2013- Aula 6 - Fatores e Elementos Climáticos

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1
AGROMETEOROLOGIA
Prof. Paulo Jorge de Oliveira Ponte de Souza
Doutor em Meteorologia Agrícola
paulo.jorge@ufra.edu.br
2
FATORES E ELEMENTOS 
CLIMÁTICOS
G0501 – Agrometeorologia Prof. D.Sc. Paulo Jorge
1. FATORES CLIMÁTICOS
2. ELEMENTOS CLIMÁTICOS
• Temperatura do ar 
• Temperatura do Solo
• Efeito da temperatura do ar nos vegetais
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FATORES CLIMÁTICOS
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G0501 – Agrometeorologia Prof. D.Sc. Paulo Jorge
• Características físicas (agentes causais) 
que determinam o estado climático
– Latitude
– Altitude e relevo
– Cobertura vegetal e solos
– Continentes e mares
– Correntes oceânicas
– Circulação e massas de ar
Atenção especial é voltada para a Radiação Solar, pois pode ser 
tratado como um Fator condicionante aos elementos climáticos 
e ao mesmo tempo como um Elemento dependente da latitude, 
altitude e época do ano.
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ELEMENTOS CLIMÁTICOS
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G0501 – Agrometeorologia Prof. D.Sc. Paulo Jorge
• Variáveis meteorológicas que 
caracterizam o clima:
– Temperatura
– Pressão
– Umidade
– Precipitação
– Ventos
– Radiação solar (FATOR)
São definidos como todas as grandezas 
(variáveis), que caracterizam o estado da 
atmosfera 
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ELEMENTO CLIMÁTICO
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G0501 – Agrometeorologia Prof. D.Sc. Paulo Jorge
Temperatura
• CALOR é definido como energia cinética 
total dos átomos e moléculas que 
compõem uma substância.
• TEMPERATURA é uma medida da energia 
cinética média das moléculas ou átomos 
individuais. 
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ELEMENTO CLIMÁTICO
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G0501 – Agrometeorologia Prof. D.Sc. Paulo Jorge
Temperatura
Processos de transferência do calor
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ELEMENTO CLIMÁTICO
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G0501 – Agrometeorologia Prof. D.Sc. Paulo Jorge
Temperatura do Ar
A temperatura do ar é um dos efeitos mais importantes da radiação
solar. O aquecimento da atmosfera próxima à 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 2 processos:
Condução Molecular
Processo lento de troca de
H, ocorrendo pelo contato
entre as moléculas de ar.
Assim, esse processo tem
extensão espacial limitada,
ficando restrito à camada
limite superficial.
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ELEMENTO CLIMÁTICO
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G0501 – Agrometeorologia Prof. D.Sc. Paulo Jorge
Temperatura do Ar
Difusão Turbulenta
Processo rápido de troca de energia, em
que parcelas de ar aquecidas pela
superfície entram em movimento convectivo
desordenado, transportanto calor (H), vapor
(LE), etc, para camadas superiores da
atmosfera.
A figura acima é uma representação real do que se vê na figura ilustrativa do
processo de convecção. O vermelho indica temperaturas maiores e o azul menores.
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ELEMENTO CLIMÁTICO
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G0501 – Agrometeorologia Prof. D.Sc. Paulo Jorge
Temperatura do Ar
Variação Temporal
A temperatura do ar varia basicamente em função da disponibilidade de
radiação solar na superfície terrestre. O valor máximo diário da
temperatura do ar ocorre normalmente de 2 a 3h após o pico de energia
radiante, o que se deve ao fato da temperatura do ar ser medida a
cerca de 1,5 a 2,0 m acima da superfície. Já a temperatura mínima
diária ocorre de madrugada, alguns instantes antes do nascer do sol. O
diagrama abaixo mostra a variação temporal da temperatura do ar ao
longo de vários dias.
Diária
Tmin = 15,0oC
Tmax = 37,5oC
Diagrama de temperatura do ar
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ELEMENTO CLIMÁTICO
