a vegetação quanto com as condições
climáticas nas quais a floresta está inserida.
Os dados obtidos pelos pluviômetros 4 e 5, mostram que
houve interceptações pelas copas (IC) com valores negativos
(Tabela 4), ou seja, precipitação interna maior que a
precipitação externa (IC= –190,00 mm e –1040,20 mm). Nota-se
então que outro tipo de evento ocorreu além da precipitação,
22
como comentado anteriormente e observado por meio do
interceptador (In), onde a umidade atmosférica pode ser
condensada possibilitando a obtenção da água líquida.
Segundo OTTONI NETTO (1993) a ação do orvalho,
precipitação que resulta da condensação da umidade do ar em
superfícies, tem especial significado para coberturas
florestais. E ainda, de acordo com o clima e as
características do meio-ambiente físico, a produtividade do
orvalho pode chegar a várias dezenas de milímetros ao ano,
sendo quanto maior o grau de umidade do ar e menor a
temperatura, maior a quantidade de orvalho. Desta maneira,
pode-se dizer que estes resultados de IC negativos são
oriundos da condensação das massas de ar úmido que resultaram
em eventos de precipitação interna mesmo durante os períodos
entre os intervalos de chuva. Isto se deve provavelmente à
presença do sub-bosque (Figura 6), gerando maior superfície de
contato, influenciando diretamente na interceptação vertical
da floresta. Contemplando os fundamentos ecológicos, onde os
ecossistemas em sua evolução buscam cada vez mais equilíbrio
para as suas funções, essa constatação pode ser considerada
como uma otimização do ambiente a um recurso oferecido, no
caso a água em forma de vapor.
No Chile, painéis de captura de nevoeiro (com área de
exposição igual a 100 m2) foram instalados no deserto do
Atacama, onde a produtividade era de 100 a 1000 litros de água
por dia, podendo abastecer pequenos grupos populacionais
(OTTONI NETTO 1993).
Na Figura 07 temos os dados diários de precipitação
interna incidente sobre o pluviômetro 4, 5 e interceptação
vertical referente ao interceptador. De certa forma a
interceptação vertical mostrou-se diferente à precipitação
interna no PL4 e PL5.
23
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
18/12/0
3
20/12/0
3
22/12/0
3
24/12/0
3
26/12/0
3
28/12/0
3
30/12/0
3
01/01/0
4
03/01/0
4
05/01/0
4
07/01/0
4
09/01/0
4
11/01/0
4
13/01/0
4
15/01/0
4
17/01/0
4
Pi(
mm
/m2
)
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
IV(m
m/m
2)
PL4
PL5
IV
Figura 07: Dados diários referentes a precipitação externa (PL4), (PL5) e interceptação vertical (IV) compreendidos no período de 18/12/03 a 17/01/04.
Observa-se no período marcado por ventos fortes que
compreende os dias 09/01 a 15/01/04, a taxa de precipitação
interna no PL4 foi diferente à taxa da interceptação vertical,
o mesmo é observado em relação ao PL5, sendo que neste
pluviômetro a IV mostrou-se ainda menor pelo fato de se
encontrar em maior altitude. Esta variação pode ser devida a
ação dos ventos que evapora a água acumulada na superfície das
folhas e troncos que estão principalmente na posição
horizontal. Nota-se então, que a partir do período em que a
velocidade do vento diminui (15/01) aumenta a taxa de
precipitação interna via interceptação vertical da bacia
aérea.
Os coeficientes de regressão múltiplos (R2), angular (b) e
da reta (a ou interseção), foram testados pela análise de sua
variância.
24
Tabela 07: Grau de liberdade, coeficiente de regressão múltiplo (R2), coeficiente angular e coeficiente da reta referentes às Regressões I, II, III, IV e V e suas respectivas significância.
