Universidade de São Paulo Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz. Pedro Abel Vieira Junior

Transcrição

1 Unversdade de São Paulo Escola Superor de Agrcultura Luz de Queroz Prevsão de atrbutos do clma e do rendmento de grãos de mlho na regão Centro-Sul do Brasl Pedro Abel Vera Junor Tese apresentada para a obtenção do título de Doutor em Agronoma. Área de concentração: Ftotecna Praccaba 2006

2 Lvros Gráts Mlhares de lvros gráts para download.

3 Pedro Abel Vera Junor Engenhero Agrônomo Prevsão de atrbutos do clma e do rendmento de grãos de mlho na regão Centro-Sul do Brasl Orentador: Prof. Dr. DURVAL DOURADO NETO Tese apresentada para a obtenção do título de Doutor em Agronoma. Área de concentração: Ftotecna Praccaba 2006

4 Dados Internaconas de Catalogação na Publcação (CIP) DIVISÃO DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO - ESALQ/USP Vera Junor, Pedro Abel Prevsão de atrbutos do clma e do rendmento de grãos de mlho na regão Centro-Sul do Brasl / Pedro Abel Vera Junor. - - Praccaba, p. : l. Tese (Doutorado) - - Escola Superor de Agrcultura Luz de Queroz, Bblografa. 1. Clmatologa 2. Grãos 3. Mlho 4. Safra Prevsão 5. Smulação Estatístca I. Título CDD Permtda a cópa total ou parcal deste documento, desde que ctada a fonte O autor

5 Durante a execução deste trabalho me ocorreu que os Homens acontecem na hstóra, mas, os grandes Homens fazem a hstóra. Não recordo de sua orgem. Também pouco mporta. O mportante é que podemos trlhar a planíce para a medocrdade, a ponte para o paraíso ou o labrnto para o nferno, a decsão é pessoal, as conseqüêncas também.

6 4 Ofereço este trabalho à mnha esposa Adrana, às mnhas flhas Ncolle e Gabrella e ao meu flho Lucas, pelo carnho que me dedcam e, prncpalmente, pela tolerânca que me dspensam nesta vda.

7 5 AGRADECIMENTOS Ao Professor Durval Dourado Neto, antes de um orentador, um amgo. Ao Centro de Prevsão de Tempo e Estudos Clmátcos do Insttuto de Pesqusas Espacas pelo apoo e os parâmetros clmátcos prevstos. Ao Departamento de Produção Vegetal da Escola Superor de Agrcultura Luz de Queroz, representados pelo Professor Pedro Crstoffolet e Lucane Aparecda Lopes, pela colaboração. À Empresa Braslera de Pesqusa Agropecuára por proporconar esse curso. À Embrapa Arroz e Fejão, representada por Slvando Carlos da Slva e o Técnco José Cardoso, pela dsponblzação dos parâmetros clmátcos em Goâna. Ao Insttuto Agronômco de Campnas, representado pelos pesqusadores Orvaldo Brunn e Dense Regna Slva Abreu, pela dsponblzação dos parâmetros clmátcos em Cravnhos, Guaíra, Lmera e Mandur. Ao Insttuto Naconal de Meteorologa, representado por Moacr Dal Antona e Crstna Costa, pela dsponblzação dos parâmetros clmátcos nos demas locas. Ao Sstema de Meteorologa do Estado de Goás, representado por Rose da Paz, pela dsponblzação dos parâmetros clmátcos em Goanésa e Porangatu. À Unversdade Federal de Lavras, representado pelo Sr. Geraldo Cleber, pela dsponblzação dos parâmetros clmátcos em Lavras. À Unversdade Federal de Vçosa, representado pelos Prof. José Eustáquo e Sérgo Zolner, pela dsponblzação dos parâmetros clmátcos em Vçosa. À Alne Holanda Nunes Maa, pesqusadora da Embrapa Meo Ambente, pela coorentação e apoo nas analses estatístcas. Ao Dr. Pedro Morera da Slva Flho, conselhero acadêmco pela Empresa Braslera de Pesqusa Agropecuára, pelas oportundades. Aos Professores Lázaro Perera Perez, Paulo Camargo Castro e Rcardo Ferraz de Olvera, pelas orentações em fsologa vegetal. Ao Professor Mguel Cooper pelas sugestões e o banco de dados de solos. Ao Professor José Paulo Moln, pelas sugestões.

8 6 À Chou Sn Chan, pesqusadora do Centro de Prevsão de Tempo e Estudos Clmátcos, pelas orentações e, prncpalmente, pela motvação na elaboração deste trabalho. À Javer Tomasella, pesqusador do Centro de Prevsão de Tempo e Estudos Clmátcos, pelas sugestões. Aos pesqusadores da Embrapa Mlho e Sorgo, em especal a Antôno Carlos Olvera, Antono Marcos Coelho, Danel Perera Gumarães, Luís Marcelo Aguar Sans e Morethson Resende, pelas sugestões. À Eduardo Assad, pesqusador da Embrapa Informátca na Agrcultura, pelas sugestões. À Fabo Marn, pesqusador da Embrapa Informátca na Agrcultura, pelas sugestões. Aos amgos da Embrapa Negócos Tecnológcos, Amantno Martns Ncol, Carolna Abreu Costa, Cro Scaranar, Edson Bolson, Fernando Almeda, Hugo Vllas Boas, Lus Antono Laudares Fara, Luz Carlos Mranda, Marcelo Dresller e Regnaldo Coelho pelo apoo. Ao Professor Paulo Augusto Manfron, professor da Unversdade Federal de Santa Mara, um bom amgo. Ao amgo Gustavo Fontana, aluno do curso de pós-graduação em engenhara rural da Esalq, pelo companhersmo. Ao amgo Thago Romanell, aluno do curso de pós-graduação em engenhara rural da Esalq, pelo companhersmo e pelas correções. À Stella Cato, aluna do curso de pós-graduação em ftotecna da Esalq, uma grande amga. Aos amgos da Esalq, em especal Adrano e Adrana Barbosa, Carlos Perera, Felpe Plau, Gustavo e Marsa Fauln, José Vtor Salv, Marcos e Marna Matos, Renaldo Bonnecarrère e Thomas Newton Martn.

9 7 SUMÁRIO RESUMO... 9 ABSTRACT LISTA DE FIGURAS LISTA DE TABELAS INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Clmatologa Crculação geral na atmosfera Centros de pressão e ventos Sstemas frontas Célula de Walker e Osclação Sul Prevsão do clma e do Tempo Mlho Anatoma, morfologa e estádos fenológcos Ecofsologa Condções para altos rendmentos Modelos de cultura Modelo de Cultura para mlho MATERIAL E MÉTODOS El Nño osclação sul (ENOS) na regão Centro-Sul do Brasl Parâmetros clmátcos prevstos pelo modelo Eta Modelo de cultura para mlho Dados e estmatva dos parâmetros referentes ao solo Dados e estmatva dos parâmetros clmátcos Dados e estmatva dos parâmetros da planta Estmatva dos desenvolvmentos relatvos da cultura Estmatva do rendmento de grãos Estmatva do coefcente hídrco Estmatva e prevsão do rendmento de grãos de mlho

10 8 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO El Nño osclação sul (ENOS) na regão Centro-Sul do Brasl Paraná Mato Grosso do Sul São Paulo Mnas Geras Goás Baha Parâmetros clmátcos prevstos pelo modelo Eta Paraná Mato Grosso do Sul São Paulo Mnas Geras Goás Baha Estmatva e prevsão do rendmento de grãos de mlho Paraná Mato Grosso do Sul São Paulo Mnas Geras Goás Baha Consderações fnas El Nño Osclação Sul (ENOS) na regão Centro-Sul do Brasl Parâmetros clmátcos prevstos pelo modelo Eta Estmatva e prevsão do rendmento de grãos de mlho CONCLUSÕES REFERÊNCIAS

11 RESUMO Prevsão de atrbutos do clma e do rendmento de grãos de mlho na regão Centro-Sul do Brasl A Prevsão de Safras tem se consttuído em mportante ferramenta para o estabelecmento de polítcas agrícolas públcas e prvadas. Em geral, a Prevsão de Safras consste na prevsão do clma e na estmatva do rendmento das partes de nteresse econômco de uma cultura. A prevsão do clma pode ser realzada pela análse de séres hstórcas dos parâmetros clmátcos e dos efetos de fenômenos conhecdos, a exemplo do El Nño Osclação Sul (ENSO), o qual pode ser meddo pelo Índce de Osclação Sul (IOS). Também pode ser realzada pela ntegração numérca das equações dferencas que regem os movmentos da atmosfera no planeta Terra, também conhecda como prevsão numérca. A estmatva do rendmento das culturas também pode ser realzada pela análse estatístca de séres hstórcas ou pela ntegração numérca de equações dferencas que regem a fsologa e o desenvolvmento das plantas, ambos conhecdos como modelo de culturas. O prncpal objetvo deste trabalho fo propor uma metodologa para a Prevsão de Safras no Brasl, tendo como ponto de partda e protótpo o estudo do rendmento de grãos de mlho na regão Centro-Sul do país. Para tanto, séres hstórcas com 60 anos de precptação pluval em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl foram comparadas aos Índces de Osclação Sul meddos no mesmo período, nferndo-se que o fenômeno ENSO apresenta efeto marcante, e dstnto, apenas em locas mas ao Sul e a Nordeste da regão Centro-Sul. Concluu-se pela mpossbldade de utlzação do IOS para a prevsão de parâmetros clmátcos dáros, o que também é prejudcado pela carênca de séres hstórcas dos parâmetros clmátcos com 60 ou mas anos no Brasl. Anda quanto à prevsão do clma, as prevsões de radação solar, precptação pluval, temperaturas máxma e mínma e umdade relatva do ar, geradas pelo modelo Eta a cada ses horas entre os das 16/7/1997 e 15/6/2002, foram comparadas às respectvas meddas dáras desses parâmetros clmátcos, conclundo-se pela possbldade da aplcação das prevsões geradas pelo modelo Eta na Prevsão de Safras, à exceção dos locas mas ao Sul e mas a Nordeste da regão Centro-Sul do Brasl. Acerca da estmatva do rendmento de grãos de mlho, fo proposto um modelo de cultura baseado na ntegração das equações que regem a fsologa e o desenvolvmento das plantas. Comparando-se os rendmentos de grãos de mlho estmados nos 24 locas durante as safras 1997/98 a 2001/02, conclu-se pela possbldade da estmatva do rendmento de grãos de mlho na regão Centro-Sul pelo modelo proposto. Porém, as dscrepâncas entre os rendmentos estmados e os respectvos rendmentos meddos nos locas mas ao Sul e nos locas com textura de solo arenosa apontam a necessdade de correção da estmatva da dnâmca de água realzada pelo modelo de cultura proposto. Como conclusão geral, verfcou-se que a metodologa proposta para a Prevsão de Safras tem vrtudes que devem ser exploradas no sentdo de sua mplementação no Brasl. Porém, essa mplementação depende substancalmente da gestão dos trabalhos, de modo a propcar as condções necessáras. Cabe destacar que o país tem realzado notáves avanços nesse setor, caso da mplementação da rede meteorológca naconal e do conhecmento gerado pelo Centro de Estudos e Prevsões do Clma e pela Empresa Braslera de Pesqusa Agropecuára, entre outras nsttuções. Anda assm, essa área do conhecmento, fundamental para um país agrícola como o Brasl, carece de estudos. Palavras-chave: Prevsão de safras; Prevsão do clma; Modelo de cultura. 9

12 ABSTRACT Forecast of clmatc features and corn gran yeld n the Brazlan Center-South regon Crop forecast has become an mportant tool for the prvate and publc agrcultural polces to be establshed. Generally, crop forecast s composed by clmatc forecast and the yeld estmatve of growth of economcally nterestng parts of crops. The clmatc forecast can be performed through the analyses of hstorcal seres of the clmatc features and of the known phenomena, such as the El Nño Southern Oscllaton (ENSO), whch can be measured by the Southern Oscllaton Index (IOS). It can also be done through a numercal ntegraton of dfferental equatons that rule the atmospherc movements of the Earth, a.k.a. numercal forecast. The estmate of crop yelds can also be done through the statstcal analyss of hstorcal seres or through the ntegraton of dfferental equatons that rule the plant physology and development, both known as crop models. The man objectve of ths study was to ndcate a methodology for Crop Forecast n Brazl, havng as a startng pont and prototype the study of corn gran yeld n the Center-South regon of Brazl. Thus, hstorcal seres of 60 years of precptaton n 24 stes of the studed regon were compared to the IOS measured n the same perod, nferrng that the phenomenon ENSO has a remarkable effect, dstnctly n the most southern and northeast portons of the studed regon. One concluded due to the mpossblty of usng the IOS for daly clmatc forecast, whch s threatened by the lack of hstorcal seres of clmatc features wth 60 or more years n Brazl. Regardng the clmatc forecast, the forecasts of solar radaton maxmum and mnmum temperatures and ar mosture generated by the model Eta on every 6 hours between July 16, 1997 and June 15, 2002 were compared to the respectve daly measurements of these clmatc parameters. Ths provded subsdes for the concluson that the data generated by the model Eta could be used n the Crop Forecast, except for the most southern and northeast regons n the Center-South regon of Brazl. For the estmate of corn gran yeld, a model based n the ntegraton of equatons that rule the plant physology and development was proposed. Comparng corn gran yelds estmated n 24 stes from the agrcultural year 1997/98 to 2001/02, one concluded the possblty of estmatng the corn gran yeld for the studed regon by the proposed model. Although the dfferences between the estmated and the measured yelds n the most southern stes and n those wth sandy sols ndcate the demand for correcton of the estmatve of water dynamcs performed by the proposed model. As a general concluson, the methodology proposed for crop forecastng brngs postve ponts whch should be explored n the sense of ts mplementaton n Brazl. On the other hand, ths mplementaton depends substantally on the work management, proptatng the necessary condtons. One should hghlght that the country has developed notably n ths sector, such as the cases of the mplementaton of the natonal meteorologcal net and of the knowledge broadcasted by the Center of Clmatc Studes and Forecastng and by the The Brazlan Agrcultural Research Corporaton (EMBRAPA), among other nsttutons. Even though, ths area of knowledge vtal to an agrcultural country as Brazl demands more research. Keywords: Crop forecast, Clmatc forecast, Crop modelng. 10

13 11 LISTA DE FIGURAS Fgura 1 Varação global da radação líquda segundo a lattude (SOARES, 2005) Fgura 2 Crculação global dealzada no modelo de três células (SOARES, 2005) Fgura 3 Mapa de equlíbro térmco terrestre em cal.cm -2.mn -1 (SOARES, 2005) Fgura 4 Representação das regões dos ventos predomnantes, da Zona de Convergênca Intertropcal e das Zonas de alta pressão (SOARES, 2005) Fgura 5 Dstrbução méda dos centros de pressão e dreção predomnante dos ventos em Janero (A) e Julho (B) segundo Soares (2005) Fgura 6 Regões-fonte e padrões de escoamento médo de massas de ar, no verão do Hemsféro Sul (TALJAARD, 1972) Fgura 7 Dagrama esquemátco dos tpos de nterações mas freqüentes em três Sstemas Frontas e a convecção tropcal entre as lattudes 40ºS a 35ºS (A), 35ºS a 25ºS (B), 25ºS a 20ºS (C) e ao norte de 20ºS (D) (OLIVEIRA, 1986) Fgura 8 Crculação de Walker para um ano normal (A) e de El Nño (B) (MOLION, 1989) Fgura 9 Índce de Osclação Sul (IOS) ndcando os períodos de ocorrêncas de El Nño: valores postvos maores que 0,5; La Nña: valores negatvos menores que -0,5; e neutros: valores entre -0,5 e 0,5 (QUINN, NEAL; de MAYOLO, 1987; METEOROLOGICAL SERVICE OF CANADA, 2005) Fgura 10 Representação esquemátca das condções de El Nño, normas e de La Nña (INSTITUTO DE PESQUISAS ESPACIAIS, 2005a) Fgura 11 Áreas do globo que apresentam anormaldades peródcas em função de El Nño Osclação Sul (ROPELEWSKI; HALPERT, 1987) Fgura 12 Estádos de desenvolvmento da cultura de mlho (adaptado de FANCELLI, 1988) Fgura 13 Acúmulo médo de matéra seca em partes da planta de mlho semeado no verão (A) e no nverno (B) segundo Dourado Neto (1999)... 85

14 12 Fgura 14 Dstrbução espacal dos locas de verfcação dos efetos do fenômeno El Nño Osclação Sul (ENOS), de avalação dos parâmetros atmosfércos gerados pelo modelo Eta e dos rendmentos de grãos de mlho estmados pelo modelo de cultura Os dâmetros das legendas são proporconas à alttude do local Fgura 15 Representação esquemátca do fluxo de água no sstema da cultura (Adaptado de PEREIRA; VILLA NOVA; SEDIYAMA, 1997) Fgura 16 Dferenças relatvas máxmas entre os totas mensas de chuva e suas medanas no prmero semestre do ano para os 24 locas avalados e a sgnfcânca do valor p. Os dâmetros das legendas são proporconas à dferença em modulo. O snal - sobre a legenda ndca dferença negatva e sua ausênca dferença postva Fgura 17 Dferenças relatvas máxmas entre os totas mensas de chuva e suas medanas no prmero semestre do ano para os 24 locas avalados e a sgnfcânca do valor p. Os dâmetros das legendas são proporconas à dferença em modulo. O snal - sobre a legenda ndca dferença negatva e sua ausênca dferença postva Fgura 18 Deslocamento merdonal da Zona de Convergênca Intertropcal (ZCI) na longtude 30ºW sobre o Oceano Atlântco em períodos de eventos El Nño, La Nña e Neutros (NOBRE; SHUKLA, 1996) Fgura 19 Caracterzação da Zona de Convergênca do Atlântco Sul (ZCAS) pela precptação pluval méda dára e velocdade de ventos (850 hpa) no trmestre Dezembro, Janero e Feverero (CARVALHO; JONES; LIEBMANN, 2004) Fgura 20 Desvo em relação à méda das meddas e prevsões realzadas pelo modelo Eta com 30, 60, 90 e 120 das de antecedênca de precptação pluval (mm), temperatura máxma (ºC) e temperatura mínma (ºC) em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl Fgura 21 Médas das meddas e prevsões realzadas pelo modelo Eta com 30, 60, 90 e 120 das de antecedênca de precptação pluval (mm), temperatura máxma (ºC) e temperatura mínma (ºC) em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl

15 13 Fgura 22 Medanas das meddas e prevsões realzadas pelo modelo Eta com 30, 60, 90 e 120 das de antecedênca de precptação pluval (mm), temperatura máxma (ºC) e temperatura mínma (ºC) em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl Fgura 23 Dstrbução espacal das dferenças relatvas entre as médas e as medanas das meddas e das prevsões de precptação pluval realzadas pelo modelo Eta com 30, 60, 90 e 120 das de antecedênca em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl. Os dâmetros das legendas são proporconas à méda Fgura 24 Dstrbução espacal das dferenças relatvas entre as médas e as medanas das meddas e das prevsões de temperatura máxma realzadas pelo modelo Eta com 30, 60, 90 e 120 das de antecedênca em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl. Os dâmetros das legendas são proporconas à méda Fgura 25 Dstrbução espacal das dferenças relatvas entre as médas e as medanas das meddas e das prevsões de temperatura mínma realzadas pelo modelo Eta com 30, 60, 90 e 120 das de antecedênca em 24 locas da regão 218 Centro-Sul do Brasl. Os dâmetros das legendas são proporconas à méda... 5 Fgura 26 Dstrbução espacal das dferenças relatvas entre os desvos em relação à méda e os valores máxmos das meddas e das prevsões de precptação pluval realzadas pelo modelo Eta com 30, 60, 90 e 120 das de antecedênca em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl. Os dâmetros das legendas são proporconas ao desvo Fgura 27 Dstrbução espacal das dferenças relatvas entre os desvos em relação à méda e os valores máxmos das meddas e das prevsões de temperatura máxma realzadas pelo modelo Eta com 30, 60, 90 e 120 das de antecedênca em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl. Os dâmetros das legendas são proporconas ao desvo Fgura 28 Dstrbução espacal das dferenças relatvas entre os desvos em relação à méda e os valores máxmos das meddas e das prevsões de temperatura mínma realzadas pelo modelo Eta com 30, 60, 90 e 120 das de antecedênca em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl. Os dâmetros das legendas são proporconas ao desvo

16 14 Fgura 29 Dstrbução espacal das médas e medanas das dferenças relatvas entre os rendmentos estmados, ou os rendmentos prevstos, com os respectvos rendmentos máxmos meddos de grãos de mlho em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl. Os dâmetros das legendas são proporconas à méda Fgura 30 Dstrbução espacal dos valores máxmos e mínmos das dferenças relatvas entre os rendmentos estmados, ou os rendmentos prevstos, com os respectvos rendmentos máxmos meddos de grãos de mlho em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl. Os dâmetros das legendas são proporconas à méda e ao valor máxmo Fgura 31 Dferenças relatvas entre os entre os rendmentos estmados e os respectvos rendmentos máxmos meddos de grãos de mlho em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl nas safras 1997/98 a 2001/ Fgura 32 Dferenças relatvas entre os entre os rendmentos prevstos e os respectvos rendmentos máxmos meddos de grãos de mlho em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl nas safras 1997/98 a 2001/