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Temperatura do Ar
Variação Temporal Diária
PARAGOMINAS
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ELEMENTO CLIMÁTICO
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G0501 – Agrometeorologia Prof. D.Sc. Paulo Jorge
Temperatura do Ar
Variação Temporal Diária
IGARAPÉ AÇÚ
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ELEMENTO CLIMÁTICO
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G0501 – Agrometeorologia Prof. D.Sc. Paulo Jorge
Temperatura do Ar
Variação Temporal Anual
Menor 
amplitude
Maior 
amplitude
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ELEMENTO CLIMÁTICO
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G0501 – Agrometeorologia Prof. D.Sc. Paulo Jorge
Temperatura do ArMedida da Temperatura do Ar
O padrão para a medida da temperatura do ar visa homogeneizar as
condições de medida, com relação ao topo e microclima, deixando essa
variável dependente unicamente das condições macroclimáticas, o que
possibilita a comparação entre locais. Assim, mede-se a temperatura do
ar com os sensores instalados em um abrigo meteorológico, a 1,5 – 2,0
m de altura e em área plana e gramada.
Abrigos meteorológicos 
utilizados em estações 
meteorológicas 
convencionais
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CÁLCULO DA TEMPERATURA MÉDIA DO 
AR
• Estação convencional:
INMET:
Estação termopluviométrica:
Estação automática:
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ELEMENTO CLIMÁTICO
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G0501 – Agrometeorologia Prof. D.Sc. Paulo Jorge
Temperatura do Solo
O regime térmico de um solo é determinado pelo aquecimento da
superfície pela radiação solar e transporte, por condução, de calor
sensível para seu interior. Durante o dia, a superfície se aquece,
gerando um fluxo de calor para o interior. À noite, o resfriamento da
superfície, por emissão de radiação terrestre (ondas longas), inverte o
sentido do fluxo, que agora passa a ser do interior do solo para a
superfície.
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
15 20 25 30 35 40 45
Temperatura do solo (oC)
P
ro
fu
nd
id
ad
e 
do
 s
ol
o 
(c
m
)
13h
19h
23h
5h
9h
A variação da 
temperatura do solo 
ao longo do dia 
(temporal) e da 
profundidade 
(espacial) é estudada 
a partir da elaboração 
dos perfis de variação 
da temperatura, 
denominados de 
TAUTÓCRONAS
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ELEMENTO CLIMÁTICO
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G0501 – Agrometeorologia Prof. D.Sc. Paulo Jorge
Temperatura do Solo
Fatores Determinantes da Temperatura do Solo
O fluxo de calor no solo depende, basicamente, da sua condutividade
térmica, de seu calor específico e de sua emissividade, os quais por
sua vez dependem do tipo do solo. Além disso, essa variação é afetada
pela interação com outros fatores, dentre eles:
Fatores Externos
Relacionados aos elementos meteorológicos:
irradiância solar global, temperatura do ar,
nebulosidade, chuva e vento.
Fatores Intrínsecos
Relacionados ao tipo de solo, ao relevo e ao tipo de
cobertura do terreno
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ELEMENTO CLIMÁTICO
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G0501 – Agrometeorologia Prof. D.Sc. Paulo Jorge
Temperatura do SoloTipo de Solo
Relacionado à textura, estrutura e teor de matéria orgânica do
solo. Solos arenosos tendem a apresentar maiores amplitudes
térmicas diárias nas camadas superficiais e menores em
profundidade. Isso ocorre pelo fato dos solos arenosos terem
maior porosidade, havendo um menor contato entre as partículas
do solos, dificultando assim o processo de condução. Os solos
argilosos, por sua vez, apresentam maior eficiência na condução
de calor, tendo menor amplitude térmica diária.
0
10
20
30
40
50
60
70
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Hora
Te
m
pe
ra
tu
ra
 d
o 
so
lo
 (
o C
)
Arenoso Argiloso
Variação horária da 
temperatura de um 