Regr. I Regr. II Regr. III Regr. IV Regr. V
G.L 30 30 30 30 30
R2 0,7211* 0,6758* 0,8556* 0,8817* 0,4871*
b 0,7444* 0,8460* 0,8830* 1,0710* 1,6964*
a 2,7120 2,6384 0,7416 4,3132 16,1163
* significativos a 1% de probabilidade
Com os graus de liberdade utilizados, todas as regressões
se apresentaram significativas a 1%, sendo que a regressão IV
resultou no maior coeficiente de determinação (R2) e a
regressão V foi a que resultou no menor R2.
As Figuras 8, 9, 10, 11 e 12 foram obtidas pela relação
entre os valores individuais da precipitação interna com a
precipitação total, em milímetros de chuva. De acordo com a
reta de regressão apresentada na Figura 9, constatou-se, por
meio do coeficiente de determinação, que cerca de 72,11% da
precipitação interna pode ser explicada pela precipitação
total. As demais regressões apresentaram valores de 67,58%,
85,56%, 88,17% e 48,71%,respectivamente.
Estes valores podem ser considerados elevados quando
realizados com dados ambientais. Ao analisar a significância
dos coeficientes, observa-se que os coeficientes angulares
(b), que estão fornecendo um melhor ajuste ao modelo visto os
baixos valores p encontrados. Os coeficientes de Interseção
(a) apresentaram valores p elevados, indicando que não está
bem definido o ponto onde a reta criada pelo modelo irá
coincidir com o eixo y.
25
REGRESSÃO 1
y = 0,744x + 2,7117
R2 = 0,7211
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
0,00 20,00 40,00 60,00 80,00
EXTERNA
INTE
RN
A
Figura 8 – Reta de regressão dos valores da precipitação interna no pluviômetro 1, em função da externa.
REGRESSÃO 2
y = 0,8417x + 2,6384
R2 = 0,6758
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
0,00 20,00 40,00 60,00 80,00
EXTERNA
INTE
RN
A
Figura 9 - Reta de regressão dos valores da precipitação interna no pluviômetro 2, em função da precipitação externa.
26
REGRESSÃO 3
y = 0,8831x + 0,7417
R2 = 0,8556
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
0,00 20,00 40,00 60,00 80,00
EXTERNA
INTE
RN
A
Figura 10 - Reta de regressão dos valores da precipitação interna, em função da precipitação externa.
REGRESSÃO 4
y = 1,0716x + 4,3133
R2 = 0,8817
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
0,00 20,00 40,00 60,00 80,00
EXTERNA
INTE
RN
A
Figura 11 - Reta de regressão dos valores da precipitação interna no pluviômetro 4, em função da externa.
27
REGRESSÃO 5
y = 1,6965x + 16,116
R2 = 0,4871
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
0,00 20,00 40,00 60,00 80,00
EXTERNA
INTE
RN
A
Figura 12 - Reta de regressão dos valores da precipitação interna no pluviômetro 5, em função da externa.
De acordo com a reta de regressão apresentada na Figura
12, constatou-se, por meio do coeficiente de regressão
múltiplo R2, que 49% da precipitação interna no pluviômetro 5,
pode ser explicada pela variância da precipitação externa.
Pela análise estatística dos dados pode-se observar que os
F de significação resultantes, apresentaram-se baixos,
determinando que o modelo está bem ajustado. Pode-se afirmar
com menos de 1% de erro, que os valores de R2 podem ser
considerados corretos. O valor p determina a significância do
coeficiente angular(b) e da reta (a). O valor p do coeficiente
da reta (a), resultaram em valores que podem ser considerados
altos, ou seja, o ponto onde a reta criada pelo modelo
coincide com o eixo y não está bem definido. Os coeficientes
angulares (b) resultaram em valores p baixos, indicando que o
coeficiente angular está dando um melhor ajuste ao modelo
testado.
28
Em todas as regressões acima os coeficientes da reta
apresentaram-se elevados, determinando seu pouco ajuste no
modelo, propiciando um elevado erro. Apesar disso, os pontos
onde as retas criadas pelos modelos cruzaram o eixo y, se
mostraram positivos, ou seja, houve precipitação interna mesmo
quando os valores de precipitação externa foram iguais a zero.