17 15 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Fenologa do mlho Tabela 2 Conteúdo de nutrentes na parte aérea de culturas de mlho de baxo, médo e alto rendmento de grãos Tabela 3 Lattude (Lat, º S), longtude (Long, º W), alttude (m) e dsponbldade de ensaos de rendmento de grãos de mlho (*) nos locas consderados para análse da estmatva e da prevsão do rendmento de grãos de mlho Tabela 4 Classfcação mensal dos fenômenos El Nño (EN), La Nña (LN) e neutros (Neutro) entre os anos de 1960 e Tabela 5 Dsponbldade, segundo os 24 locas consderados da Regão Centro-Sul, dos parâmetros clmátcos meddos de radação (Rad, J.m -2.s -1 ), precptação pluval (Prec, mm), temperaturas máxma e mínma do ar (TAr, ºC) e da superfíce do solo (TSup, ºC), umdade relatva do ar (UR, %) e nsttuções responsáves pela medção Tabela 6 Valores de condutvdade hdráulca em solo saturado (k0, cm.da -1 ), sortvdade (S0, cm.da -0,5 ) e taxa de nfltração (kin, cm.da -1 ) relaconadas à textura (%) e as umdades resdual (θr, cm 3.cm -3 ) e de saturação(θs, cm 3.cm -3 ) do solo Tabela 7 Parâmetros morfofsológcos da planta de mlho Tabela 8 Desenvolvmento Relatvo Lmte da Planta (DRL Planta ) e as respectvas Taxas de Alocação Lmtes na Raz (TAL Raz ), no colmo (TAL Colmo ), na folha (TAL Folha ) e nos órgãos reprodutvos (TAL OR ) segundo os estádos da planta de mlho Tabela 9 Classfcação das dferenças relatvas entre os rendmentos estmados de grãos de mlho (RE, kg.ha -1 ), ou prevstos (RP, kg.ha -1 ), com os respectvos rendmentos máxmos meddos de grãos de mlho nos Ensaos Naconas de Mlho safra normal em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl durante as safras 1997/98 a 2001/

18 16 Tabela 10 Datas de semeadura (Sem), de colheta (Col) e cclo da cultura em das (Cclo) dos Ensaos Naconas de Mlho safra normal em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl durante as safras 1997/98, 1998/99, 1999/00, /01 e 2001/ Tabela 11 Coordenadas geográfcas, lattude (Lat, ºS) e longtude (Long, ºW), e os teores (%) no solo de area grossa, area fna, slte, argla e carbono dos locas mas próxmos aos 24 locas seleconados no Ensao Naconal de Mlho Tabela 12 Rendmentos de grãos de mlho máxmos (RM Max, kg.ha -1 ), médos (RM Med, kg.ha -1 ) e mínmos (RM Mn, kg.ha -1 ) dos Ensaos Naconas de Mlho safra normal em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl durante as safras 1997/98 a 2001/ Tabela 13 Relações entre as freqüêncas mensas (Mensal) e locas (Local) das dferenças relatvas e as classes El Nño Osclação Sul (ENSO) nos meses que apresentaram valor p sgnfcatvo para os 24 locas avalados Tabela 14 Maores dferenças relatvas postvas (Df+) e negatvas (Df-) entre os totas mensas de chuva e suas medanas para os 24 locas avalados cujos meses apresentaram valor p sgnfcatvo Tabela 15 Médas, medanas, valores máxmos e mínmos das dferenças relatvas dáras e suas médas móves com ntervalo de cnco das entre as precptações pluvas estmadas pelo modelo Eta com 30 das de antecedênca e suas respectvas meddas entre os das 16/7/1997 e 15/6/2002 em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl Tabela 16 Médas, medanas, valores máxmos e mínmos das dferenças relatvas dáras e suas médas móves com ntervalo de cnco das entre as precptações pluvas estmadas pelo modelo Eta com 60 das de antecedênca e suas respectvas meddas entre os das 16/7/1997 e 15/6/2002 em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl

19 17 Tabela 17 Médas, medanas, valores máxmos e mínmos das dferenças relatvas dáras e suas médas móves com ntervalo de cnco das entre as precptações pluvas estmadas pelo modelo Eta com 90 das de antecedênca e suas respectvas meddas entre os das 16/7/1997 e 15/6/2002 em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl Tabela 18 Médas, medanas, valores máxmos e mínmos das dferenças relatvas dáras e suas médas móves com ntervalo de cnco das entre as precptações pluvas estmadas pelo modelo Eta com 120 das de antecedênca e suas respectvas meddas entre os das 16/7/1997 e 15/6/2002 em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl Tabela 19 Médas, medanas, valores máxmos e mínmos das dferenças relatvas dáras e suas médas móves com ntervalo de cnco das entre as temperaturas máxmas estmadas pelo modelo Eta com 30 das de antecedênca e suas respectvas meddas entre os das 16/7/1997 e 15/6/2002 em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl Tabela 20 Médas, medanas, valores máxmos e mínmos das dferenças relatvas dáras e suas médas móves com ntervalo de cnco das entre as temperaturas máxmas estmadas pelo modelo Eta com 60 das de antecedênca e suas respectvas meddas entre os das 16/7/1997 e 15/6/2002 em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl Tabela 21 Médas, medanas, valores máxmos e mínmos das dferenças relatvas dáras e suas médas móves com ntervalo de cnco das entre as temperaturas máxmas estmadas pelo modelo Eta com 90 das de antecedênca e suas respectvas meddas entre os das 16/7/1997 e 15/6/2002 em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl Tabela 22 Médas, medanas, valores máxmos e mínmos das dferenças relatvas dáras e suas médas móves com ntervalo de cnco das entre as temperaturas máxmas estmadas pelo modelo Eta com 120 das de antecedênca e suas respectvas meddas entre os das 16/7/1997 e 15/6/2002 em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl

20 18 Tabela 23 Médas, medanas, valores máxmos e mínmos das dferenças relatvas dáras e suas médas móves com ntervalo de cnco das entre as temperaturas mínmas estmadas pelo modelo Eta com 30 das de antecedênca e suas respectvas meddas entre os das 16/7/1997 e 15/6/2002 em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl Tabela 24 Médas, medanas, valores máxmos e mínmos das dferenças relatvas dáras e suas médas móves com ntervalo de cnco das entre as temperaturas mínmas estmadas pelo modelo Eta com 60 das de antecedênca e suas respectvas meddas entre os das 16/7/1997 e 15/6/2002 em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl Tabela 25 Médas, medanas, valores máxmos e mínmos das dferenças relatvas dáras e suas médas móves com ntervalo de cnco das entre as temperaturas mínmas estmadas pelo modelo Eta com 90 das de antecedênca e suas respectvas meddas entre os das 16/7/1997 e 15/6/2002 em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl Tabela 26 Médas, medanas, valores máxmos e mínmos das dferenças relatvas dáras e suas médas móves com ntervalo de cnco das entre as temperaturas mínmas estmadas pelo modelo Eta com 120 das de antecedênca e suas respectvas meddas entre os das 16/7/1997 e 15/6/2002 em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl Tabela 27 Dferenças entre as dferenças relatvas prevstas pelo modelo de cultura e as respectvas dferenças relatvas estmadas em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl durante as safras 1997/98 a 2001/

21 19 1 INTRODUÇÃO O Homem, através dos tempos, tem desenvolvdo estratégas, embora empírcas, de manpulação do ambente e das plantas, através de prátcas como a fertlzação do solo, a rrgação, o controle de ervas dannhas e o melhoramento vegetal. No entanto, anda são escassos os esforços concentrados para o entendmento dos mecansmos de controle do sstema soloplanta-atmosfera, bem como a prevsão de respostas. As condções atmosfércas são fatores determnantes no crescmento das plantas, além do fato de que, durante todo o cclo de uma cultura, o rendmento potencal depende das varáves abótcas, a exemplo da radação e da dsponbldade hídrca, e das bótcas, caso das pragas e patógenos. Quanto às varáves bótcas, é reconhecda a capacdade e relatva facldade de nterferênca do Homem quando comparadas a mutas das varáves abótcas, notadamente a radação e a temperatura (DUVICK, 1992; HORTON, 2000; MACHADO, 1985). Anda no que tange às varáves atmosfércas, seu conhecmento se faz necessáro em váras atvdades agronômcas, a exemplo da seleção e adaptação de genótpos, a defnção de épocas de semeadura, a eleção de tratos culturas e a mplantação de mecansmos de modfcação de ambentes agrícolas. Por outro lado, sendo a prncpal fonte de energa na Terra e o prncpal elemento relaconado aos fenômenos meteorológcos, a radação solar é responsável pela dstrbução da fauna e da flora no planeta, nfluencando dretamente as atvdades fsológcas dos seres vvos e os fenômenos atmosfércos. Assm, a produção vegetal depende dretamente da energa solar, fator de dfícl manpulação pelo Homem (DUVICK, 1992; HORTON, 2000). Com o advento da engenhara genétca, uma alternatva vslumbrada é a melhora do processo de fotossíntese; entretanto, essa tarefa é complexa e apresenta como prncpal lmtação o fato de a enzma Rubsco apresentar afndade tanto com CO 2 quanto com O 2, o que fo vantajoso nos prmórdos da vda, quando a atmosfera era rca em CO 2. Embora a evolução das espéces resulte em mecansmos de concentração de CO 2, a exemplo das plantas C4 que dspõem da enzma PEP Carboxlase com alta afndade em relação ao CO 2, essas espéces, a exemplo do mlho, não apresentam saturação da produção fotossntétca à radação solar, além de serem mas efcentes na utlzação de água e de nutrentes, o que mplca a otmzação da oferta ambental para a obtenção das produções máxmas (HORTON, 2000; VIEIRA JUNIOR, 1999). A observação das varáves como forma de compreender os fenômenos meteorológcos, determnando seus padrões de ocorrênca e propcando uma adequada prevsbldade do clma de

22 20 uma dada regão, é um nstrumento de grande vala no planejamento e na gestão de númeras atvdades agropecuáras, uma vez que o planejamento adequado passa, obrgatoramente, pelo conhecmento da varação dos elementos do clma, destacando-se aí a temperatura, a radação solar e os índces pluvométrcos (BARRY; CHORLEY, 1985; HEEMST, 1986). O conhecmento das varáves temperatura e radação solar pode fornecer subsídos para a adequada determnação de períodos crítcos predomnantes numa certa regão, crando, assm, condções para o fornecmento de nformações que vsam prncpalmente reduzr as conseqüêncas negatvas causadas pelas varações de atrbutos atmosfércos. Uma vez que a temperatura do ar e a radação solar são elementos crucas do ambente e que controlam a necessdade de água para o crescmento das plantas, é necessáro quantfcar sua dstrbução em áreas agrculturáves e suas varações durante o cclo das plantas (LARCHER, 1995). A prevsão das condções clmátcas pode ser realzada com base na análse estatístca de séres hstórcas; contudo, o ajuste a essas séres hstórcas de temperatura e de radação solar, prncpalmente de valores dáros, não é ctado na lteratura especalzada como o são os estudos para séres de precptação pluval. No mas, a dfculdade de prevsão de algumas manfestações naturas e as pequenas e constantes mudanças ocorrdas no ambente da Terra têm contrbuído para sgnfcatvas alterações das condções clmátcas, restrngndo a utlzação de séres hstórcas. Um exemplo é o fenômeno El Nño Osclação Sul (ENOS), ao qual tem sdo atrbuída grande mportânca com relação aos regmes clmátcos zonas e que tem exgdo esforços consderáves para a compreensão e a prevsão de ocorrênca. Assm, modelos de smulação que descrevem elementos atmosfércos, notadamente os modelos numércos, têm sdo aplcados com mas freqüênca na descrção de varáves atmosfércas, destacando-se o Modelo de Crculação Geral, que fornece nformações para a prevsão das condções atmosfércas regonas, a exemplo do modelo Eta 1 (CAVALCANTI, 2005; INSTITUTO DE PESQUISAS ESPACIAIS, 2005a; INSTITUTO DE PESQUISAS ESPACIAIS, 2005b). Por outro lado, a utlzação de modelos objetvando quantfcar os efetos das varáves no desenvolvmento das culturas vem ocorrendo há mas de 250 anos. Essa afrmação é baseada no fato de que Réaumür, em 1735, assocou a temperatura ao desenvolvmento de culturas; o pesqusador estava propondo um dos modelos empírcos mas utlzados atualmente em 1 Modelo de prevsão numérca descendente do modelo crado pela Hydrometeorologcal Insttute, da Unversdade de Belgrado, e nstalado no Centro de Prevsão do Tempo e Estudos Clmátcos (CPTEC) em 1996.

23 21 agrometeorologa, o modelo de graus-das, o qual deu mportante contrbução aos estudos de modelos para a estmatva do desenvolvmento e da produção de espéces vegetas (COSTA, 1997). Um modelo de desenvolvmento de plantas, também denomnado Modelo de Cultura, tem por objetvo buscar nformações das dversas nterações entre a planta e o ambente, maxmzando o uso de recursos naturas de cada regão ou de uma condção de produção. Assm, é possível defnr a melhor forma de manejo de uma cultura, e anda favorecer o planejamento das atvdades agrícolas. Nesse caso, são utlzados modelos baseados em análses estatístcas, a exemplo dos modelos da sére Ceres (LIMA, 1995), e modelos baseados na descrção dos processos fsológcos da planta, como o apresentado por Dressen e Konjn (1992). Consderando o exposto sobre a produção vegetal e as condções atmosfércas, é possível nferr a mportânca de modelos para a prevsão das condções atmosfércas, bem como para a estmatva da produção e do desenvolvmento vegetal (HEEMST, 1986), destacando-se que os rendmentos potencas da cultura do mlho são eventos que dependem dretamente da temperatura, da radação solar e da dsponbldade hídrca (VIEIRA JUNIOR, 1999). No Brasl, a regão Centro-Sul, entendda como aquela que compreende as regões Sudeste e Centro-Oeste, acrescda da meso-regão Oeste do Estado da Baha e das meso-regões Norte e Oeste do Estado do Paraná, responde por mas de 60% da produção naconal de mlho, sendo, pos, objeto de nteresse de polítcas agrícolas e da pesqusa nessa cultura. Anda que a cultura do mlho nessa regão dsponha de elementos tecnológcos comparáves aos mas modernos do mundo, a exemplo dos germoplasmas e sstemas de produção, o rendmento médo de grãos al anda é bastante nferor aos maores rendmentos mundas, fato atrbuído à carênca de nformações acerca das condções clmátcas futuras e suas conseqüêncas sobre a cultura (TAVARES, 2005). O presente trabalho tem como objetvo prncpal propor uma metodologa para a Prevsão de Safras. Para tanto, enfatzando a regão centro-sul do Brasl, serão consderados: ) a possbldade da prevsão de parâmetros clmátcos dáros com base na análse de séres hstórca desses parâmetros e da nfluênca do fenômeno El Nño Osclação Sul (ENOS); ) a prevsão dára da radação ncdente, da precptação pluval, das temperaturas máxma e mínma e da umdade relatva do ar gerados pelo modelo regonal Eta; e ) desenvolver e avalar um modelo de cultura para estmação da produção de mlho, com ênfase no rendmento potencal de grãos.

24 22 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA A análse mas detda dos avanços obtdos pela agrcultura mundal ndca que o ncremento dos rendmentos das prncpas espéces vegetas cultvadas não decorre da melhora na produção fotossntétca, mas sm da melhor partção de fotoassmlados com ênfase nas partes de aprovetamento econômco, uma vez que genótpos antgos, a despeto da menor produção das partes de nteresse econômco, apresentam produção bológca bastante próxma dos genótpos recentes (MACHADO, 1985; DUVICK, 1992). Como já menconado anterormente, a melhora do processo de fotossíntese é um processo complexo, e que apresenta como prncpal lmtação o fato de que a enzma Rubsco tem afndade tanto a CO 2 quanto a O 2, o que nos tempos prmórdos da vda fo benéfco, já que a atmosfera era rca em CO 2. Apesar da reduzda alteração da enzma Rubsco, o que demonstra a complexdade para a melhora de efcênca da fotossíntese, a evolução das espéces resultou em mecansmos de concentração de CO 2, a exemplo de plantas C4 em que a enzma PEP Carboxlase apresenta alta afndade ao CO 2. As plantas C4, como o mlho, desenvolveram processos que otmzam a fxação de CO 2 e, conseqüentemente, a utlzação de água e de ntrogêno; além dsso, sua produção fotossntétca, em condções naturas, não apresenta saturação à radação (HORTON, 2000; LARCHER, 1995; MACHADO, 1995). Assm, fca patente a necessdade de otmzação do sstema de produção do mlho, com o propósto de alta produtvdade, o que mplca a prevsão dos atrbutos clmátcos durante o desenvolvmento da cultura, de modo a otmzar a oferta ambental - a exemplo da rrgação, dos tratos culturas, do controle de pragas e patógenos, e, prncpalmente, da defnção das épocas de semeadura. O mlho representa, hstorcamente, um dos prncpas e mas tradconas cereas cultvados em todo o Brasl, ocupando de manera crescente posções sgnfcatvas quanto ao valor da produção agropecuára, especalmente nos sstemas de produção mas aprmorados e baseados na semeadura dreta, na rotação de culturas e, mas recentemente, na agrcultura de precsão. Atualmente, devdo à sua capacdade de adaptação, o mlho é cultvado na maor parte do terrtóro naconal. Em termos de dstrbução e adoção de tecnologa, as maores porções cultvadas se concentram partcularmente no Dstrto Federal e nos estados do Paraná, São Paulo, Mato Grosso do Sul, Mnas Geras e Goás, além do oeste baano,sendo toda essa regão denomnada por Centro-Sul (TAVARES, 2005).

25 23 Ao longo das duas últmas décadas, a área cultvada no Brasl varou entre nove a 14 mlhões de hectares, sendo que nos últmos 10 anos, o ncremento na produtvdade méda de grãos fo superor a 70% (TAVARES, 2005). Nesse contexto, o avanço tecnológco de nsumos, alado à oferta de genótpos mas bem adaptados, além da otmzação dos sstemas de produção, caso das técncas do planto dreto e da rotação de culturas, podem ser tdos como os prncpas fatores determnantes para o bom desempenho da espéce, em especal na regão Centro-Sul. A produtvdade do mlho é uma varável complexa e dependente de fatores genétcos, abótcos e bótcos. Dessa forma, o potencal produtvo do mlho pode ser mas bem explorado pela adoção e mplementação crterosa de aspectos técncos, a saber: ) escolha de genótpo mas bem adaptado à oferta ambental e às condções de cultvo zonas; ) época de semeadura preferencal para a regão; ) emprego de população e dstrbução espacal de plantas compatíves com a tecnologa empregada e a oferta ambental; v) controle efcente de plantas dannhas, pragas e patógenos; v) manejo adequado do solo; e v) nutrção adequada das plantas. Nesse cenáro, destacam-se as técncas relatvas à agrcultura de precsão, a qual, além de otmzar as relações entre a oferta ambental e a aplcação de nsumos, tem mportantes mplcações econômcas (COELHO; FRANÇA, 1995; FANCELLI; DOURADO NETO, 2000; VIEIRA JUNIOR, 1999; VIEIRA JUNIOR et al., 2004a). No caso dos fatores genétcos, os germoplasmas de mlho utlzados na regão Centro-Sul do Brasl são bem adaptados à oferta ambental regonal e apresentam alta produtvdade, notadamente se consderados os sstemas de produção utlzados com ênfase nas condções bótcas. Entretanto, é notóra a carênca de nformações sobre o clma e as conseqüentes meddas de manejo da cultura a serem mplementadas; podendo-se afrmar que, atualmente, essa é a prncpal defcênca da cultura do mlho na regão Centro-Sul do país. Para suprr tal carênca, há que se prever a oferta ambental, notadamente os atrbutos meteorológcos que o Homem tem dfculdade de controlar como a temperatura, a radação e a precptação pluval, bem como seus efetos sobre a cultura, que dependem da fsologa da planta do mlho e podem ser obtdos pelo emprego de modelos de prevsão de clma e de cultura, aspectos dscutdos nos tópcos 2.1, 2.2 e 2.3, a segur.

26 Clmatologa Desde os prmórdos da humandade, as manfestações atmosfércas têm sdo motvo de reflexão sobre seus efetos e suas orgens; mesmo os homens das cavernas, para garantr sua sobrevvênca, desenvolveram a prátca da caça levando em conta aspectos da dreção dos ventos em relação à posção da presa (MOURA, 1986). Nas antgas cvlzações há númeras referêncas ao Tempo e ao clma. Na Bablôna já eram fetas observações e generalzações meteorológcas, como sugerdo por um antgo provérbo, nscrto em placa de barro datada de anos a.c. e sob a guarda do Museu de Londres, em que se lê: Quando um anel crcunda o Sol chuva cará (MOURA, 1986). Sócrates, no ano 400 a.c., refere-se a Platão como um Homem sábo e pensador das cosas supraterrestres. Essa denomnação, em grego, forneceu a orgem da palavra meteorologa 2. Entretanto, fo Arstóteles, em 350 a.c., quem prmero escreveu sobre a meteorologa, relatando estudos sobre os elementos que dão orgem ao bom e ao mau tempo, como o vento e a nuvem (MOURA, 1986). O texto arstolélco contnha erros, o que é compreensível em razão da época; entretanto, mesmo sem qualquer nstrumentação, o flósofo grego acertou ao prever que o ar quente tende a subr para as mas altas camadas atmosfércas e que a evaporação é causada pelo calor solar. Arstóteles também prevu que a evaporação submetda à redução na temperatura nas altas camadas da atmosfera ca sob a forma de chuva (MOURA, 1986). A partr dos conhecmentos sstematzados por Arstóteles, Teofrasto escreveu o Lvro dos Snas, obra que menconava oto maneras para prever o Tempo com um ano de antecedênca, além de provérbos que ajudavam a prever o Tempo, quasquer que fossem as característcas dos snas observados. Algumas regras propostas por Teofrasto são coerentes, ao passo que outras são absurdas. Porém, Teofrasto obteve grande êxto com o seu lvro, que se tornou extremamente popular entre mlhares de gregos; tudo que os letores nteressados nos elementos tnham a fazer para determnar a prevsão do tempo era consultar o lvro, comparando os snas a algumas observações rudmentares dos ventos, do céu e das nuvens (MOURA, 1986). 2 De acordo com o Dconáro Houass da língua portuguesa, o termo meteorologa vem do grego meteórología,as, pesqusa ou tratado sobre os corpos ou fenômenos celestes (Platão); no francês, temos météorologe (1547) estudo dos meteoros, dos fenômenos atmosfércos ; a acepção atual predomnante de cênca da prevsão dos fenômenos atmosfércos deve-se ao século XIX.

