Propriedades térmicas do solo: estudo de caso em uma região do semiárido alagoano no nordeste brasileiro
DOI:
https://doi.org/10.26848/rbgf.v17.4.p2684-2694Palavras-chave:
Temperatura do solo, Caatinga, Nordeste do BrasilResumo
Em um contexto de mudanças climáticas globais, o monitoramento da temperatura do solo é de grande relevância para o entendimento das trocas energéticas do solo com a atmosfera e, portanto, para o balanço energético. Esse estudo foi conduzido em uma área de Caatinga (09º42,664’ S; 37º25,008’ W; 165m) no semiárido alagoano, cujo solo foi classificado como Franco-Argilo-Arenoso. O objetivo deste trabalho foi determinar algumas propriedades térmicas do solo utilizando dados de temperatura do solo e, de maneira indireta, investigar o impacto da precipitação sobre essas propriedades. No intuito de calcular a difusividade térmica do solo (K), foram utilizados três métodos distintos: amplitude, fase e logarítmico, além das variáveis profundidade de amortecimento, velocidade de propagação da onda e inércia térmica aparente. Para isso foram medidas temperaturas do solo nas profundidades de 0,01; 0,05; 0,10; 0,20 e 0,50m utilizando termopares do tipo E (cobre- constantan). A difusividade térmica do solo diária se encontra dentro das faixas relatadas na literatura para o nordeste do Brasil. Constatou-se a influência da chuva na K, a qual alcançou máximos no período chuvoso, independentemente do método e da profundidade da camada considerada. Também foram constatados picos de K na época seca durante ocorrências de chuvas significativas. Em média, a difusividade térmica aumentou em 1,38 vezes com o umedecimento do solo.
Downloads
Referências
Adhikari, P.; Udawatta, R.P.; Anderson, S.H. 2014. Soil thermal properties under prairies, conservation buffers, and corn–soybean land use systems. Soil Science Society of America Journal, v.78, p.1977–1986. https://doi:10.2136/sssaj2014.02.0074
Alrtimi, A.; Rouainia, M.; Haigh, S. 2016. Thermal conductivity of a sandy soil. Applied Thermal Engineering, v.106, p.551- 560. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.06.012
Antongiovanni, M.; Venticinque, E. M.; Tambosi, L. R.; Matsumoto, M.; Metzger, J. P.; Fonseca, C. R. 2022. Restoration priorities for Caatinga dry forests: Landscape resilience, connectivity and biodiversity value. Journal of Applied Ecology, v.59, p.2287–2298. https://doi.org/10.1111/1365-2664.14131
Arkhangel’skaya, T.A. 2009. Parameterization and mathematical modelling of the dependence of soil thermal diffusivity on the water content. Eurasian Soil Science, v.42, p.162–172. https://doi.org/10.1134/S1064229315020027
Borges Neto, I. D. O.; Xavier, R. A.; Souza, B. I.; Santos, L. J. C.; Soares, D. A.; Souza, J. J. L. L. 2023. Preliminary experimental data on surface runoff and soil loss in the Caatinga. Earth Surface Processes and Landforms, v.48, n.9, p. 1-12. https://doi.org/10.1002/esp.5581
Boukelia, A.; Eslami, H.; Rosin-Paumier, S.; Masrouri, F. 2019. Effect of temperature and initial state on variation of thermal parameters of fine compacted soils. European Journal of Environmental and Civil Engineering, v. 23, n. 9, p.1125–1138. https://doi.org/10.1080/19648189.2017.1344144
Carneiro, R.G.; Moura, M.A.L.; Silva, V.P.R.; Silva Junior, R.S.; Andrade, A.M.D.; Santos, A.B. 2014. Variabilidade da temperatura do solo em função da liteira em fragmento remanescente de mata atlântica. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.18, p. 99-108. https://doi.org/10.1590/S1415-43662014000100013
Cavalcanti, A.R.; Soares, W.A.; Holanda, M.A.C.R. 2021. Caracterização hidrodinâmica e térmica de um solo de Mata Atlântica. Research, Society and Development, v. 10, n. 5, e54910515398,. http://dx.doi.org/10.33448/rsd-v10i5.15398
Chaves, D.A.; Lyra, G.B.; Francelino, M.R.; Silva, L.D.B.; Schaefer, C.E.R.G.; Thomazini, A. 2022. Apparent thermal diffusivity of soil in ice-free areas of Keller peninsula in maritime Antarctica. Anais da Academia Brasileira de Ciências, v.94 (suppl 1), e20200458. https://doi.org/10.1590/0001-3765202220200458
Cirilo, T.F.; Machado, A.O.V.; Alves, E.S.; Santos, L.W.; Santos, D.P.; Falcão, J.R.S.; Santos, M.A.L.. 2020. Diagnóstico do uso do solo na produção agrícola no Alto Canal do Sertão Alagoano. Brazilian Journal of Development, v. 6, n. 7, p. 52078-52092. https://DOI:10.34117/bjdv6n7-744
Dai, B.; Zhang, Y.; Ding, H.; Xu, Y.; Liu, Z. 2022. Characteristics and Prediction of the Thermal Diffusivity of Sandy Soil. Energies, v.15, p.1504-1524. https://doi.org/10.3390/en15041524
Danelichen, V.H.M.; Biudes, M.S. 2011. Avaliação da difusividade térmica de um solo no norte do Pantanal. Ciência e Natura, v.33, p.227-240. https://doi.org/10.5902/2179460X9371
Diniz, J. M.T.; Aranha, T.R.B.T.; Sousa, E.P.; Wanderley, J. A.C.; Sousa, E.P.; Maracajá, P.B.. 2013. Avaliação da difusividade térmica do solo de Campina Grande-PB-Brasil. Agropecuária Científica no Semiárido, v. 9, n. 2, p. 55-60.
