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INTERCEPTAO DE RADIAO SOLAR DISTRIBUIO ESPACIAL DE REA FOLIAR EM FLORESTA DE TERRA FIRME DA AMAZNIA CENTRAL, BRASIL

Ar de O. MARQUES FILHO1, Ricardo G. DALLAROSA1

RESUMO A ocorrncia de radiao solar em meio florestal e a sua relao com a distribuio espacial dos elementos vegetais so investigadas neste trabalho. Tcnicas experimentais de amostragem de radiao no interior de coberturas vegetais de grande porte so desenvolvidas e testadas, tendo como base dispositivos de suporte mveis constitudos por reticulados modulares suspensos na parte superior das grandes rvores, que permitem a disposio dos sensores de radiao em diferentes nveis de uma mesma vertical e a replicao das medidas em diferentes verticais no interior da cobertura. As medidas de radiao solar foram realizadas no stio experimental da Reserva Florestal Ducke (0256' S; 5957' W), Manaus Brasil, no perodo de 29 de outubro a 11 de dezembro de 1998. A inverso de modelo fsico de radiao permitiu o estabelecimento da funo de densidade de rea foliar para a vegetao do local. Os valores obtidos para o ndice de rea foliar (IAF) nas trs verticais em condies de radiao difusa foram 6,6, 6,3 e 6,2.

Palavras-chave: ndice de rea foliar, radiao solar, floresta, Amaznia.

Solar Radiation Interception and Spatial Leaf Area Distribution in 'Terra Firme' Forest of the Central Amazonia, Brazil

ABSTRACT The occurrence of solar radiation in forest medium and its relationship with the spatial distribution of the canopy elements are investigated in this work. Experimental sampling techniques of the radiation measurements inside tall vegetation covers are developed and tested, having as base mobile support apparatus, made of modular reticulates suspended on the top of the large trees, which allows the placement of the radiation sensors at different heights along a vertical profile within the canopy and the replication of the vertical probing at different sites. Solar radiation measurements were made at the experimental site of Reserva Ducke (0256' S; 5957' W), Manaus - Brazil, in the period 29 Oct. to 11 Dec. 1998. The inversion of the solar radiation physical model allowed the estimation of the leaf area density for the local vegetation. The calculated values for the leaf area index (LAI) at the three verticals with dominant diffuse radiation conditions were 6.6, 6.3 e 6.2.

Key-words: leaf area index, solar radiation, forest, Amazonia.

1 Instituto Nacional de Pesquisas da Amaznia - INPA - Caixa Postal 478 - Manaus - AM

INTRODUO

Os fenmenos fsicos que ocorrem na passagem da radiao solar em um meio vegetal so bem conhecidos e estabelecidos de forma adequada em termos ter icos , compreendendo no caso mais completo e geral , descr ies consistentes da interceptao, da absoro e do espalhamento da

radiao incidente pelos elementos vegetais constituintes da cobertura, especialmente as folhas com seu desenvolvimento superficial bem superior aos dos galhos e troncos das rvores. Esses conceitos tericos sobre a radiao solar em meio vegetal so reunidos em modelos fsicos expl ic i tados de forma anal t ica (Nilson, 1971; Ross, 1981; Myneni et ai, 1989) e apropriados inverso

INTERCEPTAO DE RADIAO SOLAR DISTRIBUIO ESPACIAL DE REA FOLIAR EM FLORESTA DE TERRA FIRME DA AMAZNIA CENTRAL, BRASIL

Ar de O. MARQUES FILHO1, Ricardo G. DALLAROSA1

RESUMO A ocorrncia de radiao solar em meio florestal e a sua relao com a distribuio espacial dos elementos vegetais so investigadas neste trabalho. Tcnicas experimentais de amostragem de radiao no interior de coberturas vegetais de grande porte so desenvolvidas e testadas, tendo como base dispositivos de suporte mveis constitudos por reticulados modulares suspensos na parte superior das grandes rvores, que permitem a disposio dos sensores de radiao em diferentes nveis de uma mesma vertical e a replicao das medidas em diferentes verticais no interior da cobertura. As medidas de radiao solar foram realizadas no stio experimental da Reserva Florestal Ducke (0256' S; 5957' W), Manaus Brasil, no perodo de 29 de outubro a 11 de dezembro de 1998. A inverso de modelo fsico de radiao permitiu o estabelecimento da funo de densidade de rea foliar para a vegetao do local. Os valores obtidos para o ndice de rea foliar (IAF) nas trs verticais em condies de radiao difusa foram 6,6, 6,3 e 6,2.

Palavras-chave: ndice de rea foliar, radiao solar, floresta, Amaznia.