27 25 Até o século XVI, em mutos casos eram atrbuídas causas sobrenaturas aos fenômenos atmosfércos; porém, em 1597, Galleu Galle nventou o termômetro e a escala termométrca, ambos ndspensáves à evolução da meteorologa. Em 1643 Evangelsta Torrcell, dscípulo de Galleu, determnou a relação entre a pressão do ar, o que resultou na nvenção do barômetro (WOLFE, 1961; MOURA, 1986). Com esses dos nstrumentos, as observações meteorológcas passaram a ter caráter mas quanttatvo e regular, o que permtu a nstalação de algumas estações de observação clmátca na Itála (WOLFE, 1961; MOURA, 1986). Assm, fo possível, explcar raconal e centfcamente, os fenômenos observados e até então tdos como sobre-humanos, o que possbltou os trabalhos de Boyle sobre a relação entre volume e pressão do ar, os estudos de Hadley sobre a nfluênca da rotação da Terra nos ventos e trabalhos de Lavoser sobre a composção do ar, todos ctados por Wolfe (1961). No século XIX, o Tempo e o clma foram temas de grande preocupação dos países europeus. A necessdade do conhecmento das dmensões físcas de certos fenômenos meteorológcos nduzu as nações européas, num esforço conjunto, a desenvolver uma rede de estações meteorológcas, de modo que o conjunto de dados observados pudesse representar, num dado nstante, o estado do tempo e suas flutuações para as localdades que compunham a rede de observação meteorológca (WOLFE, 1961). Grosso modo, consderando o hstórco das cêncas meteorológcas, pode-se esboçar um cclo evolutvo de quatro períodos, descrtos a segur. O prmero período, compreenddo entre a Antgüdade e o ano de 1860, caracterza os prmeros esforços do Homem para compreender o meo crcundante da natureza e seus fenômenos atmosfércos, até a prmera prevsão meteorológca, feta na Holanda, alertando para a possível ocorrênca de uma volenta tempestade, em Junho de 1860 (WOLFE, 1961). O segundo período, entre os anos de 1860 e 1920 e denomnado era empírca, fo caracterzado pelo níco das observações meteorológcas regulares e a cração dos servços de meteorologa em város países. Isso fo vablzado pelas nvenções dos prmeros nstrumentos de medção dos parâmetros meteorológcos e pela nvenção do telégrafo, em 1845, o que permtu a rápda transmssão de nformações meteorológcas necessáras à preparação de cartas snótcas para a prevsão e sua dvulgação (WOLFE, 1961). O tercero período, ou era de transção, entre os anos de 1920 a 1950, é uma fase caracterzada pela Teora das Frentes Fras e Quentes, desenvolvda por Jacob Bjerknes na

28 26 Noruega. Nesse período, a regulardade das observações da alta atmosfera, vablzada pela nvenção da radossonda, possbltou o desenvolvmento da Teora das Ondas, que caracterza o tempo em lattudes temperadas, além da nvenção do radar meteorológco, que permte a observação, localzação e o acompanhamento da evolução de fenômenos meteorológcos (WOLFE, 1961). Também vale ressaltar o trabalho ponero do meteorologsta nglês Rchardson (WOLFE, 1961) que, em 1922, publcou um lvro sobre a prevsão de tempo por métodos estatístcos e numércos. Nesse trabalho, Rchardson chega à conclusão de que, para fornecer a prevsão do Tempo para um da sera necessáro 64 ml pessoas para calcular as váras ntegrações, tamanha a complexdade do problema pelo número de varáves. O quarto período, ncado em 1950 e denomnado era centífca, é caracterzado pelo uso de computadores, que vablzaram a solução das equações descrtas por Rchardson. Com o advento do computador o desafo descrto por Rchardson fo retomado pelo matemátco Von Neumann e pelo meteorologsta Jule Charney. Usando o computador ENIAC IV do Insttuto para Estudos Avançados da Unversdade de Prnceton, em 1946, os dos foram os prmeros a ter sucesso com a prevsão do tempo por meo do emprego da ntegração numérca das equações dferencas que regem os movmentos da atmosfera da Terra (WOLFE, 1961). Os fundamentos para o avanço da meteorologa foram proporconados pelos trabalhos teórcos de Rossby, Chamey e Eady sobre a estrutura e propagação de ondas barotrópcas e baroclíncas, assocadas aos cclones e antcclones exstentes na atmosfera de lattudes temperadas. Assm, a prevsão numérca do tempo expermentou um grande salto, passando de modelos barotrópcos de um só nível para modelos baroclíncos multníves em escala global (MOURA, 1986; WOLFE, 1961). A partr das consderações acerca do percurso hstórco da cênca meteorológca é possível nferr que o sucesso dos métodos físcos e numércos na prevsão do tempo sobrepujou a metodologa empírca então exstente. Nesse caso, é de mportânca fundamental a compreensão dos fenômenos atmosfércos, notadamente quanto aos seus aspectos físcos. Parte ntegrante essencal do planeta, a atmosfera pode ser descrta como uma mensa máquna térmca cuja prncpal fonte de calor é a energa solar. Essa máquna converte energa térmca em energa mecânca, com baxo rendmento - apenas 2% da energa solar recebda é convertda em energa mecânca -, dando orgem à crculação geral da atmosfera que rege toda a dnâmca atmosférca global, ou seja, rege a dnâmca dos ventos, das frentes e das nuvens, entre

29 27 outros eventos mportantes. Não obstante a mportânca da atmosfera, a termodnâmca dos oceanos também desempenha papel essencal nos eventos clmátcos (PARKER, 1980). Assm, o estudo desses fenômenos em sentdo amplo tem recebdo o rótulo de meteorologa, enquanto o estudo que enfatza a aplcação prátca do conhecmento sobre os fenômenos clmátcos é denomnado clmatologa (BARRY; CHORLEY, 1985). Uma questão mportante são os concetos de Tempo e clma. Concetualmente, o Tempo meteorológco refere-se às condções atmosfércas de um dado local em um dado momento, ao passo que o clma refere-se a uma generalzação das condções atmosfércas por um período maor em uma determnada área geográfca (BARRY; CHORLEY, 1985). Usualmente prevsão do Tempo é expressão que se refere à medção realzada para períodos de até cnco das contados da prevsão, enquanto que o termo clma é aplcado para períodos maores. Na clmatologa os prncpas determnantes são os movmentos atmosfércos dados pela crculação geral na atmosfera e os fenômenos atmosfércos representados pelas massas de ar, frentes e cclones, entre outros, descrtos nos tópcos a segur (BARRY; CHORLEY, 1985). Quando se pretende efetuar o estudo de qualquer elemento do clma, necessáro se faz localzar a porção da área no contexto da crculação geral da atmosfera. Por exemplo, se a regão for tropcal, o elemento mas mportante a ser analsado é o regme de precptações pluvas, os quas caracterzam as estações secas ou chuvosas. Contudo, se a regão for temperada, tão mportante quanto o regme das chuvas é a varação anual da temperatura, caracterzando períodos fros, geralmente nvernos, e quentes, geralmente verões (VIANELLO; ALVES, 1991). Quanto à varação dos totas pluvométrcos em regões tropcas, esses índces controlam todo um conjunto de atvdades, a começar pelas agrícolas e hdrológcas - das quas tantas outras dependem - gravemente afetadas pelas secas ou enchentes, decorrentes da redução ou do aumento das precptações pluvas (VIANELLO; ALVES, 1991). As precptações pluvas estão dretamente relaconadas às convecções, movmentos ascendentes de ar úmdo resultantes de pressões atmosfércas mas baxas junto à superfíce da Terra, podendo ser restrtas a escalas locas ou provenentes da advecção de massas de ar. Tal ascensão pode resultar do aquecmento do ar em contato com a superfíce, chuva convectva, e ser nfluencada pela topografa do local, chuva orográfca, e/ou pela ação de sstemas atmosfércos transentes de caráter dnâmco conhecdos como sstemas frontas. As convecções são ntensfcadas ou nbdas pela crculação geral da atmosfera, fenômeno de escala global, resultado

30 28 do balanço de energa dferencado e de nterações complexas entre oceano e a atmosfera (VIANELLO; ALVES, 1991; VAREJÃO-SILVA, 2000). É precso consderar que a prevsão das condções atmosfércas tem evoluído consderavelmente na últma década, notadamente quando levados em conta os avanços na prevsão numérca. Daí é possível nferr a mportânca do seu estudo para as atvdades agrícolas. Nesse sentdo, város trabalhos têm sdo realzados, a exemplo de Menke e Hammer (1997), que estudaram as varações da produção de amendom na Austrála em função de eventos clmátcos; Handler (1994), que estudou a relação da produção de mlho no estado norteamercano de Illnos e a ocorrênca de fenômenos El Nño e La Nña; Markus (1992), que estudou a varação da produção mundal de cana-de-açúcar em conseqüênca de eventos clmátcos globas; e Garnett e Khandekar (1992), que relaconaram a ocorrênca de El Nño Osclação Sul (ENOS) com a produção mundal de cereas. Cumpre destacar anda a ênfase que a Conference on the Economc of Meteorologcal and Hydrologcal Servces deu à questão, conclundo pelo grande nteresse da socedade humana em geral em relação aos estudos clmátcos e acentuando as mplcações econômcas das prevsões clmátcas para o sucesso dos setores agrícolas naconas, especalmente nos países em desenvolvmento. (WORLD METEOROLOGICAL ORGANIZATION, 1994). No caso do Brasl, dentre as nsttuções relaconadas à clmatologa merecem destaque o Insttuto Naconal de Meteorologa (INMET), vnculado ao Mnstéro da Agrcultura, e o Centro de Prevsão do Tempo e Estudos Clmátcos (CPTEC), do Insttuto Naconal de Pesqusas Espacas (INPE), nsttução que desenvolveu o modelo de prevsão numérco Eta (INSTITUTO DE PESQUISAS ESPACIAIS, 2005b). O Eta é um modelo de mesoescala em ponto de grade cuja versão operaconal cobre a maor parte da Amérca do Sul e oceanos adjacentes, com resolução horzontal de 40 km e vertcal de 38 camadas. As varáves prognóstcas do modelo são: temperatura do ar e da superfíce, componentes zonal e merdonal do vento, umdade específca e relatva, água líqüda da nuvem, pressão à superfíce, radação líqüda e energa cnétca turbulenta. As prevsões são fornecdas duas vezes ao da, uma com condção ncal às 00:00 e outra às 12:00 (BLACK, 1994). Entretanto, o modelo não tem sdo utlzado para prevsões clmátcas enfatzando a produção agrícola, o que muto podera contrbur para a produção agrícola braslera.

31 Crculação geral na atmosfera O movmento espacal e temporal da atmosfera é extremamente complexo, dependente da propagação de ondas geradas pelos centros de alta e baxa pressão e de vórtces, entre outros. Para descrever a crculação da atmosfera, são necessáras médas clmatológcas em tempos defndos de modo a suavzar as formas transtóras, além de que a descrção geral dos movmentos da atmosfera exgra a descrção matemátca da posção e da velocdade de cada uma das moléculas que a consttuem. A mpossbldade de desenvolver uma teora que resolvesse as nfntas equações e as acoplasse para formar uma solução conjunta, levou os estudosos a formularem a hpótese do contnuum. Nesse caso, o desempenho do materal é uma função contínua expressa por equações dferencas parcas acopladas. Os coefcentes dessas equações podem ser obtdos da teora molecular, mas, na prátca, são deduzdos de fenômenos, o que resulta na denomnação de fenomenológco ao estudo do contínuo (BYERS, 1974). Um modelo de crculação geral consderara a ação dos cclones e antcclones sempermanentes, cuja extensão e posção promovem o aquecmento dferencal de contnentes e oceanos, além dos sstemas de ventos persstentes, a exemplo dos alísos de sudeste no hemsféro sul e de nordeste no hemsféro norte, os predomnantes de oeste em lattudes médas, e os de leste em lattudes crcumpolares (BATTAN, 1979). Dferenças no balanço de radação, assocadas com a heterogenedade da superfíce terrestre, geram dferenças de pressão que mantém a atmosfera em contínuo movmento, fazendo com que a atmosfera terrestre esteja permanentemente submetda a processos de geração e transformação de energa. Esses movmentos tendem a elmnar as dferenças de pressão, removendo energa térmca das regões de maor ganho, transportando-a e lberando-a nas regões de menor ganho. A comparação em escala global do saldo entre a radação curta e a radação longa (Fgura 1) demonstra que há defct de energa nas lattudes entre 38º a 90º em ambos hemsféros e saldo de energa entre as lattudes 38ºN e 38ºS (SOARES, 2005). Em seus deslocamentos, as massas de ar nteragem entre s e com a superfíce da Terra gerando alterações nas condções meteorológcas, sendo que a maor freqüênca de condções meteorológcas específcas determna o clma local (FLEAGLE; BUSINGER, 1980). O balanço de radação, médo anual, do globo terrestre mostra que, a regão entre os trópcos apresenta valor postvo crescente na medda em que se aproxma do equador, enquanto o balanço é negatvo para regões temperadas, ocorrendo os menores valores nas calotas polares.

32 30 Como conseqüênca, a massa de ar no equador sofre aquecmento, dmnução de densdade e se eleva na atmosfera, enquanto as massas de ar nas calotas polares sofrem resframento, aumento de densdade e descendem na atmosfera. Ou seja, ao aquecmento da superfíce pela radação correspondera alta pressão em alttude no equador, enquanto, ao resframento dos pólos corresponde à baxa pressão em alttude. Na superfíce a pressão é baxa no equador aumentando na dreção dos pólos, sendo que nos pólos o deslocamento pela rotação da terra causa a deflexão para oeste (BYERS, 1974; BATTAN, 1979; BARRY; CHORLEY, 1985; AYOADE, 1996). Fgura 1 Varação global da radação líquda segundo a lattude (SOARES, 2005) As condções dferentes nos pólos e no Equador geraram um gradente contínuo de pressão entre os pólos e o Equador caso não houvesse perturbações - a exemplo das forças da gravdade, de Corols, centrífuga e de atrto (AYOADE, 1996). Sob a ação da força de Corols, uma massa de ar que descendeu do Pólo Sul, na sua trajetóra ao norte, sera contnuamente desvada para a esquerda. Sua dreção passara a apresentar uma componente de leste, até certa lattude, na qual a dreção resultante sera leste. As medções de vento de superfíce mostram fortes ventos de leste em torno da lattude de 60º e de sudeste em lattudes maores que 60º (AYOADE, 1996).

33 31 A massa de ar que se elevou no Equador desloca-se, na parte superor da atmosfera, em dreção aos pólos. Ao se deslocar em dreção ao Pólo Sul ela deflete, orgnando ventos de noroeste em alttude. À medda que se desloca, a massa de ar resfra-se e descende gradatvamente na atmosfera, ndo atngr a superfíce do solo na lattude aproxmada de 30º S. O fluxo descendente de ar na atmosfera gera uma regão de alta pressão junto à superfíce terrestre (BARRY; CHORLEY, 1985; AYOADE, 1996). Parte da massa de ar que descendeu na atmosfera encamnha-se para o norte e parte para o sul. A massa de ar que se orenta para o norte passara a sofrer deflexão para a esquerda e gradatvamente orgnara ventos com componentes leste. Constata-se que entre o Trópco de Caprcórno e o Equador, os ventos predomnantes de superfíce são ventos de sudeste, consttundo os alísos de Sudeste. A crculação do ar, elevando-se no Equador, descendendo no Trópco de Caprcórno, dando ventos sudeste de superfíce e noroeste de alttude, consttu a Célula Tropcal de Crculação Merdonal (Fgura 2). Fgura 2 Crculação global dealzada no modelo de três células (SOARES, 2005)

34 32 Parte da massa de ar que descende no Trópco de Caprcórno orenta-se para sul, propcando ventos de norte e, na medda que atua a força defletora, os ventos varam para noroeste tornando-se de oeste na lattude 60º S. Essa massa de ar, que se aqueceu em contato com a superfíce terrestre, encontra-se com as massas polares mas densas elevando-se na atmosfera. O contato entre essas massas de ar dá orgem a uma descontnudade, conhecda como frente polar. Na frente polar, parte da massa de ar que se eleva adqure a orentação de Sul para o Norte, por nfluênca da baxa pressão na alta atmosfera crada pela descendênca do ar no Trópco de Caprcórno. Essa massa de ar, sofrendo a ação da força defletora, dá orgem a ventos de sudeste em alttude. A crculação de massas de ar, elevando-se na frente polar e descendendo no Trópco de Caprcórno, nterlgadas por ventos noroeste de superfíce e sudeste de alttude, consttu a Célula Temperada de Crculação Merdonal (AYOADE, 1996; BARRY; CHORLEY, 1985; SOARES, 2005). A outra parte da massa de ar que fo elevada na frente polar, é nduzda a apresentar deslocamento Norte para o Sul em conseqüênca da baxa pressão que se estabeleceu na alta atmosfera por descendênca de ar sobre o Pólo Sul. Essa massa de ar dá orgem a ventos de noroeste em alttude (AYOADE, 1996; BARRY; CHORLEY, 1985; SOARES, 2005). Assm, a crculação consttuída pela elevação do ar na frente polar, os ventos noroeste em alttude, a descendênca de ar no Pólo Sul e os ventos de sudeste em superfíce consttuem a Célula Polar de Crculação Merdonal. No hemsféro Norte ocorre uma Crculação Merdonal semelhante à descrta para o hemsféro Sul (AYOADE, 1996; BARRY; CHORLEY, 1985; SOARES, 2005). Na regão do Equador ocorre o encontro dos alísos de nordeste e de sudeste, crando a regão de convergênca ntertropcal. Nessa regão os ventos são fracos, as calmaras freqüentes e as correntes de ar ascendente orgnam nuvens convectvas e precptações pluvas rotneras. A convergênca ntertropcal forma uma faxa em torno do globo terrestre que corresponde à regão chuvosa equatoral (AYOADE, 1996; BARRY; CHORLEY, 1985; SOARES, 2005). Nas proxmdades da lattude de 30ºS, devdo ao afundamento do ar na atmosfera, ocorre ausênca de nebulosdade e, daí, pouca precptação pluval. A regão defne uma faxa em torno do globo terrestre que corresponde à regão seca subtropcal. Devdo à dvergênca do ar junto à superfíce, os ventos são fracos e as calmaras freqüentes (AYOADE, 1996; BARRY; CHORLEY, 1985; SOARES, 2005).