Nota-se que a regressão IV e especialmente a V, resultaram em
coeficientes de reta maiores (4,3133 e 16,116) reforçando o
teste t realizado anteriormente, onde observou que a
precipitação no PL4 e PL5 foram diferentes entre si e dos
demais. Com isso, cabe principalmente às diferentes
características da vegetação e também ao aumento da altitude,
o maior valor encontrado de precipitação interna nos PL4 e
PL5.
No presente trabalho, verificaram-se resultados distintos
referentes à precipitação interna, principalmente no
pluviômetro (5) que se encontra em maior altitude e onde a
dominância do sub-bosque influencia diretamente na
distribuição da precipitação interna. Admite-se, portanto, que
a variação verificada seja decorrente da interferência de
outro fator como a característica da vegetação.
Constatou-se que houve maior correlação da precipitação
interna em função da precipitação externa (88%) no pluviômetro
4, sendo o menor valor encontrado referente ao pluviômetro 5,
justamente onde a correlação da precipitação interna em função
da precipitação total se encontra menor (48%).
A carência de estudos voltada para estas regiões, deixa
dúvidas sobre os serviços ambientais prestados por suas
florestas. E quando se pensa que nos ecossistemas florestais a
existência de um bolsão de umidade sob o dossel, diminui a
evaporação e aumenta a probabilidade de ocorrer a condensação
desse vapor d`água. Isso atrelado ao aumento da altitude com
29
conseqüente diminuição da temperatura e a transposição para
campos de altitude com aumento do sub-bosque acarreta em uma
importância cada vez maior da cobertura florestal na produção
de água. Esta hipótese ainda não esclarecida, mostra a
necessidade de estudos a serem feitos nesta região.
5.5. Interceptação Vertical
Foram obtidos dados de precipitação total e interceptação
vertical, referente a 31 medições diárias. Desta forma foi
determinado um modelo de regressão simples entre a variável
independente PE (precipitação total externa) e a variável
dependente IV.
Na figura 13 encontram-se os dados diários de precipitação
externa e interceptação vertical, que foram obtidos por meio
do interceptador e do pluviômetro alocados fora do domínio
florestal. Nota-se que na magnitude dos dados, a interceptação
vertical apresentou um comportamento semelhante à precipitação
externa.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
18/1
2/03
20/1
2/03
22/1
2/03
24/1
2/03
26/1
2/03
28/1
2/03
30/1
2/03
01/0
1/04
03/0
1/04
05/0
1/04
07/0
1/04
09/0
1/04
11/0
1/04
13/0
1/04
15/0
1/04
17/0
1/04
PE
mm
/m2
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
IVm
m/m
2
PE
IV
Figura 13: Dados diários referentes a precipitação externa (PE) e interceptação vertical (IV) compreendidos no período de 18/12/03 a 17/01/04.
30
Conforme a figura 13, pode-se observar que nos períodos
compreendidos entre as entradas de frente frias 25/12 a
29/12/03, 02/01 a 07/01/04 foram apresentados maiores valores
de interceptação vertical (IV). Da mesma forma que no período
compreendido entre 09/01/04 a 14/01/04, que foi marcado por
ventos fortes (como já citado anteriormente), a taxa de IV
apresentou-se menor que a taxa de precipitação. Resultado
semelhante ao observado nos pluviômetros internos 4 e 5.
Determinou-se então que através da interceptação vertical
medida pelo interceptador e a ocorrida na floresta, sofrem
influência semelhante aos ventos fortes e entrada de massas de
ar úmido. O vento acaba por aumentar a evaporação da água
interceptada pela copa, diminuindo a precipitação interna.
Os coeficientes de regressão múltiplos (R2), angular (a) e
da reta (b ou interseção), foram testados pela análise de sua
variância, estando os resultados na Tabela 08. A regressão 6
foi realizada com os dados brutos e a regressão 7 teve seus
dados transformados em logaritmo neperiano.
Tabela 08: Grau de liberdade, coeficiente de regressão múltiplo, coeficiente angular e coeficiente da reta, referente às Regressões 6 e 7, e suas respectivas significâncias.
