Aplicações SIG em Agrometeorologia: casos da temperatura na pêra rocha e na vinha

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2 Aplicações SIG em Agrometeorologia: casos da temperatura na pêra rocha e na vinha Álvaro Silva (1), Natália Câmara (1), Luís Nunes (1), Francisco Abreu (2) (1) DOMC-DMC, Instituto de Meteorologia, I.P. (2) DCA, Instituto Superior de Agronomia

3 PLANO DA APRESENTAÇÃO 1 INTRODUÇÃO 2 MODELO NUMÉRICO DE PREVISÃO DO TEMPO ALADIN 3 HORAS DE FRIO PARA A PÊRA ROCHA 3.1- A PÊRA ROCHA 3.2- METODOLOGIA 3.3- CARTOGRAFIA DAS HORAS DE FRIO E INFORMAÇÃO DERIVADA 4 DURAÇÕES TÉRMICAS PARA A VINHA 4.1- A VINHA 4.2- METODOLOGIA 4.3- CARTOGRAFIA DA TEMPERATURA ACUMULADA PARA A VINHA E INFORMAÇÃO DERIVADA 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

4 1 - INTRODUÇÃO - O trabalho evidencia a utilização dos SIG, em particular do software ArcGIS na obtenção de produtos cartográficos e outros de aplicação em agrometeorologia. - Apresentam-se os procedimentos de cálculo, interpolação e cartografia automática das horas de frio para a pêra rocha e da temperatura acumulada para a vinha. Fonte: ANP, - Este trabalho resulta da utilização de informação de um modelo de previsão numérica do tempo e programas de cálculo desenvolvidos em Fortran 90 e de interpolação, estatística zonal e cartografia em ArcGIS. Casta Fernão Pires Fonte: IVV,

5 2 MODELO NUMÉRICO DE PREVISÃO DO TEMPO ALADIN - O ALADIN é um dos modelos operacionais de previsão numérica do tempo à escala europeia; - Neste trabalho utilizam-se os campos da temperatura do ar a 2m, da análise numérica das observações do modelo ALADIN; - A utilização dos campos da análise numérica das observações garante a não existência de falhas. O cálculo poderia ser efectuado para a rede de estações mas existindo falhas inevitáveis nas observações, os valores acumulados não poderiam ser calculados com rigor. Modelos numéricos de previsão do tempo operacionais na Europa [1] [1] Fonte: Área abrangida pelo modelo numérico de previsão do tempo ALADIN/Portugal

6 3 HORAS DE FRIO PARA A PÊRA ROCHA 3.1 A Pêra Rocha do Oeste (DOP) - A Pêra Rocha do Oeste é uma variedade portuguesa com Denominação de Origem Protegida (DOP). Segundo a ANP - Associação Nacional de Produtores de Pêra Rocha: Os oito principais concelhos produtores são Cadaval, Bombarral, Torres Vedras, Caldas da Rainha, Alcobaça, Lourinhã, Óbidos e Mafra. Dezanove concelhos onde não tem presença significativa: Sintra, Arruda dos Vinhos, Sobral de Monte Agraço, Peniche, Alenquer, Rio Maior, Nazaré, Porto de Mós, Batalha, Leiria, Vila Franca de Xira, Azambuja, Cartaxo, Santarém, Torres Novas, Alcanena, Tomar, Ferreira do Zêzere, Vila Nova de Ourém e Marinha Grande. Produz-se Pêra Rocha embora em menores quantidades em concelhos do Alentejo, Trás-os-Montes, Minho e Beira Interior. É nos concelhos do Oeste que se concentra a produção de pera Rocha, destacando-se o Cadaval com uma área de cultivo de ha. Área de produção da Pêra Rocha do Oeste Fonte: ANP, Fonte: ANP,

7 3 HORAS DE FRIO PARA A PÊRA ROCHA 3.1 A Pêra Rocha do Oeste (DOP) Porquê um produto para a Pêra Rocha: - Portugal é um dos principais produtores de pêra a nível europeu e até mundial; - A Pêra Rocha produzida em Portugal (mais de toneladas/ano) está no Top 3 das variedades de pêra mais produzidas na Europa, apenas atrás da Abate F e da William BC; - A Pêra Rocha é um dos principais produtos hortofrutícolas que Portugal exporta e ainda assim 70% da produção é absorvida pelo mercado interno; - As condições climatológicas, e em particular as horas de frio acumuladas são importantes no processo de desenvolvimento fenológico da planta, como veremos a seguir, e consequentemente na sua produção. Top 3 das variedades de pêra mais produzidas na Europa Principais países produtores de pêra, 2008 Fonte: The World Apple and Pear Association WAPA,

8 3 HORAS DE FRIO PARA A PÊRA ROCHA 3.2 Metodologia - São calculadas as horas de frio (temperatura horária <7.2ºC) acumuladas desde 1 de Outubro até 30 de Abril. - O valor de 500/550horas de frio, de Outubro a Março, é uma exigência desta variedade e constitui um indicador para a floração e colheita (135 a 140 dias após plena floração). - Utilizam-se produtos de análise objectiva das observações do modelo de previsão numérica do tempo ALADIN (operacional no IM, I.P.), por forma a obter um campo que descreva adequadamente a variabilidade espacial do referido parâmetro. - O modelo tem uma resolução de 9km, o que resulta num total de 109 pontos de cálculo na região Oeste (apenas em terra). Pontos do modelo Aladin na região Oeste e estações meteorológicas do IM, I.P.