solo arenoso e de 
outro argiloso, a 2 cm 
de profundidade. 
Observe a menor 
amplitude diária no 
solo argiloso, o que 
se deve ao fato deste 
solo ser mais eficiente 
em transportar calor 
para seu interior
18
ELEMENTO CLIMÁTICO
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G0501 – Agrometeorologia Prof. D.Sc. Paulo Jorge
Temperatura do Solo
Relevo
Este é um fator topoclimático, que condiciona o terreno a
diferentes exposições à radiação solar direta e, também, ao
acúmulo de ar frio durante o inverno. Como visto figura abaixo, os
terrenos de meia-encosta voltados para o norte (no hemisfério
Sul) recebem mais energia do que os voltadospara o sul. Já nas
baixadas ocorre um maior acúmulo de ar frio durante o inverno, o
que acaba condicionando redução da temperatura do solo
também nessa área.
19
ELEMENTO CLIMÁTICO
19
Temperatura do Solo
Cobertura do Terreno
Este é um fator microclimático. Solos sem cobertura (desnudos) ficam
sujeitos a grandes variações térmicas diárias nas camadas superficiais.
A cobertura com vegetação ou resíduos vegetais (“mulch”) modifica o
balanço de radiação e de energia, pois a cobertura intercepta a
radiação solar, impedindo que esta atinja o solo. Esse fator é
importante no sistema de plantio direto e nos pomares, onde as plantas
ficam bem espaçadas. Em períodos críticos (inverno) e em locais
sujeitos a geadas, a cobertura do terreno é um fator agravante das
geadas, pois impede que o solo armazene calor durante o dia e libere-o
para a superfície à noite
Sistema convencional 
solo exposto
Sistema plantio-direto 
solo com mulch
Mato na entrelinha 
do cafezal
20
ELEMENTO CLIMÁTICO
20
Temperatura do Solo
Variação Temporal da Temperatura do Solo
Diária
Varia com a profundidade. Nas camadas
mais superficiais, varia de acordo com a
incidência de radiação solar, tendo o valor
máximo entre 12 e 14h. Em profundidades
maiores, as máximas tendem a ocorrer
mais tarde, assim como as mínimas.
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
15 20 25 30 35 40 45
Temperatura do solo (oC)
P
ro
fu
n
d
id
a
d
e
 d
o
 s
o
lo
 (
c
m
)
13h
19h
23h
5h
9h
21
ELEMENTO CLIMÁTICO
21
Temperatura do Solo
Variação Temporal da Temperatura do Solo
Diária
22
ELEMENTO CLIMÁTICO
22
Variação Temporal da Temperatura do Solo e do Ar
20
22
24
26
28
30
32
34
36
32 32,1 32,2 32,3 32,4 32,5 32,6 32,7 32,8 32,9 33
Dia decimal
Te
m
pe
ra
tu
ra
 d
o 
Ar
 (o
C)
Temp do Ar
Temp do Solo
Solo descoberto
23
ELEMENTO CLIMÁTICO
23
Variação Temporal da Temperatura do Solo e do Ar
20
22
24
26
28
30
32
34
32 32,1 32,2 32,3 32,4 32,5 32,6 32,7 32,8 32,9 33
Dia decimal
Te
m
pe
ra
tu
ra
 d
o 
A
r (
oC
)
Temp do Ar
Temp do Solo
Solo coberto
24
ELEMENTO CLIMÁTICO
24
Efeito da Temperatura do Ar nos vegetais
A temperatura afeta o desenvolvimento das plantas, pois sob 
baixos valores as enzimas não são suficientemente flexíveis 
para causar as mudanças requeridas para determinadas 
reações, enquanto que em elevadas temperaturas estas 
enzimas coagulam tornando a nova estrutura incapaz de 
catalisar as reações (Bonhomme, 2000) 
25
ELEMENTO CLIMÁTICO
• O conceito de graus-dia (GD)
• Baseia-se no fato de que a taxa de 
desenvolvimento de uma espécie vegetal está 
relacionada a temperatura do meio.
• Pressupõe a existência de uma temperatura 
basal inferior (Tb) e uma superior (TB).
• GD=Tmédia – Tb 
Efeito da Temperatura do Ar nos vegetais
26
ELEMENTO CLIMÁTICO
26
Efeito da Temperatura do Ar nos vegetais
Taxa de desenvolvimento relativo e temperatura base inferior 
(Tb) e superior (TB) para o desenvolvimento vegetal. Fonte: 
Pereira et al. (2002)
27
10
Determinação de Tb e da exigência térmica
A determinação de Tb e da ET requer experimentação de campo, de
modo a submeter a cultura a diferentes condições de temperatura,
fazendo com que o ciclo varie. De posse dos dados do número de dias
do ciclo e das temperaturas médias ao longo do ciclo, elabora-se os
seguintes gráficos:
C
ic
lo
 (
d
ia
s
)
Temperatura do ar (oC)
3020 40
D
e
s
e
n
v
o
lv
im
e
n
to
 