Diniz, J. M. T.; Rafael, R. A.; Fideles Filho, J.; Sousa Júnior, J. R.; Fernandes, A. A. 2013. Características térmicas do solo observadas em cidades distintas do estado da Paraíba. Revista Verde de Agroecologia e Desenvolvimento Sustentável, v. 8, n. 3, p. 117–126. https://doi.org/10.18378/rvads.v8i3.2274
Diniz, J. M. T.; Targino Dantas, R.; Fideles Filho, J.. 2014. Variabilidade espaço-temporal da temperatura e difusividade térmica do solo de Lagoa Seca-PB. Ambiente & Água - An Interdisciplinary Journal of Applied Science, v. 9,n.4, p. 722-736. https://doi.org/10.4136/ambi-agua.1474
Evett, S. R.; Agam, N.; Kustas, W. P.; Colaizzi, P. D.; Schwartz, R.C. 2012. Soil profile method for soil thermal diffusivity, conductivity and heat flux: Comparison to soil heat flux plates. Advances in Water Resources, v.50, p.41–54. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2012.04.012
Farias, P.S.; Souza, L.S.; Paiva, A.Q.; Oliveira, A.S.; Souza, L.D.; Ledo, C.A.S. 2018. Hourly, daily, and monthly soil temperature fluctuations in a drought tolerant crop. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.42, e0170221. https://doi.org/10.1590/18069657rbcs20170221
Fernandes, M. F.; Cardoso, D.; Pennington, R.T.; Queiroz, L. P. 2022. The Origins and Historical Assembly of the Brazilian Caatinga Seasonally Dry Tropical Forests. Frontiers in Ecology and Evolution, v.10, 723286. https://doi.org/10.3389/fevo.2022.723286
Fernandes, M. F.; Cardoso, D.; Queiroz, L. P. 2020. An updated plant checklist of the Brazilian Caatinga seasonally dry forests and woodlands reveals high species richness and endemism. Journal of Arid Environments, v.174, 104079. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2019.104079
Gao, Z.; Wang, L.; Horton, R. 2009. Comparison of six algorithms to determine the soil thermal diffusivity at a site in the Loess Plateau of China. Hydrology and Earth System Sciences Discussions, v. 6, p. 2247–2274. http://dx.doi.org/10.5194/hessd-6-2247-2009
Horton, R.; Wierenga, P.J.; Nielsen, D.R. 1983. Evaluation of methods for determining the apparent thermal diffusivity of soil near the surface. Soil Science Society of America Journal, v.47, p.25-32.
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. 2019. Biomas e Sistema Costeiro Marinho do Brasil. Relatório técnico. Rio de Janeiro: IBGE, p.164.
Jury, W.A.; Horton, R. 2004. Soil Physics. 6th ed. John Wiley & Sons, New York, 384 p.