9 3 HORAS DE FRIO PARA A PÊRA ROCHA à frente do nosso tempo 3.2 Metodologia - Os pontos de grelha de 9 km são posteriormente interpolados por IDW para uma resolução de 1km, para se obter a cartografia diária das horas de frio acumuladas. A selecção do número de vizinhos e do factor p (potência) foi optimizado por validação cruzada para uma série de casos. de forma a que o erro quadrático médio seja mínimo). - As grelhas diárias resultantes são utilizadas para produção dos layouts, mas também para cálculo das estatísticas zonais por concelho e para extracção dos valores para as sedes de concelho. - O histórico em grelha da informação servirá futuramente para comparação de períodos e para acompanhamento da evolução temporal e espacial do acumulado de horas de frio para a Pêra Rocha. n Zˆ( x) Z( x ) i 1 i i IDW onde: Z ˆ( x ) é o valor estimado no local x; n é o número de amostras circundantes ao local x; i é o peso atribuído a cada ponto amostrado (estes pesos decrescem com a distância). Z ( x i ) é o valor observado no local amostrado x i. O parâmetro i, ou seja, o peso atribuído a cada amostra na estimação de um ponto x é determinado a partir de: d p i0 i n p d i0 i 1 onde: d i0 é a distancia euclidiana entre o ponto a estimar, x 0, e a localização de cada uma das amostras, x i. É condição que a soma de todos

10 3 HORAS DE FRIO PARA A PÊRA ROCHA 3.2 Metodologia Exemplo de implementação em ArcGIS.

11 3 HORAS DE FRIO PARA A PÊRA ROCHA 3.3 Cartografia das horas de frio para a Pêra Rocha e informação derivada Produtos diários: - Grelha com resolução de 1 km para a região Oeste; 24 de Fevereiro de Ficheiro jpeg com a distribuição das horas de frio; 31 de Dezembro de de Janeiro de 2011

12 3 HORAS DE FRIO PARA A PÊRA ROCHA 3.3 Cartografia das horas de frio para a Pêra Rocha e informação derivada Produtos diários: - Estatísticas zonais para os concelhos; - Valores para as sedes de concelho. Exemplo de estatísticas zonais por concelhos Valores médios por sede de concelho

13 3 HORAS DE FRIO PARA A PÊRA ROCHA 3.3 Cartografia das horas de frio para a Pêra Rocha e informação derivada Produtos diários

14 4 DURAÇÕES TÉRMICAS PARA A VINHA 4.1 A vinha - A viticultura faz parte da cultura, tradição e costumes de Portugal de forma relevante e com grande significado. - Portugal é um país com excelentes potencialidades vitivinícolas. - O sector vitivinícola tem grande importância na economia nacional. - Os parâmetros do clima (temperatura, humidade, insolação, precipitação, vento) determinam a obtenção de condições óptimas para o desenvolvimento e o crescimento da vinha, possibilitando uma produção de qualidade e em quantidade. - A temperatura é o factor climático com maior importância no desenvolvimento da videira, controlando o ritmo a que ocorrem os vários estados fenológicos do seu ciclo biológico, nomeadamente o abrolhamento, a floração, o pintor e a maturação. Regiões Vitivinícolas Fonte: IVV,

15 4 DURAÇÕES TÉRMICAS PARA A VINHA 4.2 Metodologia - O conhecimento das durações térmicas permite a previsão da evolução dos estados fenológicos em cada local, tão importante para a racionalização das operações culturais, para a quantificação da probabilidade de riscos meteorológicos (geada, granizo, etc.) e dos respectivos prémios de seguro agrícola, assim como, para a previsão de ocorrência de doenças e das datas dos respectivos tratamentos fitossanitários. - J. Lopes et al determinaram as durações térmicas necessárias para a ocorrência de cada estado de desenvolvimento das castas vínicas da colecção ampelográfica nacional, em Dois Portos, tendo por base as castas de referência Castelão (tinta) e Fernão Pires (branca). onde : Θ = ( T Tb ) Θ a duração térmica (ºC/dias); T a temperatura média diária, T = (Tmax + Tmin)/2 Tb a temperatura base

16 4 DURAÇÕES TÉRMICAS PARA A VINHA 4.2 Metodologia - Os pontos de grelha de 9 km são interpolados por IDW para uma resolução de 1km, para se obter a cartografia diária da temperatura acumulada. A selecção do número de vizinhos e do factor p (potência) foi optimizado por validação cruzada para uma série de casos de forma a que o erro quadrático médio seja mínimo).

17 4 DURAÇÕES TÉRMICAS PARA A VINHA 4.3 Cartografia da temperatura acumulada para a vinha e informação derivada Produtos diários: - Grelha com resolução de 1 km para Portugal Continental; - Ficheiro jpeg com a distribuição da temperatura acumulada;

18 4 DURAÇÕES TÉRMICAS PARA A VINHA 4.3 Cartografia da temperatura acumulada para a vinha e informação derivada Produtos diários: - Estatísticas zonais para regiões vitivinícolas; - Valores para as sedes de distrito.

19 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS Descrição e caracterização de 2 novos produtos cartográficos agrometeorológicos: horas de frio para a pêra rocha e temperaturas acumuladas para vinha; Desenvolvimento a partir do modelo Aladin e implementação da cartografia e estatística zonal em ArcGIS; - Disponibilização no renovado Boletim Meteorológico para a Agricultura BMA (edição digital); - Durante o ano de 2011 são esperados desenvolvimentos/melhorias ao nível de outros produtos como sejam a radiação diária e a evapotranspiração de referência ET0, entre outros