R
e
la
ti
v
o
 (
D
R
)
Temperatura do ar (oC)Tb
302010 40
DR = 100/Ciclo
0
DR = a + b*Tmed
Quando DR = 0  Tmed = Tb  Assim, Tb pode ser calculada por: Tb = -a/b
Sabendo-se Tb, calcula-se o GD acumulado (GDA) para cada ciclo  GDA = (Tmed – Tb) * 
Ciclo
Com os diferentes valores de GDA, determina-se ET  ET = GDA/n (n= no. de ciclo 
utilizados) 
28
ELEMENTO CLIMÁTICO
28
Efeito da Temperatura do Ar nos vegetais
Exemplo: germinação de sementes de milho
Germinação de sementes de milho (cv.,
Lorena) (Abreu et al., 1994)
Temperatura
(ºC)
Duração
(dias)
Taxa de
desenvolvimento
(1/dias)
8 17.4 0.06
10 12.6 0.08
13 6.4 0.16
16 4.3 0.23
20 3.6 0.28
25 2.2 0.45
27 1.8 0.56
29 1.7 0.58
32 1.6 0.64
36 1.6 0.61
38 3.7 0.27
0
4
8
12
16
Du
raç
ão
 (d
ias
)
0 10 20 30 40
Temperatura (ºC)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Ta
xa
 de
 de
se
nv
olv
im
en
to 
(1/
d)
0 10 20 30 40
Temperatura (ºC)
Y = -0.176 + 0.0257 * X
Tb = 6,8
29
ELEMENTO CLIMÁTICO
29
Efeito da Temperatura do Ar nos vegetais
Taxa de desenvolvimento da fase embebição - germinação do girassol 
(cv. Florassol) em função da temperatura (Abreu et al, 1994).
ΔT
Aumento benéfico
ΔT Calor excessivo
Efeito real
30
ELEMENTO CLIMÁTICO
30
Efeito da Temperatura do Ar nos vegetais
31
ELEMENTO CLIMÁTICO
31
Efeito da Temperatura do Ar nos vegetais
Temperatura do ar (
o
C) - 21/06/2002 - Estação Meteorológica - LCB
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Hora do dia
Ta
r 
(o
C
)
Para Tb = 10 e TB = 28
32
ELEMENTO CLIMÁTICO
32
Efeito da Temperatura do Ar nos vegetais
Temperatura do ar (
o
C) - 21/06/2002 - Estação Meteorológica - LCB
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Hora do dia
Ta
r 
(o
C
)
Para Tb = 12 e TB = 24
33
ELEMENTO CLIMÁTICO
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Efeito da Temperatura do Ar nos vegetais
Temperatura do ar (
o
C) - 21/06/2002 - Estação Meteorológica - LCB
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Hora do dia
Ta
r 
(o
C
)
Tb = 12 e TB = 24
32
34
34
Efeito da Temperatura do Ar nos vegetais
CLIMA X PRODUÇÃO VEGETAL
•TEORIA DO ACUMULO DE GRAUS-DIA
Expressa a quantidade de calor acumulado durante o dia, 
a qual a planta é submetida;
ou ainda
Como o acúmulo diário de energia que se situa acima da 
condição mínima e abaixo da máxima exigida pela planta
35
Efeito da Temperatura do Ar nos vegetais
CLIMA X PRODUÇÃO VEGETAL
•TEORIA DO ACUMULO DE GRAUS-DIA
Para a planta atingir determinado estágio, é necessário 
que ela acumule “N” oC.dia-1 (graus-dia)
Logo, é possível:
“estimar” a data de ocorrência de determinada fase 
ou 
“simular” o desenvolvimento fenológico da cultura
Acumulando os “graus” absorvidos diariamente, 
até que se atinja aquela necessidade
36
Efeito da Temperatura do Ar nos vegetais
CLIMA X PRODUÇÃO VEGETAL
•TEORIA DO ACUMULO DE GRAUS-DIA
Método dos Trapézios (Ometto, 1986)
37
Efeito da Temperatura do Ar nos vegetais
CLIMA X PRODUÇÃO VEGETAL
Temperatura do ar
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Tempo (24 horas)
T
a
r 
38
Efeito da Temperatura do Ar nos vegetais
CLIMA X PRODUÇÃO VEGETAL
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Tempo (24 horas)
a)Tm>Tb e TM<TB
Tm
TM
TB
Tb
 