Lima, J.R.S.; Oliveira, C.L.; Barbosa, A.C.; Antonino, A.C.D.; Souza, E.S. 2017. Variação sazonal dos fluxos de energia e evapotranspiração em caatinga no agreste pernambucano. Agrometeoros, v.25, p.113-120. http://dx.doi.org/10.31062/agrom.v25i1.26272
Lira, E. S.; Santos, D. L. G.; Élida, M. C.; Souza, M. A.; Guimarães Júnior, S. A.M.; Costa, J. G.; Araujo, K. D. 2020. Foliar decomposition of Caatinga species in Alagoas. RA’EGA, v.8, p.64-77. http://dx.doi.org/10.5380/raega.v49i0.66287
Mengistu, A.G.; Rensburg, L.D.; Mavimbela, S.S.W. 2017. The effect of soil water and temperature on thermal properties of two soils developed from aeolian sands in South Africa. Catena, v.158, p.184–193. http://dx.doi.org/10.1016/j.catena.2017.07.001
Minacapilli, M.; Cammalleri, C.; Ciraolo, G.; D'Asaro, F.; Iovino, M. ; Maltese, A. 2012. Thermal Inertia Modeling for Soil Surface Water Content Estimation: A Laboratory Experiment. Soil Science Society of America Journal, v.76: p.92-100. https://doi.org/10.2136/sssaj2011.0122
Moran, M.S.; Scott, R.L. ; Keefer, T.O.; Emmerich, W.E.; Hernandez, M.; Nearing, G.S.; Paige, G.B.; Cosh, M.H.; O’Neill, P.E. 2009. Partitioning evapotranspiration in semiarid grassland and shrubland ecosystems using time series of soil surfasse temperature. Agricultural and Forest Meteorology, v.149, p. 59–72. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2008.07.004
Moura, M. R., DO Nascimento, F. A. O., Paolucci, L. N., Silva, D. P.; Santos, B. A. 2023. Pervasive impacts of climate change on the woodiness and ecological generalism of dry forest plant assemblages. Journal of Ecology, v.111, p.1762–1776. https://doi.org/10.1111/1365-2745.14139
Oliveira, D.B.; Albuqueruqe Neto, N.A.; Soares, W.A. 2015. Estimativas da difusividade térmica e do fluxo de calor de um solo no agreste Pernambucano. Revista Brasileira de Geografia Física, v. 8, p.1053-1067. http://dx.doi.org/10.5935/1984-2295.20150053
Oliveira, T. S.; Carvalho, C.C.N.; Correia, C.C.; Fonseca, E.C.N.F.; Nunes, F. C. 2021. Avaliação da degradação de pasto nativo embasada em parâmetros de solo. Diversitas Journal, 6, 1871-1885. https://doi.org/10.17648/diversitas-journal-v6i2-1424
Querino, C.A.S.; Lopes Júnior, J. M.; Moura, M.A.L. 2022. Balanço de Radiação no Bioma Caatinga no Semiárido Alagoano. Revista Brasileira de Geografia Física, v.15, n.06, p.2715-2729. https://doi.org/10.26848/rbgf.v15.6.p2715-2729
Ramana Rao, T. V.; Silva, B. B.; Moreira, A. A. 2005. Características térmicas do solo em Salvador, BA. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. v. 09, n. 04, p. 554 – 559. https://doi.org/10.1590/S1415-43662005000400018
Roxy, M.S.; Sumithranand, V. B.; Renuka, G. 2010. Variability of soil moisture and its relationship with surface albedo and soil thermal diffusivity at Astronomical Observatory, Thiruvananthapuram, south Kerala. Journal of Earth System Science, v. 119, n.4, p. 507–517. https://doi.org/10.1007/s12040-010-0038-1
Różański, A.; Stefaniuk, D. 2016. Prediction of soil solid thermal conductivity from soil separates and organic matter content: computational micromechanics approach. European Journal of Soil Science, v. 67, n.5, p.551–563. http://dx.doi.org/10.1111/ejss.12368
Santos, C. M.; Souza , J. L. ; Tiba, C.; Teramoto, E. T. ; Melo, R. O. 2013. Estimativa da irradiação solar global horária a partir da temperatura do ar para o semiárido de Alagoas, Brasil. Energías Renovables y Medio Ambiente, v.32, p. 19 – 28.
Shukla, P.R.; Skea, J.; Slade, R.; Van Diemen, R.; Haughey, E.; Malley, J.; Pathak, M.; Portugal Pereira, J. 2019. Technical summary. In: Shukla, P.R., Skea, J., Buendia, E. C., Masson-Delmotte, V., Portner, H.-O., Roberts, D.C., Zhai, P., Slade, R., Connors, S., Diemen, R. Van, Ferrat, M., Haughey, E., Luz, S., Neogi, S., Pathak, M., Petzold, J., Pereira, J.P., Vyas, P., Huntley, E., Kissick, K., Belkacemi, M., Malley, J. (Eds.), IPCC, 2019: Climate Change and Land: an IPCC Special Report on Climate Change, Desertification, Land Degradation, Sustainable Land Management, Food Security, and Greenhouse Gas Fluxes in Terrestrial Ecosystems, p. 36–74,
Silans, A.M.B.P.; Monteny, B.A.; Lhomme, J.P. 1996. Apparent soil thermal diffusivity, a case study: HAPEX-Sahel experiment. Agricultural and Forest Meteorology, v.81, p.201–216.