Regr. 6 Regr. 7G.L. 30 30R2 0,6249* 0,7068*
Coef. ang. 0,0675* 0,6102*Coef. Reta 0,5051 1,0636*
*significativos a 1% de probabilidade
Com os graus de liberdade utilizados, as regressões se
apresentaram significativas a 1,00%, sendo que a regressão 7
resultou no maior coeficiente de determinação (R2).
31
A Figura 14, que representa a relação entre os valores da
precipitação total e interceptação vertical, resultou em um
coeficiente de determinação (R2) igual a 0,6249, ou seja, 62%
da variação na interceptação vertical pode ser explicada pela
variação da precipitação incidente. O erro relativamente
elevado apesar de significativo pode ser explicado por fatores
climáticos e até mesmo, fatores bióticos, como descritos
anteriormente.
y = 0,0675x + 0,5051
R2 = 0,6249
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00
Precipitação (mm/m2)
IV (
mm
/m2
)
Figura 14 – Reta de regressão entre os valores de interceptação vertical em função da precipitação externa.
32
y = 0,6102x - 1,0636R2 = 0,7098
-3,00
-2,00
-1,00
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
-4,00 -3,00 -2,00 -1,00 0,00 1,00 2,00 3,00
LN Precipitação (mm/m2)
LN
IV (
mm
/m2)
Figura 15 – Reta de regressão entre os valores de interceptação vertical em função da precipitação total entre os dados transformados em logaritmo neperiano.
A análise estatística dos dados resultou em um valor de F
de significação baixo, determinando que o modelo está bem
ajustado. Pode-se afirmar com menos de 1% de erro, que o valor
de R2 (0,6249) pode ser considerado correto. Por meio da
análise dos coeficientes de significância, onde o valor p
determina a significância do coeficiente angular (b) e do
coeficiente da reta (a), observou-se que o coeficiente da reta
(a) apresentou um valor p igual a 0,1653. Um valor que pode
ser considerado alto. Isto indica que o ponto onde a reta
coincide com o eixo y, não está bem definido, apresentando um
erro de 16,53%. O coeficiente angular resultou em um valor p
igual a 1,22171E-07, valor este que determina um melhor ajuste
ao modelo.
A Figura 15 representa a reta de regressão entre os
valores de interceptação vertical (IV) em função da
precipitação externa (PE), transformados em logaritmo
33
neperiano, que resultou em um coeficiente de determinação (R2)
igual a 0,7098, explicando que aproximadamente 71% da
interceptação vertical ocorre em função da variância
precipitação externa. Deve-se levar em consideração a época de
chuva, onde neste ano em especial precipitou uma quantidade
considerável em função das diversas frentes frias que vinham
da região sul.
A região encontra-se entre vales encaixados na encosta
localizada na vertente Sul do maciço rochoso da Serra do Mar,
proporcionando a passagem turbulenta das massas de ar úmida
via bacia aérea.
Por meio da Figura 16 (B) observa-se ascendência
orográfica dos ventos úmidos que se deslocam do oceano. Estes
ventos passam por vales encaixados e obstáculos verticais, que
promovem forte interceptação da bacia aérea, um adicional de
umidade para o sistema via interceptação vertical.
34
Pico do Caledônia2220m
Pico da pedra K21752m
Área de estudo1560m
Direção do fluxo da bacia aérea
Canal de drenagem
A)
B)
Figura 16: (A) Planta da bacia aérea e (B) Corte longitudinal (perfil) das entradas e saídas de massas de ar proveniente da evaporação do Oceano Atlântico e/ou frentes fria. Em destaque a área de estudo entre os divisores das bacias do rio Cachoeiras de Macacu (vertente Atlântica) e Bengala (bacia do rio Paraíba do Sul), Pico do Caledônia e Pico da Pedra K2.
35
Segundo FURIAN (1987), as massas de ar equatoriais e
tropicais imprimem uma dinâmica climática caracterizada por um
clima úmido, com fortes influências da altitude e dos efeitos
orográficos da Serra do Mar. A Figura 17 representa os valores
de interceptação vertical decorrentes destas influências, onde
em alguns dias a umidade levou a uma taxa de interceptação
vertical de mais de 30%, justamente nos dias de ocorrência de
frente fria.