35 33 Em torno da lattude de 60ºS, o encontro dos ventos noroeste dos trópcos, denomnados Predomnantes de Oeste, com os ventos de sudeste das regões polares, denomnados Polares de Leste, cra a descontnudade conhecda como frente polar. Nessa zona, ascensão do ar tropcal sobre o ar polar cra outra zona de nebulosdade e precptações pluvas. Essa regão defne uma faxa em torno da Terra que corresponde à regão úmda polar (AYOADE, 1996; BARRY; CHORLEY, 1985; SOARES, 2005). O Modelo de Crculação Geral da Atmosfera, descrto para a Terra em rotação e com superfíce unforme, permte explcar a exstênca das grandes zonas clmátcas do globo terrestre; aquelas próxmas ao Equador até 30º são denomnadas Células de Hadley, as stuadas entre 30º e 60º recebem o nome Células de Ferrel e as próxmas aos pólos são denomnadas Células Polares (Fgura 2). As duas razões báscas para a quebra da crculação merdonal são: ) nas proxmdades do Equador o ar sobe em movmento estaconáro ao sstema Terra em rotação; assm, a dferença de velocdade angular promove o movmento da massa de ar para leste; e ) o atrto entre a atmosfera e a superfíce terrestre resulta em força responsável pelos ventos de oeste (AYOADE, 1996; BARRY; CHORLEY, 1985; SOARES, 2005). As quebras de crculação tomam forma de vórtces cclôncos e antcclôncos, responsáves pelo transporte de calor a partr da faxa equatoral. Para tanto, as transferêncas do balanço energétco na atmosfera ocorrem de modo que, ao mesmo nível de alttude, o saldo médo do movmento merdonal através de um mesmo paralelo tende a zero (SOARES, 2005). Em resumo, a atmosfera terrestre crcula em uma sére de ggantescos arcos. Em um desses movmentos, a Célula de Ferrel, o ar se desloca ao longo da superfíce em dreção a um dos pólos e volta pelo alto da atmosfera. Em outro movmento, a Célula de Hadley, a crculação se dá ao contráro. Tal crculação exste porque os raos solares não aquecem a Terra por gual: nos pólos a Terra perde mas calor para o espaço do que adqure do sol, enquanto que no Equador a Terra absorve mas calor do que perde. Portanto, segundo essa dedução, a atmosfera é mas fra acma dos pólos do que no Equador. Não obstante, caso a atmosfera não se movesse, o ar acma dos pólos fcara cada vez mas fro, e, acma do Equador, cada vez mas quente, o que mpossbltara a vda. Assm, como o ar quente do Equador se eleva da superfíce e avança em dreção aos pólos, que são mas fros, empurrando o ar mas fro, pela superfíce, em dreção ao Equador e, próxmo das lattudes 30 N e 30ºS o equlíbro se aproxma de zero (Fgura 3). Esse processo transfere boa parte do calor

36 34 excessvo do Equador em dreção aos dos pólos e mpede que as temperaturas do planeta sejam muto desequlbradas, o que contrbu para exstênca da vda conforme a conhecemos. Esses movmentos geram os ventos predomnantes, que sopram em dreção quase constante em determnadas lattudes em razão da crculação geral da atmosfera e da rotação da Terra. Fosse a Terra estátca, os ventos sopraram dretamente para o norte ou para o sul; contudo, o movmento de rotação da Terra gera a força de Corols, que deflete os ventos. Assm, os ventos que sopram na dreção norte ou sul sofrem um desvo para a dreta no hemsféro Norte e para a esquerda no hemsféro Sul. Entre 30 graus de lattude norte e 30 graus de lattude sul, os ventos que sopram em dreção ao Equador desvam para o oeste, produzndo os ventos predomnantes de leste, também conhecdos como ventos alísos. Pela mesma força, o vento que sopra nas lattudes médas, em dreção aos pólos, é defletdo para o leste, convertendo-se nos ventos predomnantes de oeste, os quas sopram de oeste para leste. Em lattudes maores, a força de Corols cra ventos polares predomnantes de leste. Fgura 3 Mapa de equlíbro térmco terrestre em cal.cm -2.mn -1 (SOARES, 2005)

37 Centros de pressão e ventos O modelo de três células explca os movmentos de crculação geral na atmosfera; os lmtes de cada célula são marcados na superfíce pelos antcclones subtropcas, pela frente polar e pela frente Ártca ou Antártca estas últmas são menos defndas, enquanto que em níves altos o lmte polar da célula de Hadley é marcado pela corrente de oeste do jato subtropcal e o lmte polar da célula de Ferrel é marcado pela frente polar. Entretanto, a conjugação do maor aquecmento da faxa tropcal com a dferença de aquecmento entre contnentes e oceanos promove varações sazonas e durnas. A ocorrênca de massas contnentas e oceâncas ao longo dos paralelos nterrompe as faxas de altas e baxas pressões que se verfcaram sobre uma superfíce terrestre homogênea, formando-se centros de alta e de baxa pressão, alguns semfxos e outros que se deslocam com as estações do ano (BARRY; CHORLEY, 1985; BATTAN, 1979). No verão, ocorrem no hemsféro Sul três centros de alta pressão antcclones localzados sobre os oceanos Atlântco, Pacífco e Índco; em seus núcleos, localzados entre as lattudes de 25º a 35º S, a pressão é superor a mb. Os lmtes desses centros de alta pressão se tocam, consttundo a faxa das altas pressões subtropcas (Fgura 4), uma das mportantes delmtadoras das células responsáves pela crculação geral na atmosfera (BARRY; CHORLEY, 1985; SOARES, 2005). Fgura 4 Representação das regões dos ventos predomnantes, da Zona de Convergênca Intertropcal e das Zonas de alta pressão (SOARES, 2005)

38 36 Na regão de baxas pressões do Equador, ocorrem três centros de baxa stuados na Amérca do Sul, Áfrca do Sul e Mar de Tmor, entre as lattudes 5ºS a 12ºS. Seus núcleos apresentam pressões nferores a mb e formam a faxa rregular de baxas pressões equatoras (Fgura 4), nferores a mb, compreendda entre as lattudes médas de 15º N e 20º S. A zona de baxas pressões polares forma uma faxa contínua (Fgura 4) em volta da Terra com pressões da ordem de 989 mb, lattude aproxmada de 65ºS (BARRY; CHORLEY, 1985). No verão, os centros de baxa pressão localzam-se sobre os contnentes, em decorrênca do maor aquecmento do ar sobre as vastas extensões de terra em relação aos oceanos. Já no nverno, o menor calor específco do solo faz com que os contnentes se resfrem mas rapdamente que as massas de água, tornando, portanto, os oceanos relatvamente mas quentes e a massa de ar em contato com ele menos densa, o que mplca que, no nverno, os centros de alta pressão se localzem sobre os contnentes e os de baxa pressão sobre os oceanos (BARRY; CHORLEY, 1985; SOARES, 2005). No hemsféro Sul, a predomnânca de massas de água não permte o resframento dos contnentes no nverno a ponto de os centros de alta pressão se desenvolverem sobre os contnentes e de baxa pressão sobre os oceanos. Assm, na medda em que se avança do verão para o nverno, os centros de pressão alta se expandem, fazendo com que os centros de pressões baxas, exstentes no verão, desloquem-se em dreção ao Equador, perdendo sua dentdade. Somente o centro de baxas pressões da Amérca do Sul não perde seu caráter, localzando-se sobre a Baca Amazônca e prolongando-se pela Amérca Central até a Calfórna (QUADRO; ABREU, 1994). No nverno a faxa subtropcal de altas pressões é mantda por cnco centros de alta pressão stuados no Pacífco Sul, no Atlântco Sul, no Sul da Áfrca, no oceano Índco e na Austrála, cujas lattudes aproxmadas varam de 20ºS a 30ºS. A faxa equatoral de baxas pressões ocorre apenas entre os oceanos Pacífco e Atlântco, com um únco centro de baxa pressão que se estende da Amazôna à Calfórna (QUADRO; ABREU, 1994). Em vrtude das faxas de pressão serem consttuídas por centros, as dreções dos ventos descrtos no modelo de crculação geral sofre modfcações locas. O desenho do campo de pressão, por sua vez, revelará a exstênca de centros dnâmcos, os antcclones e os cclones, em torno dos quas crculam os ventos (Fgura 5).

39 37 A B Fgura 5 Dstrbução méda dos centros de pressão e dreção predomnante dos ventos em Janero (A) e Julho (B) segundo Soares (2005)

40 38 Os antcclones são gerados e crculam, bascamente, nas regões oceâncas, mas avançam sobre áreas contnentas no nverno. Sobre o mar, são mas ntensos no verão, quando ocorrem baxas contnentas em lattudes tropcas e subtropcas. Essas baxas se formam pelo ntenso aquecmento dos contnentes, partcularmente no verão, e caracterzam-se pela crculação cclônca horára no hemsféro Sul (BARRY; CHORLEY, 1985; SOARES, 2005). Chamam-se cclones extratropcas todos os cclones não-tropcas; entretanto, em sua maora, fazem parte dos sstemas frontas que se cram na regão subtropcal, no encontro das massas polares fras com a vertente quente dos antcclones subtropcas provenente da regão equatoral. Ventos fortes e tempestuosos estão, em geral, assocados aos sstemas frontas de orgem polar, resultando em ventos frescos, fortes ou muto fortes no ltoral sul do Brasl (QUADRO; ABREU, 1994; SOARES, 2005). Uma das confgurações mas admráves da crculação atmosférca, ctada por Olvera (1986), e que se evdênca quando se examnam seções vertcas do escoamento do ar ao longo da dreção norte-sul, é a Corrente de Jato. Correntes de Jato são escoamentos de ar movendo-se a velocdades superores a 160 km.h -1 e que ocorrem nos dos hemsféros; nas lattudes aproxmadas de 35º são denomnadas Corrente de Jato subtropcal; já entre 40º e 70º são denomnadas Corrente de Jato Polar, formando faxas onduladas em volta da Terra, com o escoamento drgndo-se de oeste para leste. Essas correntes ocorrem próxmo da Tropopausa, entre nove e 13 km de altura, lmtando-se a poucos mlhares de metros de profunddade e a dezenas de qulômetros horzontalmente (OLIVEIRA, 1986). A Corrente de Jato stua-se, em geral, entre as massas de ar fras, orgnáras das altas lattudes, e as quentes, de orgem tropcal; portanto, localza-se na regão de máxmos contrastes térmcos. Sua posção vara daramente; em geral, localza-se acma das áreas onde ocorrem grandes perturbações atmosfércas na superfíce. É mportante observar que, em ambos hemsféros e em todas as estações do ano, a Corrente de Jato crcunda zonalmente a Terra; contudo, sua ntensdade vara longtudnalmente em vrtude das assmetras zonas, notadamente dos contnentes e oceanos (OLIVEIRA, 1986). Cruz (2001) cta dversos autores cujos resultados obtdos ndcam uma Corrente de Jato subtropcal bem pronuncada sobre a Amérca do Sul e o Pacífco Leste, a qual se ntensfca na regão do Pacífco Leste durante os anos de El Nño com mplcações sobre a Zona de Convergênca Intertropcal e, conseqüentemente, sobre as condções atmosfércas dessas regões.

41 39 Além dsso, os autores observaram stuações de bloqueos nas vznhanças dessas regões, favorecendo a manutenção de sstemas frontas atvos no sul do Brasl e contrbundo para a excessva precptação pluval nas regões Sul e Sudeste do país, dada a ntensfcação da atvdade convectva al. Sobre os centros de pressão, é possível nferr que a dvergênca nos centros de alta e a convergênca nos de baxa defnem o sentdo dessa crculação, da maor para a menor pressão. Assm, numa dreção próxma à dreção geral das sóbaras, o vento se desloca sob ação das forças do gradente de pressão, de Corols e centrífuga, o que mplca que os ventos de superfíce serão: ) entre cerca de 30ºN e o Equador, os alísos de nordeste e entre 30ºS e o Equador, os alísos de sudeste; ) entre 30ºN e 60ºN, os ventos de oeste de sudoeste e entre 30ºS e 60ºS, os ventos de oeste de noroeste; e ) entre 60ºN e 90ºN, os ventos polares de nordeste e entre 60ºS e 90ºS, os ventos polares de sudeste (SOARES, 2005). O encontro dos ventos alísos provenentes dos dos hemsféros ocorre ao longo da Zona de Convergênca Intertropcal, área em que predomna a calma atmosférca sobre grandes extensões, fato já conhecdo pelos prmeros navegadores. Entretanto, o fato de tratar-se de zona de convergênca mplca a exstênca de um fluxo vertcal de massa, o qual resulta em nuvens pesadas e abundantes chuvas convectvas. Esses fenômenos meteorológcos, além das conseqüêncas medatas sobre o Tempo e o clma, são também responsáves pela lberação de energa para a atmosfera superor pela conversão de energa na forma de calor latente para energa na forma de calor sensível, ou seja, a atmosfera tropcal é responsável pela maor fonte de energa para a atmosfera terrestre (BARRY; CHORLEY, 1985; SOARES, 2005). Outra característca da Zona de Convergênca Intertropcal é sua peródca mgração entre os dos hemsféros em até 15º de lattude com relação ao Equador. Va de regra a Zona de Convergênca Intertropcal atnge sua posção méda mas ao norte - mas setentronal - no mês de Setembro, em torno de 10ºN, e mas ao sul - mas merdonal - no mês de Março, em torno de 5ºS. Esse movmento concde, aproxmadamente, com as lattudes em que ocorrem as máxmas temperaturas médas sobre os oceanos (CRUZ, 2001). A regão dos antcclones subtropcas de ar subsdente supõe, tpcamente, uma nversão de temperatura, tempo estável, céu sem nuvens ou com pequena nebulosdade. No entanto, os ventos alísos fornecerão à Zona de Convergênca Intertropcal a umdade necessára à consttução daquela zona de nstabldade permanente. Além dsso, a vertente ocdental do antcclone

42 40 conduzrá ar quente e úmdo, contrbundo para a formação dos Sstemas Frontas no encontro com a massa de ar polar em lattudes subtropcas (BARRY; CHORLEY, 1985; SOARES, 2005). Outra formação mportante para a Amérca do Sul é a Zona de Convergênca do Atlântco Sul. Clmatologcamente, a Zona de Convergênca do Atlântco Sul pode ser dentfcada como faxa de nebulosdade estendendo-se desde o sul da regão Amazônca até a regão central do Atlântco Sul, sendo que períodos de enchente na regão Sudeste e verancos na regão Sul estão assocados à Zona de Convergênca do Atlântco Sul no Sudeste e vce-versa (KOUSKY, 1979). Os mecansmos que orgnam e mantêm a Zona de Convergênca do Atlântco Sul não estão anda totalmente defndos; porém, estudos ndcam que o sstema sofre nfluêncas tanto de fatores remotos quanto locas. Aparentemente as nfluêncas remotas, tas como a convecção na Zona de Convergênca do Pacífco Sul, modulam o níco, a duração e a localzação da Zona de Convergênca do Atlântco Sul, ao passo que, por sua vez, os fatores locas são determnantes para a ocorrênca do fenômeno. Dversos podem ser os fatores locas; contudo, o únco consenso parece ser quanto ao papel da convecção na regão Amazônca, o que mplca o regme de chuvas da regão (CASARIN; KOUSKY, 1986). Na crculação geral da atmosfera, ventos superores provenentes do Equador, orundos da Zona de Convergênca Intertropcal, subsdem próxmos às lattudes 30ºS e 30ºN. A componente maor da força do gradente de pressão, na dreção normal, para fora, será equlbrada pela componente de Corols, para dentro, cuja exstênca depende da velocdade. Também em decorrênca da velocdade, a componente centrífuga se somará à força de pressão segundo a normal, para fora. Segundo o movmento, a velocdade horzontal, dvergente, cortará as sóbaras segundo o maor ou menor efeto da força do atrto horzontal. Como resultado dessa composção, forma-se a célula antcclônca, que apresenta sentdo ant-horáro no hemsféro Sul e cujas vertentes orental e equatoral consttuem, em conjunto, a forte corrente atmosférca dos ventos alísos, de sudeste rondando para leste, no hemsféro Sul, no nível da superfíce (KAYANO; KOUSKY, 1992). Consderando o exposto nesse tópco, os prncpas aspectos da crculação da superfíce ncluem o segunte: ) um cnturão de ventos de leste em lattudes altas dvergem a partr do antcclone sobre os pólos; ) um cnturão de dstúrbos de oeste, entre 35º a 70º de lattude em ambos os hemsféros, dentro do qual estão contdas depressões e antcclones, fazem a crculação geral mas complexa do que em lattudes baxas; ) os antcclones subtropcas, com centros em

43 41 torno de 30º de lattude em ambos os hemsféros, fcam sobre os prncpas oceanos subtropcas, sendo mas ntensos nos meses de nverno, quando fcam, aproxmadamente, 5º mas próxmos do Equador; v) os ventos alísos, de nordeste no hemsféro Norte e de sudeste no hemsféro Sul, que se estendem entre as lattudes 10º a 25ºN e 5º a 20ºS, respectvamente, são partcularmente bem desenvolvdos nos meses de nverno sobre o lado leste dos maores oceanos; v) a Zona de Convergênca Intertropcal é uma regão com pressão relatvamente baxa entre as lattudes 10ºN e 5ºS, onde os dos sstemas com ventos de leste convergem de cada hemsféro; v) o exo de nebulosdade da Zona de Convergênca Intertropcal sofre maor mgração sobre os maores contnentes, especalmente sobre a Áfrca e a Amérca do Sul, do que sobre os oceanos; e v) a crculação superor é de oeste em quase todo lugar, exceto sobre os trópcos em Julho, onde um Jato Tropcal de leste, em altos níves, estende-se do Pacífco oeste até o oeste da Áfrca, com velocdade máxma sobre a Índa, sendo esta uma resposta à varação do gradente de temperatura em altos níves que ocorre durante as monções de verão sobre a Índa (BARRY; CHORLEY, 1985; SOARES, 2005). Em vrtude da posção semfxa do antcclone do Atlântco Sul, o regme de ventos predomnantes no Brasl fca condconado à atvdade desse centro de ação. Somente a regão Norte é domnada pelos ventos de leste da Convergênca Intertropcal e pelos alísos de nordeste (FIGUEROA; NOBRE, 1990). Em Janero, a regão Norte do Brasl é varrda pelos ventos alísos de nordeste; a regão Nordeste por alísos de nordeste e de sudeste e pelos ventos de leste da Convergênca Intertropcal; na regão Sudeste predomnam os ventos nordeste do antcclone do Atlântco; na regão Sul predomnam os ventos de nordeste e sudeste do antcclone do Atlântco e do Pacífco, respectvamente; a regão Centro-Oeste é varrda por ventos de norte e nordeste do antcclone do Atlântco (FIGUEROA; NOBRE, 1990). Em Julho, o regme de ventos no Brasl é bastante semelhante, havendo ntensfcação dos ventos de nordeste na regão Norte, de sudeste na regão Nordeste, de leste na regão Sudeste, de sudeste na regão Sul e de nordeste na regão Centro- Oeste (FIGUEROA; NOBRE, 1990).

44 Sstemas frontas Uma massa de ar pode ser defnda como uma grande porção de ar, de grande espessura, que apresenta uma certa homogenedade horzontal na dstrbução das propredades termodnâmcas. Entretanto, as propredades das massas de ar são bastante varáves e complexas, uma vez que as regões-fonte não podem ser faclmente delmtadas e os processos de transformação são tantos e tão varados que as propredades e a estrutura vertcal observadas em casos ndvduas não podem ser faclmente explcadas. É convenente adotar uma defnção aproxmada e uma teora smplfcada da formação de massas de ar, mnmzando as questões mas complexas e adotando uma classfcação genérca, anda que baseada nas regões-fonte (TALJAARD, 1972). As massas de ar se formam sobre grandes áreas unformes de terra ou de água, sobre as quas a crculação do vento é fraca. Sob tas condções, o ar próxmo à superfíce va gradualmente adqurndo característcas unformes que se aproxmam daquelas da superfíce, enquanto que o ar superor va se ajustando às condções de temperatura e umdade da superfíce. Os prncpas processos que permtem esse ajustamento são a radação, a convecção vertcal, a turbulênca e o movmento horzontal (advecção). Assm, as propredades observadas, quando se procura defnr a massa de ar, segundo Ayoade (1996), Barry e Chorley (1985) e Varejão-Slva (2000), são: ) a temperatura, o que possblta classfcá-las em quente e fra; ) a umdade, o que possblta classfcá-las em seca e úmda; ) a profunddade, o que possblta classfcá-las em rasa e profunda; e v) a establdade, o que possblta classfcá-las em estável e nstável. Denomna-se massa de ar quente aquela cuja temperatura é maor que o do ar que lhe é crcunvznho, mplcando também temperatura maor que a da superfíce sobre a qual ela se desloca. Já a massa de ar fra, provenente dos pólos e deslocando-se para o oceano crcumpolar, o achará mas quente que ela, caracterzando-se então como massa de ar fra. Fato semelhante sucederá com o ar que sa do contnente sul-amercano, na crculação dos ventos predomnantes de oeste, para encontrar um oceano mas quente (TALJAARD, 1972). A massa de ar é seca quando o processo que conduz à sua formação propca permanente ausênca de umdade, a exemplo daquelas que se formam depos da perda de água sobre a porção sul da Amérca do Sul; é úmda a massa de ar que tende a ser permanentemente realmentada por vapor de água pela regão-fonte, caso daquelas de formação marítma se o ar é aquecdo por baxo, pelo oceano mas quente, ou mesmo quando o ar naturalmente úmdo é transportado horzontalmente para regões crcunvznhas (TALJAARD, 1972).

