Monitoramento e modelagem do processo de interceptação da chuva de uma bacia coberta por floresta ombrófila mista

Abstract

A interceptação é o processo pelo qual a precipitação que cai sobre a superfície do terreno fica retida, é redistribuída ao solo ou evapora posteriormente. Esse processo é importante especialmente em áreas florestais, pois influencia na reciclagem da umidade do ar e também na quantidade de água que efetivamente chega ao solo. A maioria dos estudos de interceptação nas florestas brasileiras foi feita na região Amazônica e Mata Atlântica, mas poucos foram os estudos realizados na Mata Atlântica do tipo Floresta Ombrófila Mista. O objetivo deste trabalho foi compreender e estimar os processos de interceptação da chuva em uma bacia coberta por Floresta Ombrófila Mista por meio de monitoramento e modelagem. A perda por interceptação (I) foi estimada por meio da medição de chuva externa (P), chuva interna (Tf) e escoamento pelo tronco (Sf). O monitoramento da chuva externa foi feito com três pluviômetros e um pluviógrafo instalados fora da bacia. Nove pluviômetros e uma calha interligada a um pluviógrafo foram instalados para o monitoramento da chuva interna. O monitoramento do escoamento pelo tronco foi realizado em dez árvores interligadas a um recipiente de armazenamento e mais quatro árvores interligadas a um pluviógrafo. Os índices de cobertura do dossel foram estimados a partir de fotografias do dossel. Os dados hidrometeorológicos foram monitorados na estação meteorológica do Rio Feio. A chuva externa nos três anos de monitoramento somou 5.309 mm distribuídos em 321 eventos e houve 489 dias sem ocorrência de chuva. Os modelos de Rutter esparso e de Gash esparso foram utilizados para a modelagem do processo de interceptação. A chuva interna variou de 61 a 83% da chuva externa, o que demonstrou que a chuva interna é heterogênea na bacia coberta por Floresta Ombrófila Mista. O volume de escoamento de tronco variou de 0,1 a 22,9 litros, com média de 2,92 litros e no período monitorado os volumes tenderam a crescer com o aumento do diâmetro do tronco e da área da copa. O índice de cobertura do dossel na bacia variou de 45 a 94%, com média de 80% e não apresentou correlação com a distribuição da chuva interna. Os dados automatizados da chuva interna e escoamento pelo tronco foram distribuídos em 60 eventos, a chuva externa foi 1.303 mm, a chuva interna e escoamento pelo tronco corresponderam a 75% (981 mm) e 2 % (19 mm) da chuva externa. A média da evapotranspiração potencial da série calculada foi de 1,09 mm dia-1. O erro relativo por evento dos modelos de interceptação variou de 2 a 400% para o modelo de Rutter e de 0 a 350% para o modelo de Gash. O modelo de Gash subestimou a I acumulada enquanto que o modelo de Rutter a superestimou. A simulação com o modelo de Rutter foi a que obteve os menores valores do erro relativo (4%) em relação a I acumulada. Os dois modelos tiveram limitações para representar o processo de interceptação em eventos extremos, possivelmente devido aos erros associados à estrutura dos modelos assim como ao conjunto de dados medidos e estimados.<br>

Abstract :The interception is the process by which the precipitation that falls on the ground surface is retained, it is redistributed to the ground or evaporate later. This process is important especially in forested areas since it influences recycling of moisture from the air and also the amount of water that effectively reaches the ground. Most of the interception studies in Brazilian Forests were carried out in the Amazon and Atlantic Forest, but few have been conducted in the Atlantic Forest Mixed Ombrophilous Forest type. The objective of this work was to understand and estimate the process of interception of rain in an experimental catchment covered by Mixed Ombrophilous Forest through monitoring and modeling. The interception loss will be estimated by measuring rainfall (P), throughfall (Tf) and stemflow (Sf). The monitoring consists of three rain gauges and automatic rain gauge installed outside the basin for rainfall monitoring. Nine gauges and one trough-type collectors coupled to a rain gauge for throughfall monitoring. The stemflow monitoring was conducted in ten trees connected to a storage container and four trees connected to a rain gauge. The canopy cover fraction was estimated using photographs taken of the canopy. Hydrometeorological data were acquired with a meteorological station of Rio Feio. The Rutter and Gash models were used to model the interception process. The total rainfall monitoring of the complete 3 years was 5.309 mm, from 321 rainfall events and in 489 days there was no rainfall. The throughfall ranged from 61 to 83% the rainfall, which showed the throughfall heterogeneity. The stemflow ranged from 0,1 to 22,9 liters, averaging 2,92 liters and the volumes tend to increase with the diameters at breast height and crown area increases. The canopy cover fraction ranged from 45 to 94 %, averaging 80%. The calculation of the interception loss using automated date rail and stemflow were distributed in 60 events. The rainfall (P) was 1303 mm, Tf and Sf corresponded to 75% (981 mm) and 2% (19 mm) of P. The mean potential evapotranspiration was 1.09 mm day-1. The relative error in the models for the events ranged from 2 to 400% for the Rutter model and 0 to 350% for the Gash model. The Gash model underestimated I while the simulation of the Rutter model overestimated. The simulation with the Rutter model was the one with the lowest values of relative error (4%) for I accumulated. Both models have limitations to identify the process of interception.