Solar Radiation Interception and Spatial Leaf Area Distribution in 'Terra Firme' Forest of the Central Amazonia, Brazil

ABSTRACT The occurrence of solar radiation in forest medium and its relationship with the spatial distribution of the canopy elements are investigated in this work. Experimental sampling techniques of the radiation measurements inside tall vegetation covers are developed and tested, having as base mobile support apparatus, made of modular reticulates suspended on the top of the large trees, which allows the placement of the radiation sensors at different heights along a vertical profile within the canopy and the replication of the vertical probing at different sites. Solar radiation measurements were made at the experimental site of Reserva Ducke (0256' S{; 5957' W), Manaus Brazil, in the period 29 Oct. to 11 Dec. 1998. The inversion of the solar radiation physical model allowed the estimation of the leaf area density for the local vegetation. The calculated values for the leaf area index (LAI) at the three verticals with dominant diffuse radiation conditions were 6.6, 6.3 e 6.2.

Key-words: leaf area index, solar radiation, forest, Amazonia.

1 Instituto Nacional de Pesquisas da Amaznia - INPA - Caixa Postal 478 - Manaus - AM

matemt ica para a der ivao de caractersticas principais da vegetao ( ndice de rea foliar, IAF; distribuio vertical de densidade de rea foliar) (Welles & Norman, 1991; Andrieu & Baret , 1993). A compreenso e o estabelecimento do regime de radiao no interior da cober tura tambm contr ibuem primariamente para a definio da distribuio de energia no interior dessa cobertura, o que constitui um dos fatores fundamentais nos estudos sobre os intercmbios energticos e de massa entre o corpo vegetal e a atmosfera.

A crescente necessidade de uma completa representao fsica das complexas caractersticas ambientais e biolgicas internamente ao dossel motivou uma srie de investigaes sobre o comportamento das diversas variveis no perfil desde a superfcie do solo at o topo da vegetao. Com isso, as medidas micrometeorolgicas rea l izadas ao longo desse perfil ganharam destaque, impulsionadas tambm pelo desenvolvimento de sensores de grande sensibilidade e preciso e de sistemas inteligentes de coleta , p rocessamento e armazenamento desses dados.

Estudos dessa natureza tm sido realizados em coberturas vegetais de mdio e grande porte na Amaznia, constituindo-se de determinaes do ndice de rea foliar e da distribuio vertical da funo a(z) (densidade de rea foliar) por mtodos indiretos baseados na penetrao de radiao solar no meio vegetal (Honzk et ah, 1996; Wandelli & Marques Filho,

1999) que se pos ic ionam como importantes alternativas aos mtodos destrutivos e trabalhosos de medida direta de toda rea foliar existente numa rea amostra i escolhida (McWilliam et ai., 1993).

Honzk et al. (1996) desenvolveram uma anlise sobre mtodos de determinao do IAF e compararam estimativas desse ndice para diferentes coberturas vegetais da Amaznia, obtidas pela combinao de modelos particulares de atenuao da radiao solar em meio vegetal com medidas de radiao fotossinteticamente ativa, contagem de manchas de radiao junto ao solo e fotografias hemisfricas do interior da vegetao.

As var iaes t empora i s da radiao solar e a distribuio vertical de rea foliar em florestas foram medidas e estudadas com o suporte de torre metlica que sobressai acima das copas das rvores e sobre a qual foram dispostos os sensores de radiao em diferentes nveis no inter ior da cobertura (Marques Filho, 1997). As dificuldades principais em tais tipos de experimentos esto sempre associadas proximidade inevitvel entre os sensores e os elementos estruturais da torre (afastamentos normais de 5 a 6 m). No domnio da interao radiao solar vegetao, a presena da torre com seus patamares regularmente distribudos na vertical incorpora superfcies adicionais (estranhas vegetao), que interceptam radiao e cujos os efeitos sobre as medidas no podem ser separados facilmente da atenuao natural da radiao

imposta pela vegetao. Inser ido nessa temt ica , o

presente estudo tem como objetivos p r imr ios : (i) anal isar o comportamento da radiao solar no interior de floresta, enfocando a sua variabilidade espao-temporal e os fatores que de terminam a sua atenuao na direo vertical; (ii) inverter modelo fsico do regime de radiao solar em meio vegetal para a derivao da funo a(z) de densidade de rea foliar mdia para a cobertura; (iii) apresentar dispositivo experimental de medidas de radiao solar no interior de coberturas vegetais de grande porte, que elimina a influncia sobre as medidas de estruturas robustas similares a torres micrometeorolgicas e que favorece abordagens da variabilidade espacial de grandezas fsicas no interior da vegetao pelo uso de mltiplas verticais num mesmo stio experimental.

MATERIAL MTODOS

A) rea de estudo

A rea de estudo localiza-se na Reserva Florestal Adolpho Ducke, um stio de floresta tropical com superfcie total de 100 km 2, distante cerca de 25 km ao norte de Manaus, (0256' S; 5957' W). A vegetao apresenta estrutura de floresta primria no perturbada, com altura mdia de 35m e cujos espcimes mais emergentes chegam a atingir 40m. O terreno levemente ondulado com uma altitude mdia em torno dos 80m (datum existente na rea indica 84m) e com vales de umas poucas dezenas de met