10,47%
5,09%4,36%
12,72%
6,38%
4,53%
7,48%
10,22%
4,60%
31,42%
37,31%36,91%
13,38%
17,80%
9,43%
5,24%
15,71%
8,62%8,07%
9,73%
11,99%
3,61%
31,73%
20,95%
16,76%
6,98%
0,00%
5,00%
10,00%
15,00%
20,00%
25,00%
30,00%
35,00%
40,00%
18/12
/03
20/12
/03
22/12
/03
24/12
/03
26/12
/03
28/12
/03
30/12
/03
01/01
/04
03/01
/04
05/01
/04
07/01
/04
09/01
/04
11/01
/04
13/01
/04
15/01
/04
17/01
/04
Frente fria Frente fria
Frente fria
Ventosfortes
Figura 17: Interceptação vertical diária em percentual decorrente dos 31 dias de coleta referentes ao Interceptador (In) compreendidos durante o período de dezembro de 2003 a janeiro de 2004.
Por meio da Figura 17 pôde-se observar que os dias com
passagem de frente fria (em destaque) proporcionaram taxas de
interceptação vertical mais altas, já no período marcado por
ventos fortes a taxa de interceptação se manteve baixa, assim
como o observado nos pluviômetros 4 e 5 (Figura 8), onde foram
quantificadas taxas de interceptação vertical consideráveis.
Através dos dados obtidos, verificou-se resultado distinto
referentes à precipitação interna e interceptação vertical.
36
Logo se admite que a variação observada seja decorrente da
interferência de outros fatores, tais como: velocidade do
vento, características da vegetação, intensidade de chuva,
umidade relativa e intervalo entre chuvas. Segundo SINGH
(1987), essas diferenças mostram a influência particular de
cada ecossistema, onde o tipo de vegetação, características
climatológicas locais, no que diz respeito principalmente a
velocidade e direção do vento, além da umidade relativa,
interfere diretamente no volume precipitado internamente.
O processo de interceptação vertical apresentou-se
significativo a 1% de probabilidade, com correlação entre a
precipitação total e interceptação vertical de 70,98%. Assim,
a capacidade da floresta interceptar ventos úmidos funcionaria
no sentido de redistribuir mais lentamente a água da chuva
interceptada em direção ao solo, tendo como conseqüência uma
maior captação de água através da Bacia.
Os resultados de interceptação vertical (IV) demonstraram
que a contribuição do fluxo de água foi de 68,71mm (8,74% da
precipitação total) uma média de 2,21mm/dia, e, em quatro dias
as taxas de IV foram acima de 5mm/dia (Figura 16), indicando
que a interceptação vertical possui forte influência na
produção de água. A quantificação desse mecanismo é um
importante indicador da interação dos processos climáticos e
ecológicos, que acabam por influenciar o balanço hídrico.
A microbacia do estudo possui importância para o contexto
local por fornecer o mínimo de 20 litros de água por segundo
para a população durante todo o ano, o que significa
aproximadamente 630.720 m3 de água por ano (C.A.E.N.F.
comunicação pessoal). A vegetação exerce papel fundamental na
produção hídrica por regularizar o regime fluviométrico com
água de excelente qualidade, além de promover o aumento de
água no sistema através da interceptação vertical.
37
A interceptação vertical é de fato um dos componentes do
ciclo hidrológico, mas de certa forma as características da
vegetação e sua arquitetura de copa formam diferentes tipos de
anteparos (grau de entupimento de obstrução dos ventos)
(Lamprecht, 1990), que influenciam na infiltração da água no
solo via precipitação interna ou via escoamento pelo tronco,
conferindo ao ambiente florestal maior ou menor precipitação
interna. No entanto, este fenômeno só é constatado a altitudes
elevadas onde a temperatura, juntamente com a umidade do ar,
propicia a condensação de superfície, como foi visto
anteriormente. Cabe então o seguinte questionamento: a
intensidade de interceptação vertical quando há entrada de
frente fria é a mesma nas diferentes épocas do ano? Pois no
verão, as circulações atmosféricas do atlântico propiciam
elevadas taxas de precipitações. E no inverno, as baixas
temperaturas propiciam maiores taxas de condensação, nas
entradas de frente fria? Será que durante o ano pode-se ter
uma taxa constante de interceptação vertical?