Silva-Aguilar, O. F.; Andaverde-Arredondo, J.A.; Escobedo-Trujillo, B.A.; Benitez-Fundora, A.J. 2018. Determining the in situ apparent thermal diffusivity of a sandy soil. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 42, e0180025. https://doi.org/10.1590/18069657rbcs20180025
Soares, W.A.; Antonino, A. C. D.; Lima, J.R.S.; Lira, C. A. B. O. 2014. Comparação de Seis Algoritmos para a Determinação da Difusividade Térmica de um Latossolo Amarelo. Revista Brasileira de Geografia Física, v.07, n.01, p.146-154. https://doi.org/10.26848/rbgf.v7.1.p146-154
Spitler, J. D.; Yavuzturk, C.; Rees, S. J. 2000. In situ measurement of ground thermal properties. In: Proceedings of the Terrastock, v.1, Stuttgart, p. 165-170.
Taït-Mesbah, S.; Dufresne, J. L.; Cheruy, F.; Hourdin, F. 2015. The role of thermal inertia in the representation of mean and diurnal range of surface temperature in semiarid and arid regions. Geophysical Research Letters, v.42, p.7572–7580. http://dx.doi.org/10.1002/2015GL065553
Tessy Chacko, P. ; Renuka, G. 2002. Temperature mapping, thermal diffusivity and subsoil heat flux at Kariavattom of Kerala. Proceedings of the Indian Academy of Sciences (Earth Planet Sci.), v.111, n.1, p. 79–85. http://dx.doi.org/10.1007/BF02702224
Tong, B.; Xu, H.; Horton, R.; Bian, L.; Guo, J. 2022. Determination of Long-Term Soil Apparent Thermal Diffusivity Using Near-Surface Soil Temperature on the Tibetan Plateau. Remote Sens., v. 14, 4238. https://doi.org/10.3390/rs14174238
Xavier, R.A.; Borges Neto, I.O.; Souza, J.J.L.L.; Cardoso, P.V.; Souza, J.O.P.; Souza, B.I. 2023. Processos de voçorocamento no Planalto da Borborema, semiárido da Paraíba. Revista Brasileira de Geomorfologia, v. 24, e2359. http://dx.doi.org/10.20502/rbg.v24i00.2359
Zhang, T.; Osterkamp, T.E. 1995. Considerations in determining thermal diffusivity from temperature time series using finite difference methods. Cold Regions Science and Technology, v.23, p.333–341. https://ui.adsabs.harvard.edu/link_gateway/1995CRST...23..333Z/doi:10.1016/0165-232X(94)00021-O
Wang, J.; Bras, R. L.; Sivandran, G.; Knox, R. G. 2010. 2010. A simple method for the estimation of thermal inertia. Geophysical Research Letters, v.37, L05404. doi:10.1029/2009GL041851
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2024 Pericles Alves, Vandoir, Carlos Querino, Marcos Moura
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Autores que publicam na Revista Brasileira de Geografia Física concordam com os seguintes termos:
Autores mantêm os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional (CC BY 4.0) que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.
Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (exemplo: depositar em repositório institucional ou publicar como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
Autores têm permissão para disponibilizar seu trabalho online antes ou durante o processo editorial, em redes sociais acadêmicas, repositórios digitais ou servidores de preprints. Após a publicação na Revista Brasileira de Geografia Física, os autores se comprometem a atualizar as versões preprint ou pós-print do autor, nas plataformas onde foram originalmente disponibilizadas, informando o link para a versão final publicada e outras informações relevantes, com o reconhecimento da autoria e da publicação inicial nesta revista.
Qualquer usuário tem direito de:
Compartilhar — copiar e redistribuir o material em qualquer suporte ou formato para qualquer fim, mesmo que comercial.
Adaptar — remixar, transformar e criar a partir do material para qualquer fim, mesmo que comercial.
O licenciante não pode revogar estes direitos desde que você respeite os termos da licença.
De acordo com os termos seguintes:
Atribuição — Você deve dar o crédito apropriado, prover um link para a licença e indicar se mudanças foram feitas. Você deve fazê-lo em qualquer circunstância razoável, mas de nenhuma maneira que sugira que o licenciante apoia você ou o seu uso.
Sem restrições adicionais — Você não pode aplicar termos jurídicos ou medidas de caráter tecnológico que restrinjam legalmente outros de fazerem algo que a licença permita.