2
2TbTmTM
GD


39
Efeito da Temperatura do Ar nos vegetais
CLIMA X PRODUÇÃO VEGETAL
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Tempo (24 horas)
b) Tm Tb e TM<TB
Tm
TM
TB
Tb
 
 TmTM
TbTMGD



2
2
40
Efeito da Temperatura do Ar nos vegetais
CLIMA X PRODUÇÃO VEGETAL
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Tempo (24 horas)
c) Tm > Tb e TM>TB
Tm
TM
TB
Tb
  
 TmTM 2
 TB)(TM Tm) (TMTb TmTmTM 2
GD
22



41
Efeito da Temperatura do Ar nos vegetais
CLIMA X PRODUÇÃO VEGETAL
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Tempo (24 horas)
d) Tm < Tb e TM>TB
Tm
TM
TB
Tb
   
 TmTM
TBTMTbTM
GD



2
22
42
Efeito da Temperatura do Ar nos vegetais
CLIMA X PRODUÇÃO VEGETAL
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Tempo (24 horas)
e) Tb TB > TM
Tm
TM
TB
Tb
GD = zero
43
Exemplo 1:
CLIMA X PRODUÇÃO VEGETAL
Quando ocorreria a colheita da soja na região abaixo, se a 
mesma fosse semeada no dia 15 de Fevereiro e 
considerando que a mesma necessita de 1201 graus-dia 
?? 
Tb = 10oC e TB = 30oC
Meses Tmax (C) Tmin (C)
Jan 31.7 22.9
Fev 32.3 23.1
Mar 31.3 23.0
Abr 32.4 23.3
Mai 32.5 23.3
Jun 33.0 23.0
Jul 33.1 22.4
Ago 33.6 22.5
Set 33.7 22.8
Out 34.1 23.1
Nov 34.1 23.4
Dez 33.7 23.3
44
Exemplo 2:
CLIMA X PRODUÇÃO VEGETAL
Qual a duração do ciclo da soja nas condições ambientais do 
local da questão anterior ?
Tb = 10oC e TB = 30oC
Meses Tmax (C) Tmin (C)
Jan 31.7 22.9
Fev 32.3 23.1
Mar 31.3 23.0
Abr 32.4 23.3
Mai 32.5 23.3
Jun 33.0 23.0
Jul 33.1 22.4
Ago 33.6 22.5
Set 33.7 22.8
Out 34.1 23.1
Nov 34.1 23.4
Dez 33.7 23.3
45
Exemplo 3:
CLIMA X PRODUÇÃO VEGETAL
A - Quando seria a colheita se a semeadura fosse realizada 
em outra data, por exemplo, 30 de Maio ?? 
B - Qual a duração do ciclo da soja nestas condições ?
Tb = 10oC e TB = 30oC Meses Tmax (C) Tmin (C)
Jan 31.7 22.9
Fev 32.3 23.1
Mar 31.3 23.0
Abr 32.4 23.3
Mai 32.5 23.3
Jun 33.0 23.0
Jul 33.1 22.4
Ago 33.6 22.5
Set 33.7 22.8
Out 34.1 23.1
Nov 34.1 23.4
Dez 33.7 23.3