Estas são perguntas ainda sem respostas, haja vista a
raridade de estudos sobre interceptação vertical.
Seria interessante o estudo da distribuição da
Interceptação Vertical ao longo das três zonas hidrogenéticas
de uma bacia hidrográfica, de forma a entender melhor os
mecanismos pelos quais as florestas administram os recursos
hídricos.
38
6. CONCLUSÕES
Para as condições climáticas e características vegetais em
que foi desenvolvido o experimento, e métodos utilizados, são
estabelecidas as seguintes conclusões:
A precipitação externa total influencia diretamente na
precipitação interna. Os resultados obtidos demonstram,
efetivamente, o relevante papel desenvolvido pela vegetação no
comportamento do ciclo hidrológico de tais ecossistemas. Onde
a cobertura florestal das encostas da serra do Mar voltadas
para o litoral, ou que sofrem influência direta ou indireta de
ventos úmidos, desempenham um papel fundamental para a
estabilidade e administração do ciclo hidrológico da região, o
que se reflete na quantidade e qualidade da água.
A ocorrência de frentes-frias ocasiona a elevação da
precipitação interna via interceptação vertical, com valores
que chegam a até 125% da precipitação total;
A ocorrência de ventos fortes, de acordo com as observações
de campo, influencia diretamente no volume de água precipitado
internamente;
As perdas por interceptação sofrem influência da altitude,
em função da temperatura e conseqüente orografia;
A precipitação total influencia diretamente a interceptação
vertical das massas de ar úmidas;
A ocorrência de frentes-frias ocasiona a elevação da
interceptação vertical;
A ocorrência de ventos fortes, de acordo com as observações
de campo, influencia diretamente no volume de água
interceptado verticalmente;
A interceptação vertical sofre influência da altitude, em
função da temperatura e conseqüente orografia;
A vegetação é fundamental na interceptação vertical;
39
As florestas que se encontram nas áreas de condensação da
Serra do Mar principalmente as que vertem para o Atlântico,
são fundamentais.
A contribuição do fluxo de água decorrente da interceptação
vertical média foi de 68,71mm (8,74%) uma média de 2,21mm/dia.
A quantificação do mecanismo de Interceptação Vertical é um
importante indicador da interação dos processos climáticos e
ecológicos, que acabam por influenciar o balanço hídrico.
40
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASTON, A. R. Rainfall interception by eight small trees. J. Hydrol. (Amst.), v.42, p.383-96, 1979.
CASTRO, P. S, VALENTE, O.F. COELHO, D. T., RAMALHO, R. S. Interceptação da chuva por mata secundária na região de Viçosa, MG. Rev. Árvore, v.7, p. 76-89, 1983.
CESAR, S. F. Ciclo hidrológico. 5º Curso internacional sobre manejo de bacias hidrográficas na área florestal, 1994. p. 203-212.
FIDERJ. Fundação de desenvolvimento econômico e social do Rio de Janeiro. Indicadores climatológicos do Estado do RJ, 156p. 1978.
FURIAN, S. M. Estudo geomorfológico do escoamento superficial em parcelas experimentais no Parque Estadual da Serra do Mar – Núcleo Cunha / SP. Um esboço metodológico. 1987. 187 p. Dissertação (Mestrado em Geografia). Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas, São Paulo.
GUERRA, A. J. T. CUNHA, S. B. Hidrologia de Encosta na Interface com a Geomorfologia. In: NETTO, A. L. C. Geomorfologia: uma atualização de bases e conceitos/organização. Rio de Janeiro. 1994.
HUBER, A. M., OYARZÚN, C. E. Redistribución de las prcipitacines en un bosque simpreverde del sur de Chile. Turrialba, v.42, p.192-9, 1992.