45 43 A espessura, ou profunddade, da massa é a sua medda vertcal entre a base e o topo. A massa de ar tende a ser rasa quando sua formação favorece a compactação do ar - por exemplo, nas regões em que a superfíce é o lmte nferor e no topo confgura-se uma nversão de temperatura. A massa será profunda sempre que a sua establzação propcar a lvre ascensão do ar até os lmtes superores da atmosfera (TALJAARD, 1972). Antes da descrção das prncpas massas de ar, é necessáro classfcá-las de acordo com as suas posções geográfcas em Equatoral (E) e Antártda/Antártca (A); além das respectvas regões-fonte em polar contnental (Pe), polar marítma (mp), tropcal contnental (Te) e tropcal marítma (mt) conforme apresentado na Fgura 6 (TALJAARD, 1972). Fgura 6 Regões-fonte e padrões de escoamento médo de massas de ar, no verão do Hemsféro Sul (TALJAARD, 1972) A massa de ar Antártca - ou polar contnental - é seca, pos é formada pelo ar que se aquece, perdendo umdade; é rasa e estável, pos é restrngda pela descda do ar sobre a superfíce contnental, com predomíno dos movmentos descendentes; e quente, pos, ao apresentar maor temperatura que a superfíce do contnente, a despeto de suas temperaturas serem muto baxas - até 90ºC negatvos - quando comparadas com outras massas de ar. Na regão crcumpolar a

46 44 regão-fonte se altera, pos o oceano é quente em relação à superfíce do contnente. Assm, o ar que sa da Antártca, mas fro, é aquecdo por baxo e tende a subr, aumentando a profunddade da massa de ar e promovendo a sua umdfcação (TALJAARD, 1972). A partr do aquecmento por baxo nca-se o processo de destrução da nversão de temperatura, que va prossegundo até que a nversão seja totalmente destruída, gerando uma nova massa de ar fra, nstável, profunda e úmda. Esse tpo de massa de ar, além de exstr na regão crcumpolar antártca, ocorre também no ltoral nordeste da Ása e da Amérca do Norte (TALJAARD, 1972). Quando se comparam as confgurações do verão e do nverno, na frontera entre as regõesfonte da Antártca contnental e Polar marítma, observa-se que no nverno a margem de gelo é estendda para o norte, crando uma faxa cuja superfíce formada pelo gelo marnho possu característcas específcas e formando a massa Antártda marítma. A massa de ar sobrejacente a essa regão-fonte, ntermedára entre a Antártca contnental e a Polar marítma, será mas estável do que esta últma, embora menos fra que a prmera. Costuma-se estabelecer como frontera entre as regões-fonte das massas de ar Polar marítma e Tropcal marítma a convergênca subtropcal oceânca, aproxmadamente, na lattude 41ºS (TALJAARD, 1972). A massa Polar marítma, formada na regão crcumpolar antártca, pode ser conduzda pelos ventos predomnantes de oeste até a extremdade sul do contnente sul-amercano. Nessas condções, levada a ascender nos Andes e com o resframento adabátco úmdo, a massa perderá toda a umdade, gerando um mcroclma chuvoso, precptação pluval méda anual da ordem de mm. Ao atngr o topo da cordlhera a massa torna-se seca e, descendo a sotavento, pelo aquecmento adabátco seco atngrá uma superfíce mas fra do que ela mesma em condções semelhantes ao que ocorrera sobre o contnente antártco. Assm, forma-se uma nova massa quente, seca, rasa e estável, denomnada Polar contnental modfcada, mplcando mcroclma pouco chuvoso - cerca de 300 mm anuas - e sem-árdo no sul da Argentna, (TALJAARD, 1972). A massa de ar tropcal marítma (Tm) é o prncpal tpo de massa de ar tropcal produzda sobre os oceanos tropcas. É muto quente e úmda, e conduz calor e vapor de água na dreção dos pólos. A Tropcal marítma (Tm) do Atlântco Sul exerce forte nfluênca na formação clmátca no Brasl, não apenas sobre as regões Norte, Nordeste, Centro-Oeste, Leste, Sudeste e Sul, mas também na nteração com a Polar marítma (Pmmod), na formação dos sstemas frontas sobre a

47 45 regão oceânca, além da exstênca, posção e extensão da Tropcal contnental (Tc), no verão e no nverno (TALJAARD, 1972). A massa de ar Tropcal contnental (Tc) é consttuída de ar produzdo sobre regões árdas da faxa tropcal e subtropcal; portanto, trata-se de um ar quente e muto seco. No nverno, a Tropcal contnental (Tc) não é mportante sobre a Amérca do Sul. No verão, entre 20º e 30ºS na Amérca do Sul, embora o ar costume ser estável devdo à subsdênca, o setor não é consderado uma regão-fonte de Tropcal contnental (Tc), em função da taxa de umdade mas alta do que a característca desse tpo de massa (TALJAARD, 1972). Usualmente as massas de ar são carregadas na crculação geral para longe de suas regões de orgem. Quando duas massas de ar, de regões-fonte dferentes, encontram-se, tendem a preservar suas dentdades físcas; como conseqüênca, cram descontnudades ao longo da zona lmítrofe, denomnada Frente. Nesse caso, cada uma das massas que consttuem a Frente possu a própra crculação de ventos, cuja ntensdade e dreção dependem do campo de pressão, consttundo-se o encontro dessas massas em uma zona de convergênca dos ventos nos baxos níves, com ascensão do ar quente sobre o fro e conseqüêncas termodnâmcas, até a mstura das massas e a dssolução da Frente. Quando uma Frente cruza uma regão, ocorre al uma varação brusca nas propredades do ar, devda à substtução de um ar pelo outro. É ao longo dessas Frentes que ocorrem as prncpas varações do tempo (AYOADE, 1996; BARRY; CHORLEY, 1985; VAREJÃO- SILVA, 2000). Uma vez que as duas massas de ar se movmentam ndependentemente, cada uma delas alterará a outra, de modo que a nteração de ambas promove a formação característca de uma onda, denomnada Onda Frontal, regão em que as sóbaras, antes paralelas às Frentes, sofrem dstorção no níco da formação da onda. Assm, a Onda Frontal é a deformação horzontal do tpo ondular, nos baxos níves comumente assocada a um máxmo de crculação cclônca, que pode chegar a desenvolver um cclone ou uma Frente. Como conseqüênca do gradente de temperatura entre as duas massas que se opõem, no processo também está presente uma nstabldade que resultará no csalhamento vertcal do vento horzontal (TALJAARD, 1972). Observa-se que uma Frente, ou um conjunto de Frentes a que se chama de Sstema Frontal, também é levado pela crculação geral. A regão em que o ar quente substtu o fro recebe o nome de Frente Quente, ao passo que a área onde o ar fro levanta o ar quente, substtundo-o, é denomnada Frente Fra. O ar quente, no sstema frontal do Atlântco Sul, provém do flanco oeste

48 46 da massa de ar Tropcal marítma (Tm); por sua vez, o ar fro normalmente se orgna da massa de ar Polar marítma modfcada (Pmmod) consttuída sobre a área sudoeste desse oceano (TALJAARD, 1972). No ramo quente do sstema, sto é, na Frente quente, o ar quente tende a subr sobre o ar mas fro que ele está deslocando, produzndo um sstema de nuvens de até metros de largura, mplcando queda da pressão; assm, a Frente quente pode ser defnda como aquela ao longo da qual o ar quente está substtundo o ar mas fro (MIRANDA de BARROS, 1991; TALJAARD, 1972). Como o aclve da Frente quente é suave e na dreção do movmento, a parte superor da superfíce frontal quente pode estar mutas centenas de qulômetros à frente da porção da superfíce. Durante a passagem da Frente Quente, no hemsféro Sul, a temperatura aumenta, o vento roda no sentdo ant-horáro e a chuva pára, podendo chuvscar ou ocorrer nevoero algum tempo depos da ronda do vento. No setor quente o céu é geralmente claro ou parcalmente nublado e, como o ar quente é usualmente úmdo, pode ocorrer neblna ou cerração (MIRANDA de BARROS, 1991). Admtem-se duas espéces de frente quentes: ) a de ar estável, quando o ar quente e o ar fro envolvdos são estáves; e ) a de ar nstável, quando o ar quente em ascensão for nstável (MIRANDA de BARROS, 1991; TALJAARD, 1972). A tendênca da Frente estável é ser consttuída de nuvens estáves; a precptação pluval assocada costuma ser ntensa no níco da ascensão do ar, apesar das gotas pequenas, mas decresce até cessar. Na Frente nstável, além das nuvens estratformes, aparecem outras, partcularmente os cúmulos-nmbos, que, de forte desenvolvmento vertcal, deverão produzr tempestades adante da Frente (MIRANDA de BARROS, 1991; TALJAARD, 1972). No caso da Frente Fra, o ar fro que avança, mas denso, tende a entrar como cunha por baxo do ar mas quente; ao contráro do que ocorre na Frente Quente, o aclve aqu é para trás e menos nclnado, estando a porção superor lgeramente recuada em relação ao movmento da frente fra na superfíce. Portanto, pode-se defnr a Frente Fra como aquela ao longo da qual o ar fro está deslocando o ar quente (MIRANDA de BARROS, 1991; TALJAARD, 1972). São dos os prncpas tpos de Frentes Fras ctados por Mranda de Barros (1991) e Taljaard (1972): ) de deslocamento rápdo e ) de deslocamento lento.

49 47 A Frente Fra de deslocamento rápdo é caracterzada por movmento descendente acma e abaxo da superfíce frontal e movmento ascendente do ar adante da frente. Quando possu ar nstável, essa Frente produz trovoadas quase contínuas ao longo dela, além de trovoadas e aguaceros adante, formando lnhas de nstabldade. A regão de tempestades a ela assocada tem, tpcamente, de 20 a 50 km de largura e de algumas centenas a km de extensão. Tas formações ocorrem quando os ventos acma da superfíce frontal fra estão se movendo na mesma dreção da Frente. Já com ar estável ocorre uma extensa cobertura de nuvens adante da frente, promovendo chuva generalzada. A nebulosdade predomnante nas duas espéces de deslocamento rápdo costuma ser uma faxa extensa e contínua de cúmulos-nmbos, as quas dexarão um rastro de crros característco. Após a passagem, geralmente ocorre turbulênca, com ventos de rajada na superfíce (MIRANDA de BARROS, 1991). A Frente Fra de deslocamento lento se dstngue pela ascensão do ar quente ao longo da superfíce frontal, possundo também duas espéces, a de ar estável e a de ar nstável. Na de ar estável, desenvolve-se, na extensão da Frente, um sstema de altos-estratos e nmbos-estratos, ocorrendo precptação pluval atrás da massa fra, logo após a passagem da Frente, também podendo ocorrer a formação de nevoero frontal. Sendo de ar nstável, novamente se observará a predomnânca de nuvens convectvas, prncpalmente cúmulos-nmbos, aumentando a freqüênca de trovoadas (MIRANDA de BARROS, 1991). Antes da passagem da Frente Fra, pode ocorrer alguma precptação pluval ou, eventualmente, trovoada. Haverá ntensfcação dos ventos e queda de pressão barométrca, com temperatura estável ou com lgero declíno, durante a chuva pré-frontal (MIRANDA de BARROS, 1991; TALJAARD, 1972). Quando passa no hemsféro Sul a Frente Fra mas escarpada e de movmento mas rápdo que a quente, o vento ronda no sentdo ant-horáro, a temperatura ca rapdamente e ocorrem, com freqüênca, breves e volentos aguaceros, acompanhados por trovões e relâmpagos. A nebulosdade predomnante é a cumulforme, marcando presença os cúmulos-nmbos, acompanhados ou não de altos-estratos. A Frente Fra costuma concdr com uma lnha de mudança de vento bem defnda, ao longo da qual o vento ronda abruptamente de norte ou noroeste para sul ou sudoeste. Após a passagem da Frente Fra, pode anda ocorrer chuva torrencal, com ventos, mas logo a pressão começa a aumentar e o Tempo fca lmpo, com a dssolução da nebulosdade (MIRANDA de BARROS, 1991).

50 48 Devdo à maor velocdade e à nclnação abrupta, que pode aproxmar-se ou mesmo exceder a vertcal junto à superfíce da Terra, por causa do atrto, a Frente Fra é mas rápda que a quente, aproxmando-se da últma, deslocando o ar quente para cma e reduzndo o setor quente. Ao encontrarem-se as duas Frentes, terá níco a formação de um tercero tpo de Frente, a Frente Oclusa (MIRANDA de BARROS, 1991). Duas são as espéces de Frentes Oclusas: ) a de Frente Quente e ) a de Frente Fra. Na de Frente Quente, o ar fro adante da Frente Quente é mas fro que o ar atrás da Frente Fra, de modo que a Frente Fra que se formou no solo é forçada a subr. Já na de Frente Fra, ao contráro, o ar fro atrás da Frente Fra é mas fro que o adante da Frente Quente, razão pela qual a Frente Quente é que é levantada de sua proxmdade com o a superfíce da Terra (MIRANDA de BARROS, 1991). Para o melhor entendmento da denomnação, deve-se observar que, na Frente Oclusa de Frente Quente, é a Frente Quente quem predomna, comandando o processo de oclusão e fazendo levantar-se a Frente Fra. No caso da Frente Oclusa de Frente Fra, é a Frente Fra que conduz o processo, elevando a Frente Quente. Porém, qualquer que seja a espéce de Frente Oclusa, o tpo de nebulosdade observado será a combnação da que se obtém em cada uma das Frentes que a consttuem, ou seja, nuvens estratformes, provenentes do setor quente, e nuvens cumulformes, provenentes do setor fro. A precptação pluval acontecerá em ambos os lados da Frente Oclusa; poucos das depos da oclusão, quando o ar quente é substtuído pelo ar fro, a pressão aumenta, restando um sstema de baxa pressão dentro do qual se detecta pequeno ou nenhum gradente de temperatura e umdade (MIRANDA de BARROS, 1991). Um quarto tpo de Frente é a Estaconára. Dz-se que uma Frente se encontra em tal stuação quando seu deslocamento é mínmo por três ou mas das. Pela própra dnâmca das Frentes, o setor fro não é o mas suscetível de tornar-se estaconáro; entretanto, em stuações de bloqueo promovdo pelo antcclone subtropcal do Atlântco Sul contra a dsspação do sstema frontal, pode-se ter Frente Estaconára, se ela for almentada por uma massa sufcentemente fra. A frente estaconára, embora só apareça em determnadas regões, normalmente na costa leste dos contnentes, é geografcamente mas permanente que a frente polar e se caracterza por um forte csalhamento vertcal na alta troposfera em função da ocorrênca de Correntes de Jato (MIRANDA de BARROS, 1991).

51 49 Na Amérca do Sul, geralmente os sstemas provenentes do Pacífco deslocam-se para leste, e, depos da passagem pela Cordlhera dos Andes, adqurem uma componente em dreção ao Equador. Esses sstemas podem avançar pelo contnente ou deslocar-se para o oceano Atlântco, sendo que seu movmento (Fgura 7) está assocado ao escoamento ondulatóro de grande escala, enquanto que a ntensfcação ou dsspação está relaconada às característcas atmosfércas sobre o contnente. (ANDRADE; CAVALCANTI, 2005). Fgura 7 Dagrama esquemátco dos tpos de nterações mas freqüentes em três Sstemas Frontas e a convecção tropcal entre as lattudes 40ºS a 35ºS (A), 35ºS a 25ºS (B), 25ºS a 20ºS (C) e ao norte de 20ºS (D) (OLIVEIRA, 1986) Já no Brasl, os sstemas frontas atuam durante o ano todo, com freqüêncas maores nas lattudes mas altas e menores nas lattudes mas baxas. Sendo um dos maores causadores de dstúrbos meteorológcos sobre o país, notadamente quanto à precptação pluval e a

52 50 temperatura, a nteração entre a convecção tropcal e os sstemas frontas ocorrem mas freqüentemente quando os sstemas frontas se encontram entre 20º e 35ºS, sendo responsáves pelas chuvas, prncpalmente, na regão Sul do país (OLIVEIRA, 1986). Destaca-se que às regões Sul, além da Sudeste do Brasl, são de estrema relevânca às condções clmátcas do Brasl por serem bastante frontogenétcas, ou seja, regões em que as frentes podem se ntensfcar ou se formar (SATYAMURTY; MATTOS, 1989). Não obstante sua maor mportânca para as altas lattudes, a freqüênca de Frentes Fras dmnu com o decréscmo da lattude havendo uma varabldade sazonal, a penetração de sstemas frontas e seus remanescentes também têm um papel mportante na precptação pluval no sul da regão Nordeste e nas chuvas de nverno da regão Norte do país (KOUSKY, 1979). A freqüênca de Frentes aumenta no verão quando são consderadas as Frentes que atngem o Sudeste e Centro-Oeste. Nesse período, as Frentes Fras ao ngressarem no sul do país, assocam-se a um sstema de baxa pressão em superfíce sobre o Paragua, conhecda como Baxa do Chaco, e ntensfcam-se. Estes sstemas, freqüentemente, fcam sem-estaconados no ltoral da Regão Sudeste, devdo à presença de vórtces cclôncos em altos níves na regão Nordeste, e ocorrem períodos de Zona de Convergênca do Atlântco Sul quando as Frentes que atngem as regões Sudeste e Centro-Oeste nteragem com a convecção tropcal. Assm, a permanênca dos sstemas frontas sobre esta regão organza a convecção tropcal nas regões Central e Norte do Brasl e caracterza a formação da Zona de Convergênca do Atlântco Sul (SATYAMURTY; MATTOS, 1989). Durante o nverno, pode-se notar nas magens de satélte o contraste térmco entre as duas massas separadas pela zona frontal no nteror do contnente da Amérca do Sul. Esse contraste, em alguns casos, afeta a regão central estendendo-se até o sul da regão norte do contnente sulamercano em um fenômeno chamado de fragem. A passagem das zonas frontas no nverno pelas regões Sul e Sudeste do Brasl pode causar geadas nestas regões, fato que os estudos de Algarve e Cavalcant (1994) demonstraram os padrões típcos para ocorrênca de geadas no sul do Brasl, conclundo uma análse com dados de 10 anos entre os anos de 1980 e 1989.

53 Célula de Walker e Osclação Sul As células de Walker (Fgura 8) são células de crculação zonal, defndas na regão equatoral, que se organzam entre os contnentes e os oceanos, estando assocadas ao aquecmento dferencal entre as massas contnentas e as massas oceâncas, o que resulta em ascensão sobre os contnentes e subsdênca sobre os oceanos, notadamente nas regões ocdentas do Pacífco e do Atlântco. A maor célula de Walker se estende da Amérca do Sul à Indonésa, sendo que as temperaturas mas baxas são regstradas junto à costa sulamercana (WORLD METEOROLOGICAL ORGANIZATION, 1986). A B Fgura 8 Crculação de Walker para um ano normal (A) e de El Nño (B) (MOLION, 1989) As células são utlzadas para explcar eventos clmátcos extremos, a exemplo do El Nño e do seu oposto La Nña, e suas conseqüentes varações clmátcas. Os dos eventos também se

54 52 assocam à mgração mas ao norte ou mas ao sul, respectvamente, da Zona de Convergênca Intertropcal, o que contrbura para anomalas clmátcas na regão tropcal (WORLD METEOROLOGICAL ORGANIZATION, 1986). Nas últmas décadas, eventos como o El Nño assumram grande mportânca. O fenômeno é caracterzado por uma faxa de água quente na superfíce do oceano Pacífco que se estende ao longo da costa Peruana até km a oeste. O fenômeno El Nño tem sdo responsablzado por grandes anomalas clmátcas na Terra; entretanto, as varações atmosfércas de grande escala que determnam essas anomalas só podem ser entenddas se consderarmos a ação combnada do El Nño com a Osclação Sul, conjugação que se recebe a denomnação El Nño Osclação Sul (ENOS), segundo Molon (1989). Em um levantamento da ocorrênca do fenômeno El Nño entre os anos de 1525 a 1987, Qunn, Neal e de Mayolo (1987) classfcaram a ntensdade do fenômeno de acordo com os valores muto forte, forte, moderada, e fraca, além dos anos neutros, estes últmos entenddos como aqueles em que não houve manfestação do fenômeno. Quando o Índce de Osclação Sul (IOS) manfesta-se negatvamente por um período superor ou gual a 14 meses, num dos quas ocorre regstro de IOS maor que três (Fgura 9), pode-se então classfcar o ano em questão como de ntensdade muto forte. Se o fenômeno se manfestar por um período gual ou superor a dez meses, num dos quas os valores de IOS forem superores a dos, pode-se consderar tal ano como evento de ntensdade forte; se o valor for nferor a dos e o período de ocorrênca for entre ses e dez meses, o ano é classfcado como moderado. Anda que acerca da manfestação de El Nño de ntensdade fraca não seja possível estabelecer um padrão de classfcação adequado, são tdos como anos fracos aqueles em que o IOS fca entre 0,5 e dos por um período superor a ses meses. Quanto à classfcação da ntensdade do fenômeno La Nña, observam-se as mesmas condções, porém com os valores de IOS negatvos (Fgura 9); quanto às manfestações neutras, consderam-se valores de IOS entre -0,5 e +0,5. Segundo Qunn, Neal e de Mayolo (1987) e Insttuto de Pesqusas Espacas (2005a), dentre as dversas ocorrêncas de El Nño, os de ntensdade muto forte ocorreram em 1578, 1728, 1791, 1828, 1877/1878, 1891, 1925/1926, 1982/1983 e O epsódo de 1982/1983, de ntensdade forte, fo objeto de números trabalhos que analsaram desde os comportamentos da temperatura e da pressão atmosférca do Pacífco Sul (WRIGHT, 1984) até o transporte de zooplâncton e ftoplâncton na costa oeste do Peru, como o trabalho de Carrasco e Santander (1987).

55 53 Em 1982/1983 e em 1987, o fenômeno El Nño, além de efetos não locas, ocasonou chuvas torrencas, enchentes e secas em dferentes pontos da Terra. Durante o evento 1982/1983, por exemplo, houve aumento da precptação pluval no Pacífco Equatoral; smultaneamente, ocorreram secas na Indonésa, Austrála, Áfrca do Sul e Nordeste braslero. No Brasl, em 1983, pratcamente todo o Sul e o Sudeste apresentaram, nos trmestres de Março a Mao e de Junho a Agosto, precptações pluvas que superaram os níves normas. Os índces pluvométrcos da cdade de São Paulo, por exemplo, apresentaram, em mao, elevação de 300%, enquanto que em Lajes, muncípo do Estado de Santa Catarna, excederam a normal em mas de 650%, em Junho (MOLION, 1989). Fgura 9 Índce de Osclação Sul (IOS) ndcando os períodos de ocorrêncas de El Nño: valores postvos maores que 0,5; La Nña: valores negatvos menores que -0,5; e neutros: valores entre -0,5 e 0,5 (QUINN, NEAL; de MAYOLO, 1987; METEOROLOGICAL SERVICE OF CANADA, 2005) Segundo Kousky e Cavalcant (1984), a precptação pluval excessva em 1982/1983 fo causada por frentes fras, que, bloqueadas, fcaram estaconadas por longo período sobre aquelas regões, com grande atvdade. Anda segundo os autores, a tendênca do fenômeno El Nño de ocorrer no verão no hemsféro Sul ndca que o cclo sazonal tem papel mportante na Osclação Sul. Se os alísos forem mas fortes do que o normal durante o verão, as águas do Pacífco Ocdental se aquecerão, pos haverá então 18 meses consecutvos de fortes alísos. Quando esses ventos enfraquecem, no verão segunte, cram-se condções favoráves para a ocorrênca do evento El Nño, pos dmnuem a ntensdade dos alísos de sudeste e o transporte de águas fras; conseqüentemente, aumenta a temperatura da superfíce do mar. Se os ventos permanecerem

56 54 fracos durante o nverno, segur-se-á então um período de 18 meses de ventos fracos - essa poderá ser a duração do evento. Rao e Hada (1987) estudaram a correlação entre Índce de Osclação Sul e a precptação pluval para algumas estações brasleras numa sére de 41 anos, e obtveram coefcentes de analoga mas altos para o Ro Grande do Sul. Para testar a valdade do Índce de Osclação Sul como predtor, os autores fzeram correlações trmestras defasadas, encontrando também valores sgnfcatvos; como conclusão, o montoramento contínuo das condções do Pacífco e do Índce de Osclação Sul nos meses de Junho a Agosto permte detectar a fase do evento e prever qualtatvamente a precptação pluval do trmestre posteror no Ro Grande do Sul. Kayano e Moura (1986), estudando o ano de 1958, semelhante ao de 1983, demonstram que o noroeste da Amazôna, o Nordeste braslero e as regões equatoras e sul do contnente amercano apresentaram um desvo negatvo 20% superor ao desvo padrão durante a estação chuvosa, entre Feverero a mao. O estudo dos eventos El Nño ocorrdos desde 1870 sugere a exstênca de uma estreta relação entre sua ocorrênca e as secas, tanto no Nordeste como em outras regões tropcas. A análse estatístca ndca que há 35% de probabldade de ocorrênca de um forte El Nño a cada sete anos e 82% de probabldade de ocorrênca a cada 15 anos. Martorano et al. (1992), trabalhando com dados de precptação pluval pluvométrca em Belém, concluem que nas duas últmas décadas houve tendênca no aumento das chuvas e que valores muto abaxo do normal, característca de estagens prolongadas, estão ntmamente relaconados à ocorrênca de El Nño Osclação Sul. Dos exemplos ctados, observa-se que o padrão geral de crculação atmosférca por vezes é alterado em razão do fenômeno El Nño assocado à Osclação Sul, semelhante à uma gangorra barométrca com dos pontos prncpas de ação: ) a Indonésa e o norte da Austrála e ) o Pacífco Orental, junto à costa oeste da Amérca do Sul (WOT, 1986). No caso da crculação de Walker nessa regão, as águas do Pacífco Ocdental na extensão da Indonésa e no norte da Austrála são normalmente mas quentes que as da porção orental desse oceano. Assm, é comum ocorrerem al pressões atmosfércas mas baxas junto à superfíce e, conseqüentemente, convecções que susctam chuvas abundantes. Na regão, o ar que sobe regão até cerca de 10 km tende a se deslocar, vndo a subsdr lentamente sobre o Pacífco Central e Orental. Nesta últma área, a descda, ou subsdênca, do ar, faz com que a pressão atmosférca da superfíce aumente. Assm, em anos sem a presença do El Nño ou La Nña, ou seja, em anos

57 55 normas, observa-se a célula de crculação com movmentos ascendentes no Pacífco Central/Ocdental e movmentos descendentes no oeste da Amérca do Sul e com ventos de leste para oeste próxmos à superfíce - ventos alísos representados pelas setas brancas na Fgura 10 - e de oeste para leste em altos níves da troposfera. No oceano Pacífco, a regão apresenta-se com águas mas quentes representadas pelas cores em tons de vermelho e mas fras pelas cores em tons azus na Fgura 10. Pode-se ver também na Fgura 10 a nclnação da termoclma, mas rasa junto à costa oeste da Amérca do Sul e mas profunda no Pacífco Ocdental. (MOLION, 1989; WOT, 1986; WRIGHT, 1984). O fenômeno da Osclação Sul, representado pelo Índce de Osclação Sul, que expressa a ntensdade e fase do fenômeno, é determnado pela dferença entre os desvos da temperatura da superfíce do mar (TSM), que afetam a de Pressão Atmosférca ao Nível do Mar, regstrados nas estações meteorológcas do Tat, localzada nas coordenadas 17 33' Sul e ' Oeste no Pacífco Central, e Darwn, localzada nas coordenadas 12 20' Sul e ' Leste no norte da Austrála (WORLD METEOROLOGICAL ORGANIZATION, 1986). A fase postva da Osclação Sul (Fgura 10) ocorre quando os sstemas de altas pressões no Pacífco Orental e o de baxas pressões na Indonésa se ntensfcam. Assm, quando a pressão atmosférca ao nível do mar no Tat eleva-se acma da méda e concomtantemente a de Darwn é nferor à méda, tem-se o Índce de Osclação Sul (IOS) postvo. Nessas condções, os movmentos ascendentes de ar se ntensfcam e a atvdade convectva cresce, aumentando as precptações pluvas sobre a Indonésa e o norte da Austrála. Smultaneamente cresce a atvdade convectva sobre a Amazôna e o Nordeste braslero. O ar que ascende nessas regões do Brasl desce sobre o Pacífco Centro-Orental, bem como sobre o Atlântco Subtropcal, contrbundo para o aumento da pressão atmosférca ao nível do mar e nbndo a formação de nuvens e chuvas, num movmento que confgura o outro ramo da célula de Walker, conforme apresentado na Fgura 8 (MOLION, 1989; WOT, 1986; WRIGHT, 1984). Durante a fase postva da Osclação Sul (Fgura 10), denomnada por La Nña, o aumento do gradente horzontal de pressão, ou seja, a dferença entre a pressão de Tat e Darwn, ntensfca os alísos de sudeste; em conseqüênca, há um acentuado transporte de águas na dreção oeste desse oceano, o que provoca o ncremento da ressurgênca, sto é, o afloramento de águas mas fras, desde a costa oeste da Amérca do Sul até o Pacífco Central (WRIGHT, 1984).

58 56 Fgura 10 Representação esquemátca das condções de El Nño, normas e de La Nña (INSTITUTO DE PESQUISAS ESPACIAIS, 2005a)

59 57 Na fase negatva (Fgura 10), denomnada por El Nño, tanto o sstema de baxa pressão, na Indonésa e norte da Austrála, como o de alta pressão, no Pacífco Orental, enfraquecem. O gradente horzontal de pressão atmosférca ao nível do mar reduz-se fazendo com que os alísos dmnuam de ntensdade, por vezes a tomam o sentdo nverso na parte ocdental do Pacífco. Assm, o transporte de águas e a ressurgênca dmnuem, promovendo uma sére de fenômenos oceâncos, entre os quas se destacam as ondas de Kelvn, ou seja, o deslocamento nterno do Pacífco Ocdental para o Orental ocasonando um brusco aquecmento das águas de superfíce próxmas à costa oeste da Amérca do Sul. Assm, no Oceano Pacífco Equatoral podem ser observadas águas quentes em pratcamente toda a sua extensão, a termoclma fca mas aprofundada junto à costa oeste da Amérca do Sul prncpalmente devdo ao enfraquecmento dos ventos alísos (WRIGHT, 1984). A convecção ntensa se desloca sobre as águas aquecdas mudando a confguração da célula de Walker para bpartda, assm, o ar descerá tanto sobre a Austrála e Indonésa como sobre a Amazôna e Nordeste braslero, determnando escassez de chuvas nessas regões brasleras (ROPELEWSKI; HALPERT, 1987). Portanto, as condções que ndcam a presença do fenômeno El Nño são o enfraquecmento dos ventos alísos e o aumento da temperatura da superfíce do mar no Oceano Pacífco equatoral leste promovendo a dmnução das águas mas fras que afloram próxmo à costa oeste da Amérca do Sul. Em condções normas observam-se águas superfcas relatvamente mas fras no Pacífco Equatoral leste, junto à costa oeste da Amérca do Sul, e relatvamente mas aquecdas no Pacífco Equatoral Oeste, próxmo à costa australana e regão da Indonésa. Nesse caso, os ventos alísos sopram de leste para oeste favorecendo a ressurgênca próxmo à costa oeste da Amérca do Sul. Já as condções que ndcam o fenômeno La Nña estão assocadas à ntensfcação dos ventos alísos e ao declíno da temperatura da superfíce do mar (TSM) no Pacífco Equatoral leste, mplcando em que as águas da costa oeste da Amérca do Sul tornam-se anda mas fras devdo à ntensfcação da ressurgênca (INSTITUTO DE PESQUISAS ESPACIAIS, 2005a). Consderando a possbldade da mplcação do El Nño Osclação Sul (ENOS) na defnção zonal do clma regonal, é possível nferr pela mportânca do seu estudo na produção agrícola. Nesse caso, trabalhando com produção de grãos para o Estado do Ceará entre os anos de 1986 a 1993, Moura (1994) e Alves e Repell (1992) mostram estreta relação entre El Nño Osclação Sul (ENOS), redução da precptação pluval e redução da produção agrícola. Para os anos

60 58 analsados três epsódos de El Nño Osclação Sul (ENOS) ocorreram em 1986/1987, 1991/1992 e 1992/1993 e, em todos os anos, houve redução da produção agrícola e da precptação pluval. Para o ano de 1987, a precptação pluval e a produção agrícola estveram 15 e 30%, respectvamente, abaxo da méda. O ano de 1992 apresentou precptação pluval 27% abaxo da méda e, um decréscmo de 18% na produção de grão e em 1993 a precptação pluval esteve 45% abaxo da méda e a produção agrícola apresentou redução de 61 %. Conforme destacado, há que se consderar a mportânca do fenômeno El Nño Osclação Sul para o clma global, defnndo assm suas atuações regonas (Fgura 11). Entretanto, Santos (1993), trabalhando com dados de chuva na regão de Belém-PA, observa um decréscmo dos totas pluvométrcos em anos de El Nño Osclação Sul. No entanto, esse fenômeno parece não ser fator determnante no comportamento das chuvas da regão, pos além desse fenômeno, a temperatura da superfíce do mar no Oceano Atlântco nfluênca dretamente a quantdade de chuvas, prncpalmente no trmestre Janero-Feverero-Março, consderado período mas chuvoso na regão, época em que a Zona de Convergênca Intertropcal oscla na faxa equatoral. Consderando o exposto sobre o fenômeno El Nño Osclação Sul, notadamente quanto a sua atuação regonal e mportânca para a produção agrícola, é possível nferr pela mportânca do seu estudo na defnção das áreas atuação e magntude de seus efetos no terrtóro braslero. Fgura 11 Áreas do globo que apresentam anormaldades peródcas em função de El Nño Osclação Sul (ROPELEWSKI; HALPERT, 1987)

61 Prevsão do clma e do Tempo A prevsão tem sdo o maor estímulo para o estudo do Tempo e do clma, pos é ancestral o desejo do Homem de predzer e de modfcar o Tempo. O termo prevsão fo aplcado pela prmera vez na meteorologa pelo Almrante Frtzroy e sgnfca o enuncado antecpado das condções meteorológcas para um determnado lugar, área, ou rota durante um período específco de tempo cronológco (WOLFE, 1961; MOURA, 1986). As prevsões de tempo são freqüentemente classfcadas de acordo com os três tpos que se seguem, tomando-se por base o período coberto pelas prevsões: ) prevsões de período curto para parte ou para a totaldade de um período de 24 horas, com uma prevsão adconal para as 24 horas seguntes, também denomnada prevsão do Tempo de curto prazo; ) prevsões de ampltude méda, realzadas para um período de 2 a 5 das à frente, denomnadas prevsão do Tempo de longo prazo e; ) prevsões realzadas para período maor que 5 das, denomnadas prevsão do clma (AYOADE, 1996). Muto embora técncas dferentes sejam usadas para as váras modaldades de prevsões, os problemas báscos comuns a todas elas são: ) o conhecmento das condções da atmosfera em determnado período, e ) o conhecmento das les físcas que regem as mudanças de tas condções. Assm, as dfculdades encontradas são a carênca de nformações sufcentes para a caracterzação detalhada da stuação ou do estado da atmosfera, além da demasada complexdade das equações que expressam as les físcas, o que requer algumas smplfcações em nome de certa exatdão (AYOADE, 1996). Ou seja, o êxto total da prevsão somente pode ser atngdo se e quando tas dfculdades estverem soluconadas, o que equvale a dzer que a meteorologa está longe de ser uma cênca exata. Prevsões precsas são mpossíves; assm, sempre serão expressas em termos de probabldade - e quanto mas longo o período das prevsões, maores os índces de erros. Os métodos de prevsão do Tempo podem ser classfcados em três tpos prncpas: ) métodos snótcos; ) métodos estatístcos; e ) métodos físcos ou numércos. A prevsão snótca vncula a representação dagramátca dos sstemas de Tempo atmosférco com o tempo cronológco e a extrapolação dos desenvolvmentos de tas sstemas para o futuro, ou seja, o objetvo da prevsão snótca é produzr, a partr de uma carta snótca de uma stuação exstente, uma carta smlar, retratando a crculação em determnado período futuro de tempo cronológco. Essa carta da futura crculação da superfíce da atmosfera é conhecda

62 60 como a carta prebarátca, que pode ser preparada pela extrapolação das mudanças recentes para o futuro supondo-se que as mudanças que tenham sdo observadas no passado contnuem a ocorrer de manera semelhante (ATKINSON, 1968). Muto embora essa suposção possa ser razoável para um período de até 12 horas, não será válda para ntervalos mas longos. Além dsso, a extrapolação das tendêncas atuas não pode prever novos desenvolvmentos; conseqüentemente, a técnca da smples extrapolação raramente pode ser usada com confança nas prevsões para períodos superores a 24 horas. Entretanto, apesar de suas lmtações, esses modelos são nstrumentos útes para a prevsão do tempo, que por sua vez não muda de manera casual. Os métodos estatístcos também são usados em prevsões de longo prazo, para um mês ou uma estação, a exemplo do Servço Meteorológco Indano que, utlzando equações de regressão lnear, prevê as monções. Outra aplcação estatístca é a prevsão com base no El Nño Osclação Sul, conforme utlzado por Ma et al. (2006) e Maa e Menke (2006) na Austrála. As abordagens sobre a prevsão baseada em métodos estatístcos foram sumarzadas por Lamb (1972), conforme descrto a segur: ) compreensão do relaconamento entre a condção físca e, especalmente, a condção térmca da superfíce da Terra e das característcas de grande escala da crculação atmosférca durante um período de estações ou anos; ) estudo dos efetos específcos sobre a crculação atmosférca e sobre o tempo das anomalas da temperatura do mar e do gelo marnho; ) estudo dos efetos dos város tpos de perturbações solares, nas varadas escalas de tempo, sobre a crculação atmosférca; v) dentfcação dos efetos da poera vulcânca e outras e das camadas de polução sobre a crculação atmosférca, sobre o Tempo e o clma; v) dentfcação das escalas de tempo cronológco, da manera de operação, bem como das orgens físcas das tendêncas rítmcas ou cíclcas do Tempo atmosférco e do clma; v) determnação das tendêncas de persstênca estatístca sobre os valores clmatológcos; v) estabelecmento das tendêncas estatstcamente seqüencas; v) dentfcação das stuações análogas no passado e o montoramento para a verfcação de acontecmentos smlares entre casos atuas e passados. A despeto dos avanços contemporâneos na nstrumentação para meddas meteorológcas, a exemplo da nvenção do barômetro no século XVII, somente na metade do XIX foram realzadas as prmeras prevsões subjetvas, dvulgadas va telégrafo. Nesse caso, as cartas de pressão à superfíce protagonzavam a aplcação do conhecmento centífco para a prevsão meteorológca, matéra que susctava o nteresse das socedades. Até o trabalho de Rchardson, em 1922, utlzando pela prmera vez um sstema de equações para tentar conhecer a evolução do Tempo, a

63 61 meteorologa não evoluu sgnfcatvamente na prevsão do Tempo. Valendo-se de smples calculadoras, Rchardson não logrou êxto, pos aquelas equações parcas, não-lneares, eram de dfícl, se não mpossível, solução. Além dsso, era necessáro smplfcá-las, conhecer as condções ncas e, mas, utlzar métodos de cálculo extremamente rápdos, para que a mudança do Tempo meteorológco não ultrapassasse o tempo cronológco do prevsor (WOLFE, 1961; MOURA, 1986). A smplfcação das equações podera acarretar erros grosseros; portanto, conhecer as condções ncas era um problema nsuperável. Era necessáro um conjunto de estações que medssem as varáves do sstema, uma rede de comuncações que transmtsse esses valores aos centros de prevsão, e máqunas que calculassem rapdamente. Toda essa problemátca fo sendo resolvda ao longo dos anos; expandram-se redes de estações e comuncações, aperfeçoaram-se os nstrumentos de medda e surgram os computadores. Assm, em 1950, Chamey, Fjortoft e Von Newmann, utlzando um sstema de equações smplfcado, conseguram uma prevsão de 48 horas com precsão semelhante aos dos melhores resultados subjetvos: tnha níco a prevsão numérca do tempo (WOLFE, 1961; MOURA, 1986; HALTINER; WILLIAMS, 1971). A partr daí expermentaram formdável avanço as provdêncas para a consoldação da prevsão numérca: em 1954, é desgnado um grupo de prevsão numérca composto de pessoal da Força Aérea, da Marnha e do Servço Meteorológco dos Estados Undos; em 1958 é crado um projeto de prevsão numérca em apoo às operações navas norte-amercana; em 1959, o Servço Meteorológco Brtânco adqure seu prmero computador para prevsão numérca; em 1961, a Marnha dos Estados Undos adqure seu prmero computador para o processamento de modelos numércos; a partr de 1965 o Servço Meteorológco Brtânco passa a produzr rotneramente prevsões numércas; em 1974 a Marnha dos Estados Undos torna operaconal o prmero modelo numérco de prevsão de ondas (HALTINER; WILLIAMS, 1971). A prevsão numérca é baseada na cração de um modelo matemátco consttuído por um sstema de equações dferencas parcas com o propósto de descrever os processos dnâmcos e termodnâmcos da atmosfera. Tas equações podem ser aproxmadas de acordo com os processos físcos mas sgnfcatvos para a prevsão, a exemplo do ndcado por Schenk Júnor, Barros e Fonseca (1995), que consdera a segunda le de Newton, a prmera le da termodnâmca, o prncípo de conservação da massa, a equação de estado para o gás perfeto e a equação da conservação da umdade para defnção das prncpas equações. Nesse modelo são consderados,

64 62 entre outros aspectos, a ação das forças que controlam os movmentos atmosfércos, os processos termodnâmcos do ar seco e do ar úmdo, as varações da umdade do ar, a formação de nuvens e precptação pluval, os processos turbulentos devdo ao atrto, os efetos do relevo, o balanço de radação e as nterações da atmosfera com a vegetação ou com as condções da superfíce da Terra. Para cada área de nteresse de prevsão cra-se um modelo matemátco específco, de acordo com os processos envolvdos e as sgnfcações pertnentes, sendo que a sofstcação do modelo, em geral, aumenta a precsão dos resultados; entretanto, requer maor esforço computaconal. Outro aspecto é que o modelo matemátco não resolve o problema da prevsão, pos a solução analítca do sstema é nvável, a menos que sejam ntroduzdos erros grosseros de smplfcação que a nvablzam. Assm, é possível dstngur entre o modelo matemátco, composto por um sstema de equações, e o modelo numérco de prevsão, composto por um sstema de equações dscretas solúves (SCHENK JÚNIOR, BARROS; FONSECA, 1995). Dentre os métodos de dscretzação dos modelos numércos destacam-se: ) o método das dferenças fntas, ndcado para modelos locas por defnr adequadamente os contornos e não recomendado para modelos globas; ) o método sem-lagrangano, cuja prncpal vrtude é a economa de recursos computaconas; e ) os métodos de Galerkn, deas para modelos globas, embora requeram recursos computaconas complexos (SCHENK JÚNIOR, BARROS; FONSECA, 1995). Os modelos de prevsão numérca também podem ser classfcados sob os seguntes aspectos: ) área de análse e prevsão, composta por modelos globas, que consderam todo o planeta, e modelos regonas, que levam em conta áreas específcas, mas têm as condções de contorno defndas por prevsões de modelos globas; ) períodos de prevsão, compostos por modelos de prevsão do Tempo e modelos clmátcos que dferem nas condções ncas e de resolução; e ) modelos que consderam a nteração entre o oceano e a atmosfera, ou modelos acoplados, que consderam a prevsão numérca para varáves de massas de água com prevsão clmatológca mas acurada (SCHENK JÚNIOR, BARROS; FONSECA, 1995). Segundo Schenk Júnor, Barros e Fonseca (1995), a prevsão numérca pode ser dvdda nas seguntes fases: ) análse objetva: é a determnação da stuação presente, para defnr a stuação ncal, com o propósto da ntegração do sstema de equações. Nesse caso são necessáros valores das varáves meteorológcas, os quas devem ser submetdos a um controle de qualdade antes do