IBGE. Manual Técnico da Vegetação Brasileira / Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, Departamento de Recursos Naturais e Estudos Ambientais. Rio de janeiro: IBGE, 1991.
JOHNSON, R. G. The interception, throughfall and stemflow im a forest in Highland Scotland and the comparison with other upland forests in U.K. J. Hidrol. (Amst), v.118, p.281-7, 1990.
LAMPRECHT, H. SILVICULTURA NOS TRÓPICOS – Ecossistemas florestais e respectivas espécies arbóreas – Possibilidade de aproveitamento sustentável. Eschborn, 1990. 343 p.
LIMA W. De P. Princípios de hidrologia florestal para o manejo de bacias Hidrográficas. Departamento de Silvicultura da Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo, 1986. 242p. (Mimeogr.).
LIMA, H. C. de & GUEDES-BRUNI, R. R. (eds.). Serra de Macaé de Cima: Diversidade Florística e Conservação em Mata
41
Atlântica. Rio de Janeiro. Jardim Botânico do Rio de Janeiro. 1997. 346p.
LLOYD,C. R., GASH, J. H. C., SHUTTLEWORTH, W. J. The measurement and modelling of rainfall interception by amazonian rain forest. Agric. For. Meterol., v.43, p.277-94, 1988.
MACEDO, R. F. Estudo plástico da vegetação, Universidade Federal de Santa Maria, 1977.
MARCONDES, A. C. Ecologia. São Paulo, Atual Editora, 210p, 1996.
MARTINS, F. R. Aspectos da organização de uma comunidade florestal. Ecologia vegetal, Campinas-SP. Departamento de botânica/IB/UNICAMP BT-682. 10P. 1993.
MOLCHANOV, A. A. Hidrologia Florestal. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 419p. 1971.
NALON, M. A., VELLARDI, A. C. V. Estudo do balanço hídrico nas escarpas da serra do mar, região de Cubatão, SP. Rev. Inst. Florestal., v. 5, n.1, p.39-58, 1993.
NIMER, E. Climatologia do Brasil. Rio de Janeiro: SUPREN: IBGE, 421P. 1979.
OTTONI NETTO, T. B.; 1993. RJ – Fundamentos de engenharia ambiental com ênfase em recursos hídricos. Perenização e regularização fluvial. 1995. 232p.
RONDON-NETO, R. M. Estrutura e composição florística da comunidade arbustivo-arbórea de uma clareira de formação antrópica e da mata de suas cercanias, numa Floresta Estacional Semidecídua. Montana, Lavras – MG. Lavras: UFLA, 1999. Cap.2, p. 14-73. (Dissertação – Mestrado em Engenharia Florestal).
SATTERLUND, D. R. Wildland watershed management, 355p.1972.
SINGH, R. P. Rainfall interception by Pinus wallichiana plantation in temperate region of Himachal Pradesh, India. Indian For., p.559-66, 1987.
TARIFA, R. J. Climatologia I Departamento de Geografia - Universidade de São Paulo, 11p. s/d.
VALCARCEL, R. Seminário: Balance hídrico em la Selva Nublada. (Universidad de Los Andes). Venezuela, 19p. 1982.
42
8.ANEXOS:
Figura 18: Interceptador de neblina e pluviômetro externo em local aberto.
Figura 19: Pluviômetro intermo (PL2)
43
Figura 20: Pluviômetro interno (PL1)
Figura 21: Pluviômetro interno (PL3)
44
Figura 22: Visão da cobertura florestal sobre o pluviômetro 4.
Figura 23: Visão da cobertura florestal acima do PL1
45
Figura 24: Pluviômetro interno (PL4)
Figura 25: Cobertura florestal acima do PL3
46
Figura 26: Pluviômetro interno 5 (PL5)
Figura 27: Cobertura florestal sobre o PL5.
47
Figura 28: Entrada da massa de ar pela garganta da bacia aérea
Figura 29: Vista para o Oceano, foto tirada na área do estudo.
48
Figura 30: Encosta da Serra do Mar em que foi desenvolvido o experimento.
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