65 63 uso. Um conjunto de dados em um determnado nstante representa a stuação em cada ponto de observação; mas, para a prevsão numérca é necessára a representação da dstrbução espacal dos parâmetros físcos em toda a regão de nteresse. Para tanto, é realzada a análse objetva, com emprego de métodos geoestatístcos, sendo estabelecda uma grade sobre a área de nteresse. Usualmente, a grade cobre uma área maor do que a área de prevsão, de modo a mnmzar os erros provenentes do lmte da grade; ) valores de parâmetros atmosfércos, como pressão e temperatura, são desgnados para a nterseção da grade pela manpulação estatístca dos dados observados a partr das redes de postos de superfíce e das camadas superores da atmosfera; ) ncalzação é o balanceamento dnâmco da estrutura da atmosfera obtda na análse objetva para a mnmzação dos ruídos energétcos, pos, na atmosfera, os campos de vento e de pressão compõem um estado quase geostrófco; assm, a energa assocada ao movmento geostrófco é relatvamente pequena em razão de movmentos dsspatvos, nstabldades dnâmcas e dspersão de energa, entre outros. Após a análse objetva, os campos de massa e pressão não se encontram nesse estado de equlíbro, pos não usar esse esquema para ncar o processamento provocara ruídos energétcos, contamnando as prevsões nas prmeras 48 horas; v) processamento: uma vez ncalzado, o modelo passa a ser ntegrado de modo que, a cada cclo de ntegração, determnam-se os valores de cada parâmetro físco, a exemplo dos componentes do vento, da temperatura, da densdade, da umdade relatva e da pressão, ncas para o próxmo passo de ntegração em relação ao tempo. Ou seja, essa é a fase de ntegração do modelo; v) pósprocessamento: é o tratamento dos valores resultantes de modo que possam ser apresentados e analsados. Essa fase é realzada por outros sstemas computaconas específcos - destacando-se o Grd Analyss and Dsplay System (INSTITUTE OF GLOBAL ENVIRONMENT AND SOCIETY, 2005) - os quas permtem o tratamento e a espacalzação desejados ao conjunto de dados; v) calbragem: refere-se ao conjunto de atvdades, desde estudos para adequação à realdade, provenente de controle de qualdade, até a mplementação desse por meo de alterações necessáras. É fundamental o controle da qualdade dos produtos numércos, pelos utlzadores, pos a partr da avalação dos resultados são alteradas as falhas do modelo. Também é mportante a manutenção dos modelos, pos o constante aprmoramento dos métodos numércos e das técncas de modelagem exge permanente atenção dos especalstas. Portanto, são fundamentas para a adequada condução da prevsão numérca o conhecmento da dnâmca da atmosfera e o conhecmento dos métodos matemátcos, aplcados à cênca em

66 64 questão, uma vez que é a ntegração de métodos centífcos e tecnológcos, dentro desses dos campos de conhecmento, que determnarão sstemas de prevsão efcazes. Embora o Tempo meteorológco tropcal seja menos varável do que em áreas extratropcas, a prevsão nos trópcos tem algumas peculardades, especalmente porque as redes de observação nas baxas lattudes são menos densas do que as das lattudes médas e há falta de nformações sobre as camadas superores da atmosfera. A prevsão nos trópcos também é menos suscetível ao tratamento matemátco do que na regão temperada, pos não exste relação aproxmada entre a dstrbução dos ventos e das pressões nas lattudes baxas, mplcando que sstemas bem defndos de pressão usualmente estão ausentes nos trópcos e as sóbaras dfclmente têm qualquer relaconamento com o Tempo atmosférco (AYOADE, 1996). Anda nas lattudes baxas, mutas das manfestações do Tempo são fenômenos de nstabldade ncapazes de predção, pos o conceto de equlíbro geostrófco é naplcável nas lattudes baxas, em razão dos valores muto baxos da força de Corols. Assm, as sóbaras não fornecem uma ndcação da velocdade e da dreção dos ventos nas camadas superores da atmosfera, que devem ser dretamente observadas ou meddas. Portanto, é necessáro usar uma base dferente das sóbaras para a análse nos trópcos: o perfl aerodnâmco, lnha traçada paralelamente à dreção nstantânea do vetor do vento em todos os pontos ao longo dele. Os perfs aerodnâmcos podem ser obtdos dretamente a partr das observações dos ventos ou podem ser computadorzados a partr da dstrbução da pressão. Muto embora forneçam apenas uma ndcação dos ventos, as velocdades dos perfs aerodnâmcos podem ser estmadas por meo da função da corrente, ntmamente relaconada a eles, da mesma manera que o vento geostrófco está relaconado às sóbaras (AYOADE, 1996). Da mesma forma, nos trópcos a convergênca e a dvergênca somente podem ser estmadas a partr do campo observado do vento, dferentemente daqulo que ocorre na regão temperada, onde podem ser pressupostas. Portanto, a utldade das tendêncas barométrcas para a prevsão nas baxas lattudes também é lmtada, pos seus valores são bastante baxos e, freqüentemente, não muto maores do que os erros das leturas barométrcas (AYOADE, 1996). A partr dessas consderações sobre a prevsão numérca nas regões tropcas, é possível nferr que algumas técncas usadas para a prevsão do Tempo de regões temperadas não são aplcáves nos trópcos e que, quando aplcadas, têm que ser amplamente modfcadas.

67 65 Independentemente de a prevsão ser em regão tropcal ou temperada, há estreta relação entre a resolução de modelos numércos e custo operaconal. Isso se deve ao fato de que, em todas as fases da prevsão numérca são realzados esforços de cálculo, o que demanda recursos computaconas de alta capacdade de processamento, proporconas à complexdade do modelo e à precsão requerda. O emprego de supercomputadores permtu grandes velocdades de processamento e modelos mas complexos e de melhor resolução; entretanto, essas máqunas possuem altos custos, exgem nfra-estrutura e mão-de-obra especalzadas, além das dfculdades mpostas pelos países detentores da tecnologa (INSTITUTO DE PESQUISAS ESPACIAIS, 2005b, MESINGER, 2000). Dos grandes centros mundas de meteorologa que desenvolvem atvdades de prevsão numérca, destacam-se o Centro Naconal de Meteorologa dos Estados Undos, o Centro Europeu de Prevsão do Tempo de Mesoescala e a Agênca Meteorológca Japonesa. Após o desenvolvmento do projeto de prevsão numérca em apoo às operações navas, em 1958, e da operaconalzação do prmero modelo de prevsão de ondas, em 1974, a Marnha norte-amercana crou, em 1979, o Fleet Numercal Oceanographc Center, cuja mssão é operar modelos numércos atmosfércos e oceanográfcos de análse e prevsão em escala global e regonal, a fm de produzr nformações específcas para uso da Marnha, do Departamento de Defesa e de outros utlzadores credencados (MESINGER, THOMAS; WARD, 1990). No Brasl, o Centro de Prevsão do Tempo e Estudos Clmátcos (CPTEC), do Insttuto Naconal de Pesqusas Espacas (INPE), é um centro de meteorologa que funcona, tanto no aspecto operaconal quanto na pesqusa, assm como os mas adantados do mundo. Stuado em Cachoera Paulsta, nteror do Estado de São Paulo, sua exstênca resultou do esforço de pesqusa e formação de pessoal desenvolvdo desde a cração do Departamento de Meteorologa do INPE, em 1976, cujo propósto era estabelecer no país um sstema confável de prevsão meteorológca e clmátca (MESINGER, THOMAS; WARD, 1990). O Decreto 93483, de 29 de Outubro de 1986, atrbu ao INPE as seguntes tarefas: ) desenvolver e operar modelos de prevsão de curto, médo e longo prazo, dssemnando nformações meteorológcas; ) promover o arquvamento de nformações meteorológcas, consttundo um acervo de dados hstórcos para pesqusas e aplcações; ) desenvolver e operar modelos de flutuações clmátcas; e v) executar atvdades de pesqusa em meteorologa e desenvolvmento tecnológco afm, dretamente ou pela celebração de acordos com outras nsttuções naconas e nternaconas. Atualmente, o CPTEC

68 66 utlza dos modelos operaconas de prevsão numérca do tempo, o CPTEC/COLA, de abrangênca global, e o Eta, de abrangênca regonal (INSTITUTO DE PESQUISAS ESPACIAIS, 2005b). O modelo global fo ncalmente desenvolvdo pelo Center for Ocean-Land Atmosphere Studes (COLA), na Maryland Unversty (Unversdade de Maryland, EUA). Posterormente, fo ntroduzdo pelos pesqusadores do CPTEC um módulo de nteração entre a atmosfera e a vegetação que se presta a regões como a Amazôna e o Pantanal. É um modelo espectral baseado no segundo método de Galerkn, em que os dados são ncalzados na forma de ondas das varáves atmosfércas obtdas a partr da análse dos dados meteorológcos. A resolução truncada tem 28 níves dstntos da atmosfera e resolução horzontal tem 200 km. As varáves prognóstcas do modelo são: ) o logartmo da pressão à superfíce, ) a vortcdade, ) a dvergênca do vento horzontal, v) a temperatura vrtual e v) a umdade específca (CAVALCANTI, 2005). O modelo Eta, descendente do modelo da crado pelo Hydrometeorologcal Insttute e a Unversdade de Belgrado, na Iugosláva, durante a década de 1970, fo aprmorado na década de 1980 pela ntrodução da coordenada vertcal η, que dá o nome ao modelo atual. Hoje, em suas váras versões, o modelo é usado em dversos países, nclundo a Argéla, a Argentna, a Bélgca, Camarões, a Chna, a Costa Rca, o Chpre, a Repúblca Tcheca, a Dnamarca, o Egto, a Fnlânda, a Alemanha, a Gréca, a Índa, a Áfrca do Sul, a Espanha, a Suéca e os Estados Undos. No Brasl, o modelo Eta fo nstalado no CPTEC em Uma das prncpas vantagens dessa versão do modelo é a resolução espacal de 40 km e o domíno coberto da regão entre 25 W e 90 W e 12 N e 45 S (MESINGER, THOMAS; WARD, 1990). No Eta a análse é realzada sobre uma grade de resolução correspondente à resolução do modelo global e posterormente nterpolada para a grade do modelo, o que permte uma resolução horzontal de 40 km e vertcal de 38 camadas. As prncpas varáves prognostcadas pelo Eta são: ) temperatura do ar e da superfíce, ) água líqüda da nuvem, ) componentes zonal e merdonal do vento, v) umdade específca e relatva do ar, v) pressão à superfíce, v) precptação pluval, e v) radação líqüda. A condção ncal para o Eta é provenente da análse do Natonal Centers for Envronmental Predcton, e as condções de contorno lateral são provenentes das prevsões do modelo global do CPTEC, atualzadas a cada 6 horas - o prazo de ntegração é de 72 horas, com geração de prevsões duas vezes ao da, uma com condção ncal às 00:00 e outra às 12:00 (MESINGER,THOMAS; WARD, 1990). Uma característca pecular do

69 67 modelo Eta é a coordenada vertcal η, que resulta em superfíces quase horzontas; assm, são mnmzados erros de pressão em conseqüênca da topografa rregular, o que torna o modelo adequado para regões montanhosas (MESINGER, 1984). Orgnalmente as prevsões do Eta se estendam por 48 horas, sendo geradas duas vezes ao da; contudo, o projeto Processos Físcos em Modelos Regonas e Melhora na Qualdade das Prevsões de Tempo na Amérca do Sul - que propõe o aprmoramento da prevsão de tempo sobre a Amérca do Sul por meo de técncas de representação dos processos físcos, adaptadas para as condções atmosfércas da regão - desenvolveu a nova versão Eta/OSU. Assm, o modelo teve êxto também em clma regonal e predção sazonal (INSTITUTO DE PESQUISAS ESPACIAIS, 2005b). Dentre as alterações promovdas no modelo Eta, destaca-se a prevsão de nuvens (ZHAO; BLACK; BALDWIN, 1997) e a substtução da topografa. No caso da topografa, trata-se da substtução de 10", gerada com, aproxmadamente 20 km, por uma nova topografa consttuída por dados de elevação regularmente espaçados, a cada 30", equvalendo a, aproxmadamente, um klometro. Os resultados ndcaram que há uma tendênca de elevação da topografa quando se utlza 30", prncpalmente em regões montanhosas. Em regões de topografa pouco acdentada, a resolução topográfca não é muto mportante; em algumas áreas ltorâneas, verfcou-se redução da topografa. De forma geral, a topografa de 30" é mas realsta do que quando se utlza 10", o que resulta em melhora nas prevsões do modelo, em especal quanto às prevsões da varável temperatura de superfíce para todos os meses, com redução dos erros médos da ordem de até 2ºC (DERECZYNSKI; ROZANTE; CHOU, 2000). A nfluênca da resolução horzontal nas condções ncas e de contorno nas prevsões do modelo Eta/OSU fo avalada para um epsódo de chuvas tropcas ntensas ocorrdo em Dezembro de 1999 sobre a Venezuela; os resultados ndcaram melhora das prevsões geradas (CHOU; NUNES; CAVALCANTI, 2000). Compararam-se também os resultados obtdos pelas prevsões geradas pela versão operaconal, cujo domíno abrange a maor parte da Amérca do Sul e cuja frontera ao norte stua-se em 12º N; concluu-se que o afastamento da frontera para o norte no modelo Eta/OSU propcou prevsões melhores do que as da versão operaconal (CHOU; BUSTAMANTE; GOMES, 2005).

70 Mlho O prmero relato da planta de mlho fo feto por Crstóvão Colombo em Cuba. O centro de orgem do grão é o contnente amercano, a partr de onde fo dssemnado para o Velho Mundo, através da Espanha, graças à expedção de Colombo. Atualmente, a planta é cultvada pratcamente em todas regões do mundo - Ása, Áfrca, Europa, além das três Amércas. Encontramos culturas de mlho desde a lattude 40ºS até 58ºN e em alttudes varando entre m, nos Andes Peruanos, até abaxo do nível do mar, em regões do mar Cáspo, o que levou a um alto grau de especalzação e adaptação da planta. O mlho fo o prncpal almento das cvlzações prmtvas das Amércas, responsáves pelo seu processo de domestcação (GOODMAN, 1978). Apesar de sua mportânca, a orgem do mlho fo por muto tempo um mstéro para mutos pesqusadores, dado o alto grau de domestcação da planta e por não exstrem ancestras selvagens capazes de sobrevver sem a nterferênca do Homem. Parte do mstéro pareca ter sdo resolvdo quando relatou-se a descoberta de grãos de pólen de mlho com anos no Méxco, o que nduza a acetação da hpótese de que exstra um ancestral selvagem da planta, que, portanto, não tera evoluído a partr da hbrdação de outras espéces (DUNCAN,1975). Essas conclusões foram mas tarde suplantadas por novas descobertas. A partr de então, são acetas três hpóteses para a orgem do mlho, todas relaconando sua procedênca com teosnte (Euchlaena mexcana) e trpsacum. A prmera hpótese é a de que mlho, teosnte e trpsacum orgnaram-se de um ancestral comum; a segunda suposção dá conta de que o mlho orgnou-se do teosnte; a tercera conjectura prevê que o teosnte é orgnáro do mlho (MANGELSDORF, 1974). Mlho e teosnte são, de fato, bastante próxmos, como atestam suas característcas genétcas, ctológcas e morfológcas. Na realdade, mlho e teosnte dferem apenas na flor femnna, característca que podera ser alterada através de seleção pratcada pelo Homem (GOODMAN, 1978). A famíla Gramneae (Poaceae) conta com ses subfamílas. Destas, Pancodeae compreende as trbos Panceae, Andropogoneae e Maydeae. A trbo Mydeae, a qual pertencem o mlho e o teosnte, é dvdda em grupos do Velho e Novo Mundo; város caracteres ndcam que o mlho (Zea mays) tem correlação tanto com Andropogeae, trbo a qual pertence o trpsacum, quanto com Maydeae, do Velho Mundo (GALINAT, 1977).

71 69 Na trbo Maydea, o número básco de cromossomos é 10, enquanto o trpsacum apresenta nove. É possível o cruzamento entre algumas espéces de trpsacum e mlho; contudo, o retrocruzamento entre o híbrdo e o mlho resulta na perda de cromossomos. Fato semelhante ocorre no híbrdo trpsacum e teosnte. Já mlho e teosnte cruzam com facldade; ocorrem cruzamentos espontâneos entre os dos gêneros, com descendentes fértes (GOODMAN, 1978). Ctações de Goodman (1978) demonstram que o uso do mlho como almento pelo Homem é muto mas antgo do que o do teosnte. Na verdade, os grãos de teosnte não são fontes promssoras de almentação humana. Contudo, trabalhos recentes preconzam o emprego de teosnte, ou de híbrdos seus com o mlho, na almentação anmal, sob a forma de slagem. Assm, conclu-se que mlho e trpsacum não são aparentados, ao menos até que surjam novas evdêncas, e que teosnte não é um híbrdo dervado de mlho e trpsacum. Anda é válda a afrmação feta por Goodman em 1965 e ctada por Goodman (1978): até que sejam melhor conhecdas as relações genétcas e morfológcas entre o grupo Maydeae amercano e Maydeae orental e o Andorpogonae, comentar sobre a hstóra do mlho contnuará a parecer uma tentatva de completar um quebra cabeças em que ¾ das peças estão faltando. Atualmente o mlho (Zea mays L.) representa um dos prncpas cereas cultvados em todo o mundo, fornecendo produtos largamente utlzados para a almentação humana e anmal e matéras-prmas para a ndústra, prncpalmente em função da quantdade e da natureza das reservas acumuladas nos grãos. Em função da sua multplcdade de aplcações, tanto na almentação humana quanto na deta anmal, o mlho assume relevante papel socoeconômco, além de consttur-se em ndspensável matéra-prma para város complexos agrondustras (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000). Comparado a outras espéces cultvadas, o mlho tem expermentado avanços sgnfcatvos nas mas dversas áreas do conhecmento agronômco, bem como nas áreas afns à ecologa e etnobologa, o que acarreta uma melhor compreensão de suas relações com o meo e o Homem. Tas nterações mostram-se fundamentas para o exercíco da prevsão de comportamento da planta, quando submetda a estímulos e a ações negatvas advndas da atuação de agentes bótcos e abótcos no sstema produtvo (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000). Sendo uma das culturas mas tradconas, a espéce ocupa posções sgnfcatvas quanto ao valor da produção agropecuára, área cultvada e volume produzdo, especalmente na regão Centro-Sul do Brasl, que compreende as regões Sudeste e Centro-Oeste, além do oeste baano e

72 70 das meso-regões norte e oeste do Estado do Paraná. Na últma década, a produção de mlho no Brasl cresceu sgnfcatvamente, alcançando cerca de 36 mlhões de toneladas. O crescmento ocorreu em função de város fatores, dos quas o prncpal é o aumento efetvo da produtvdade graças à ntrodução de genótpos mas produtvos, assocado a determnadas prátcas culturas. Outro fator que muto contrbuu para o aumento da produção fo o crescmento da área cultvada com semeaduras de segunda época, a chamada safrnha para 3 mlhões de hectares, dentro de um total de 13 mlhões de hectares ocupados pela cultura de mlho. Com relação às áreas produtoras de mlho no Brasl, observa-se que ocorreu um deslocamento da cultura para novas regões do Centro-Oeste. A área semeada vara em torno de 13 mlhões de hectares, e a produção da ordem de 43 mlhões de toneladas a safrnha partcpa com cerca de 13% da produção naconal. Os maores estados produtores são: Paraná (29,4%); Ro Grande do Sul (13,5%) e Mnas Geras (10,8%); no entanto, a regão Centro-Sul representa na últma década mas de 60% da produção naconal (TAVARES, 2002). Contudo, mesmo com a ntrodução de genótpos mas produtvos nas últmas décadas, a méda braslera anda é muto baxa quando comparada com países desenvolvdos, que vara de 8 a dez toneladas por hectares. De acordo com Empresa Braslera de Pesqusa Agropecuára, nos ensaos naconas de genótpos de mlho de 2003/2004, o rendmento de grãos de mlho fo da ordem de sete toneladas por hectare, destacando-se a superordade dos genótpos de cclo precoce em relação aos superprecoces e normas (EMBRAPA MILHO E SORGO, 2005). Os ensaos naconas de mlho são coordenados pela Embrapa Mlho e Sorgo; a execução é realzada, cooperatvamente, pelos pesqusadores e técncos da cultura de mlho no Brasl, otmzando-se os fatores bótcos e nutrconas. Entre os anos agrícolas 1997/1998 a 2001/2002, os ensaos naconas foram conduzdos nas prncpas regões produtoras de mlho do Paraná, São Paulo, Mato Grosso do Sul, Mnas Geras, Goás, Ro de Janero, Espírto Santo, Dstrto Federal, Baha, Rondôna e Pará. Na rede de ensaos nstalada em 31 muncípos, foram avalados 15 genótpos. Portanto, os ensaos representam a produção potencal méda dos germoplasmas brasleros atualzados (EMBRAPA MILHO E SORGO, 2005). Para melhor compreensão dessa espéce e o estabelecmento do respectvo modelo de cultura, devem ser consderados sua fenologa e fsologa, apresentadas nos tópcos e 2.2.2, respectvamente.

73 Anatoma, morfologa e estádos fenológcos Segundo Fancell e Lma (1982), o mlho pertence à famíla das Poaceas, à trbo Maydeae e ao gênero Zea, sendo o nome centífco da espéce Zea mays L. A famíla Poacea, subdvdda em váras trbos, a exemplo da Maydeae, a que o mlho pertence, compreende sete gêneros, cnco deles asátcos - Cox (capm rosáro), Sclerachne, Polytoca, Chconachne e Trlobchne - e dos amercanos - trpsacum e Zea. Mangelsdorf (1974) descreve o mlho como planta altamente especalzada para a produção de grãos, dependente do Homem para sua sobrevvênca, anual, robusta e ereta, medndo de um a quatro metros ou mas de altura, e cujos órgãos vegetatvos são tpcamente anuas, não sobrevvendo mas que um período vegetatvo. Entretanto, para melhor compreensão, é ndcado descrever sua estrutura desde a semente. A semente, na verdade um fruto do tpo caropse, é recoberta por uma fna camada ncolor, vermelha, marrom ou varegada, cujas células são dervadas da parede do ováro, denomnada percarpo. Logo abaxo do percarpo stua-se a camada de aleurona, consttuída por uma únca camada de células responsáves pela produção de enzmas dgestvas das substâncas de reserva durante a germnação. A ponta, parte remanescente do tecdo que conecta o grão ao sabugo, é chamada de pedcelo (CARVALHO; NAKAGAWA, 1988; DUNCAN 1975; GOODMAN; SMITH, 1978). A maor porção da semente é consttuída pelo endosperma, onde se encontram depostadas as reservas. O embrão fca ao lado do endosperma, possundo um apêndce em forma de escudo, o escutelo. Em uma extremdade do embrão encontra-se a plúmula, estrutura contendo de quatro a cnco folhas já dferencadas e recobertas pelo coleóptlo; em outra extremdade, está a radícula. Durante a germnação, o crescmento do embrão se nca pelo ponto vegetatvo da raz, prmera estrutura a ser exposta da semente, segudo das raízes semnas emergdas do nó cotledonar. A segur desenvolvem-se raízes secundáras lateras, consttundo o sstema radcular prmáro em forma de cone, responsável pela nutrção da plântula jovem (CARVALHO; NAKAGAWA, 1988; DUNCAN 1975). Uma planta de mlho, com cerca de 15 centímetros, dspõe de todas estruturas formadas, e, posterormente, seu crescmento é bascamente o aumento do volume e número de células. Para tanto, o embrão desenvolve-se orgnando o caule, do tpo colmo compacto com nós. Os ses a 10 nós abaxo da lnha do solo emtem raízes adventícas responsáves pela fxação da planta, sendo

74 72 que o dâmetro do sstema radcular ncrementado a cada nó, o que confere um aspecto de cone nvertdo. Essas raízes emtem raízes caplares que se desenvolvem rapdamente e são responsáves pela absorção de água e nutrentes (GOODMAN; SMITH, 1978). O sstema radcular pode atngr até três metros de profunddade dependendo do ambente; entretanto, é comum a presença de um sstema radcular bastante superfcal, ao redor de 30 centímetros. Os nós stuados medatamente acma da lnha do solo podem emtr perflhos e/ou raízes adventícas denomnadas esporões, cujo número dfere em função do genótpo e do ambente. Em algumas varedades e/ou ambentes essas raízes adventícas podem perder o geotropsmo (DUNCAN 1975; KIESSELBACH, 1949). Nos nós stuados mas acma encontram-se nserdas as folhas alternadas em forma dístca, sendo cada entrenó envolvdo pela banha da folha nserda em seu nó basal. O merstema apcal fca abaxo da superfíce do solo até a planta atngr aproxmadamente dez folhas. As folhas, cujo número pode varar de cnco a 48, são consttuídas de duas partes prncpas: a banha, que envolve os entrenós, e a lâmna ou lmbo. Na lnha de unão da banha e do lmbo forma-se uma lâmna curta e perpendcular, denomnada lígula, cuja prncpal função é restrngr a entrada de água e mpurezas, bem como a evaporação. A lígula vara anda de tamanho com a posção da folha na planta e prncpalmente com relação à varedade, conferndo ângulo maor ou menor da folha em relação ao colmo. O lmbo é geralmente longo, largo e plano, e é mantdo ereto por uma nervura central e composto de epdermes nferor e superor. A epderme superor é formada por células mas elongadas, apresentando plosdade e menor número de estômatos que a epderme nferor, característca que confere à planta, sob defct hídrco, a capacdade de enrolar as folhas em forma de cartucho, reduzndo assm a superfíce de exposção ao sol e, conseqüentemente, mnmzando a temperatura e a transpração. Vera Junor et al. (2004b) verfcaram que a temperatura no nteror do cartucho fo até dos graus nferor à temperatura do ambente. Entre as duas epdermes apresenta estrutura típca de plantas C4. Em geral, as folhas dmnuem de tamanho e posconam-se mas eretas no sentdo ascendente da planta (DUNCAN, 1975; KIESSELBACH, 1949). Dos nós stuados na regão medana do colmo, desenvolvem-se folhas que podem permanecer no estado rudmentar ou desenvolver nflorescêncas femnnas, as espgas, sendo que as palhas que as recobrem são folhas modfcadas. Geralmente forma-se apenas uma espga no

75 73 colmo, mas pode ocorrer a formação de váras espgas, nclusve mas de uma espga por nó (GOODMAN; SMITH, 1978). A espga é formada por uma ráqus, ou sabugo, ao longo do qual estão dspostos alvéolos contendo as espguetas, sempre aos pares. Cada flor é recoberta por duas glumelas, e as duas flores são recobertas por um par de glumas. A flor é consttuída de um ováro contendo apenas um óvulo, de onde se desenvolve um estlo-estgma com a extremdade lvre dvdda em duas. As glumas são mas curtas que a semente, embora alguns genótpos as apresentem bem desenvolvdas recobrndo a semente - esses genótpos são denomnados tuncados. Na extremdade superor da planta encontra-se a nflorescênca masculna do tpo panícula, denomnada pendão ou flecha, formada por um exo central com ramfcações lateras que também podem ramfcar (GOODMAN; SMITH, 1978). Segundo Vera Junor (1999), o mlho é uma planta de cclo bastante varado, ocorrendo desde genótpos extremamente precoces, com florescmento aos 30 das, até genótpos com cclo vtal de 300 das. Contudo, nas condções brasleras, os genótpos varam entre 110 e 180 das de cclo da semeadura até a maturdade fsológca da planta, e são classfcadas em superprecoces, precoces e normas. De forma geral, seu cclo vtal compreende as seguntes etapas de desenvolvmento: ) germnação e emergênca: período compreenddo desde a semeadura até o aparecmento da plântula; ) crescmento vegetatvo: período compreenddo entre o estabelecmento da plântula e o florescmento; essa fase é comumente empregada para caracterzar o cclo do genótpo e apresenta consderável ampltude entre os genótpos; ) florescmento: período compreenddo entre o níco da polnzação e o níco da frutfcação que raramente ultrapassa 15 das; v) frutfcação: período compreenddo desde a fecundação até o completo enchmento das caropses, cuja duração vara entre 40 e 60 das; v) maturdade: período compreenddo entre o fnal da frutfcação e o aparecmento da camada negra na ponta das caropses, a qual ndca o fnal do cclo vtal da planta. Entretanto, para maor facldade de manejo e estudo da cultura, bem como objetvando o estabelecmento de correlações entre elementos fsológcos e clmatológcos, Fancell (1988) propôs a dvsão do cclo vtal da planta de mlho em 11 estágos dstntos de desenvolvmento, apresentados na Tabela 1.

76 74 Tabela 1 Fenologa do mlho (contnua) Estádo Observações 0 Emergênca de 50% das plântulas (ocorre entre 3 a 14 das após a semeadura). 1 Cultura com 50 % das plantas apresentando quatro folhas totalmente desenvolvdas (aproxmadamente, concde com a segunda semana após a emergênca). 2 Cultura com 50% das plantas apresentando oto folhas totalmente desenvolvdas (ocorre cerca de 30 das após a emergênca). 3 Cultura com 50% das plantas apresentando 12 folhas totalmente desenvolvdas (ocorre cerca de sete semanas após a emergênca). 4 Encerra a fase vegetatvo. Cultura com 50% das plantas apresentando emssão do pendão (ocorre cerca de nove semanas após a emergênca).

77 75 Tabela 1 Fenologa do mlho (conclusão) Estádo Observações 5 Cultura com 50% das plantas lberando pólen (ocorre, aproxmadamente, nove semanas após a emergênca). 6 Cultura com 50% das plantas apresentando grãos letosos (ocorre, aproxmadamente, 12 a 15 das após o níco da polnzação). 7 Cultura com 50% das plantas apresentando grãos pastosos (ocorre, aproxmadamente, 20 a 28 das após a emergênca do estloestgma). 8 Cultura com 50% das plantas ncando a formação de dentes nos grãos, que é caracterzada pela presença da lnha de lete (ocorre, aproxmadamente, 30 a 40 das após o níco da polnzação). 9 Cultura com 50% das plantas apresentando grãos duros (ocorre, aproxmadamente, 48 a 55 das após o níco da polnzação). 10 Cultura com 50% das plantas apresentando grãos fsologcamente maduros, caracterzados pela presença de camada negra (aproxmadamente 50 a 65 das após o níco da polnzação). Fonte: Fancell (1988) e Vera Junor (1999).

78 76 Segundo Fancell (1988) e Vera Junor (1999), até o surgmento das espgas, os estádos devem ser dentfcados pelo número de folhas totalmente expanddas no cartucho da planta, ou seja, quando for possível a vsualzação das banhas folares. Após o aparecmento da espga, os estádos passam a ser dentfcados em função do desenvolvmento e da consstênca dos grãos. Também segundo os autores, a ndcação cronológca dos estádos em das, apresentada na Fgura 12, é útl ao planejamento da cultura; contudo, para maor precsão no manejo e estudo da cultura, devem ser consderadas, para defnção dos estádos fenológcos da cultura, os somatóros das dferenças dáras entre a temperatura durna e a temperatura basal da planta, denomnados grausdas (GD, ºC.da -1 ). A compreensão dos estádos fenológcos relaconados às característcas morfofsológcas da planta (Fgura 12 e Tabela 1) é de extrema mportânca para decsões de manejo da cultura, ncando-se com a germnação das sementes, ou estádo 0. A germnação da semente tem níco sob condções favoráves de umdade e temperaturas entre 10 ºC e 40 º; a duração dessa fase pode varar entre três a 15 das, equvalendo a cerca de 60 graus-das. Para Fornaser (1992), o acréscmo no tempo necessáro para a emergênca acarreta prejuízos à produtvdade fnal pela maor exposção das sementes ao ataque de pragas e doenças, reduzndo a população fnal de plantas, bem como pela lxvação de nutrentes causada por chuvas ocorrdas entre a semeadura e a emergênca. Assm, o período é de fundamental mportânca na defnção da população e na dstrbução espacal das plantas pretendda na semeadura, o que contrburá sgnfcatvamente para a produção de fotoassmlados. A planta está apta a realzar fotossíntese aproxmadamente uma semana após a emergênca, quando apresenta duas folhas totalmente expanddas. No prmero nó basal já se dentfca um grupo de raízes adventícas não ramfcadas e sem pêlos absorventes, os esporões, dferentemente das raízes semnas, que são ramfcadas e com pêlos absorventes (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000). O prncpal evento relaconado ao estádo 1 (Fgura 12 e Tabela 1) é a dferencação do merstema apcal, ou seja, a defnção dos órgãos reprodutvos e do total de folhas, o que mplca a produção potencal da planta, assm justfcando a mportânca da dsponbldade hídrca e do ntrogêno nesse estádo (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000; VIEIRA JUNIOR, 1999). Então as estruturas do merstema prmáro anda estão localzadas abaxo da superfíce do solo, o que justfca a pequena redução na produção ocasonada pelos efetos das baxas temperaturas -

79 77 causadas por geadas ou ocorrênca de granzo - ou mesmo ataque de pragas da parte aérea. Por outro lado, o ntenso crescmento das raízes nesse estádo é decsvamente nfluencado pelo suprmento de carbodratos produzdos na parte aérea; a dmnução dessa dsponbldade, pelas razões já menconadas, pode vr a ser um mpedmento para o bom desenvolvmento do sstema radcular, comprometendo a produção futura da planta. Ademas, a presença de consderável percentagem de pêlos absorventes e ramfcações dferencadas sugere que danos mecâncos por operações de cultvo e/ou matocompetção podem afetar a densdade e a dstrbução de raízes, com conseqüente redução na absorção de nutrentes e na produtvdade da cultura (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000; VIEIRA JUNIOR, 1999). Fgura 12 Estádos de desenvolvmento da cultura de mlho (adaptado de FANCELLI, 1988)

80 78 O estádo 2 (Fgura 12 e Tabela 1), correspondente à planta com oto folhas expanddas, é caracterzado pelo crescmento do colmo em dâmetro e comprmento, o que mplca a capacdade de dreno para acúmulo de fotoassmlados, que serão drenados aos frutos por ocasão dos estádos reprodutvos, em especal após o estádo 8, quando a capacdade de fotossíntese da planta é nferor ao dreno representado pelo aparelho reprodutvo da planta. Assm, no estádo 2, o colmo, além de suportar as folhas e partes floras, atua também como órgão de reserva. Tal acúmulo ocorre após o térmno do desenvolvmento vegetatvo e antes do níco do enchmento de grãos, já que, até esse ponto, todo carbodrato fo utlzado na formação de novas folhas (MAGALHÃES; PAIVA, 1993). Expermentos com remoção de folhas demonstram que o colmo dmnu em peso, enquanto a espga prossegue seu enchmento normal, ndcando que há translocação de fotoassmlados do colmo para as caropses. Dessa forma, o estresse hídrco nessa etapa pode afetar o comprmento dos nternódos, provavelmente pela nbção da elongação das células em desenvolvmento, reduzndo a capacdade de armazenagem de sntetzados no colmo (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000; VIEIRA JUNIOR, 1999). Esse estádo é caracterzado anda pela aceleração do processo de formação da nflorescênca masculna e pelo desenvolvmento de novas raízes nodas (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000; VIEIRA JUNIOR, 1999). O estádo 2 antecede a ocorrênca de um aumento na taxa de crescmento das espgas, entre o sexto e nono nós acma do solo, podendo-se observar boa resposta à utlzação de fertlzantes, notadamente ntrogêno e potásso, e sua absorção, já que ocorre acentuado desenvolvmento do sstema radcular, especalmente naqueles sstemas em que se utlzam arranjos espacas que permtem a exploração de maor volume de solo por undade de planta. Sete semanas após a emergênca, o pendão atnge o seu desenvolvmento máxmo, ao mesmo tempo em que tem níco o crescmento dos estlos-estgmas (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000; VIEIRA JUNIOR, 1999). A alta taxa de crescmento que ocorre no colmo, no pendão e na espga superor marcam o prncpal evento do estádo 3 (Fgura 12 e Tabela 1), ou seja, o crescmento da parte aérea. Com 85% a 90% da área folar defnda ao fnal do estádo 3, é possível observar a perda das quatro prmeras folhas e o desenvolvmento das raízes adventícas, os esporões, a partr do prmero nó presente ao nível do solo. A defnção do rendmento potencal da cultura está assocada ao número de grãos defndos por flera em cada espga, cujo comprmento máxmo está

81 79 condconado à boa dsponbldade hídrca e de nutrentes, notadamente ntrogêno, e à ntegrdade das folhas, função do ataque de pragas e doenças (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000; VIEIRA JUNIOR, 1999). O estádo 4 (Fgura 12 e Tabela 1) é caracterzado pelo aparecmento parcal do pendão e pelo crescmento acentuado dos estlos-estgma da espga, ou seja, com a dferencação do merstema apcal cessa o crescmento da parte aérea, defnndo-se a área folar (FANCELLI, 1988). Quanto à relação entre o desenvolvmento da parte aérea da planta e a produção, Vera Junor et al. (2005) ctam dversos autores que concluem que a produção depende dretamente da área folar, destacando que a melhor relação entre o total de área folar projetada sobre a superfíce do solo, expressa pelo índce de área folar (IAF, c.cm -2 ), para a cultura o mlho está entre cnco a sete, salentando que IAF superor a 12 compromete a produção da planta. Os mesmos autores concluem que tão mportante quanto o valor do índce de área folar, função da população de plantas e do seu crescmento, é a sua homogenedade na cultura, por sua vez função da homogenedade na dstrbução espacal das plantas. Assm, para a exploração do potencal produtvo máxmo das plantas, torna-se fundamental a manutenção da ntegrdade folar localzada acma das espgas, prncpalmente por meo do controle de pragas e doenças. A redução da relação entre fonte e dreno promovda pela desfolha restrnge a quantdade de matéra seca presente nos grãos, ao fnal do seu período de enchmento (FANCELLI, 1998). Após atngr soma térmca adequada, expressa em graus-das (GD, ºC.da -1 ), anda no estádo 4 a planta nca o florescmento, ou seja, na maora dos genótpos, nca-se a caracterzação do fenômeno da proterandra, pelo qual a emssão da nflorescênca masculna antecede a exposção dos estlos-estgmas de dos a quatro das, fenômeno regulado pela nteração entre o genótpo e o ambente (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000; VIEIRA JUNIOR, 1999). Nesse caso, períodos de temperaturas e umdade extremas são desfavoráves, pos além de reduzr a quantdade de pólen podem ocasonar dstúrbos na planta de modo a mpedr a concdênca entre lberação de pólen e emssão dos estgmas, uma vez que a antecpação da lberação de pólen em relação à emssão dos estgmas aumenta quando em condções de estresse. A emssão dos estgmas nas espgas ocorre no sentdo da base da espga para o ápce; ambos podem permanecer receptvos por até 20 das em condções de alta umdade relatva do ar (<70%) e temperatura ao redor de 20 ºC. Magalhães e Pava (1993) relatam que os estlos-

82 80 estgmas levam de três a quatro das para emergr e são medatamente receptvos após a emergênca, assm permanecendo até que ocorra a polnzação, evento que determna o fnal do seu crescmento. Portanto, estabelece-se um ntervalo de tempo dentro do qual cada estlo-estgma pode ser polnzado antes da nterrupção da lberação de pólen pelo pendão. Estresses bótcos, alta densdade de plantas, estresse hídrco - seja o excesso, seja o defct - e temperaturas elevadas podem antecpar a emssão do pendão em relação aos estlos-estgmas da espga. O transporte do grão de pólen é anemóflo; a espéce é caracterzada pela fecundação cruzada com cerca de 3% de autofecundação. Assm, chuvas fortes, ausênca de ventos e/ou períodos com umdade relatva do ar nferor a 60% prejudcam a polnzação. O grão de pólen germna logo após seu contato com o estgma, desencadeando o desenvolvmento do tubo polínco no estgma, com posteror fecundação do óvulo em sua base. O desenvolvmento do tubo polínco é favorecdo por condções de alta umdade e/ou baxa temperatura; há relatos de que a defcênca de cálco afeta negatvamente seu desenvolvmento. É relatvamente comum o aparecmento de lesões em áreas folares onde ocorra deposção de grãos de pólen, devdo ao favorecmento provocado por substâncas presentes nos grãos de pólen para o desenvolvmento de mcroorgansmos, além da alta concentração de auxna (CARVALHO; NAKAGAWA, 1988; VIEIRA JUNIOR, 1999). O período de polnzação, ou estádo 5, dura em méda dez das, caracterzando-se pela nterrupção das elongações do colmo e nternódos e pela redução no desenvolvmento do sstema radcular, momento em que se defne o máxmo acúmulo de matéra seca pela planta, estabelecendo sua máxma capacdade fotossntétca. Após essa fase, a planta apresenta defct entre a produção de fotoassmlados e o requermento pelos drenos, notadamente os órgãos reprodutvos, o que mplca a realocação e transporte de carbodratos pelo floema, metabolsmo bastante nfluencado pelas condções de temperatura e dsponbldade hídrca para a planta, além de aspectos relaconados à sua nutrção (VIEIRA JUNIOR, 1999). A lberação do pólen começa ao nascer do sol e reduz no meo do da, pos a alta temperatura, a baxa umdade relatva e o encharcamento do solo reduzem a sua lberação devdo à perda de turgescênca da lodícula. Normalmente, o fornecmento de pólen pelas plantas só vem a ser um problema em campos de produção de sementes, já que em campos de produção comercal exste excesso de pólen, que nclusve competem por energa com os grãos da espga (CARVALHO; NAKAGAWA, 1988; GOODMAN; SMITH, 1978).

83 81 O número de grãos por espga é defndo no estádo 5 em função do número de ováros fecundados; o número máxmo de fleras de grãos e grãos por flera é fxado anterormente, nos estádos fenológcos 3 ao 5 (FANCELLI, 1988). A elevada umdade relatva do ar, acma de 60%, ampltudes térmcas em torno de 18 ºC a 20 ºC e dsponbldade de água e nutrentes são fatores postvamente correlaconados à produção fnal, em razão de o estádo 5 estar assocado à ntensa atvdade fotossntétca necessára para suprr a formação das estruturas reprodutvas femnnas: pedúnculo, sabugo, palha e caropses em formação (FORNASIERI, 1992). O estádo 6, aproxmadamente 14 das após o níco da polnzação, caracterza-se pelo acúmulo de amdo no endosperma dos grãos, dado, prncpalmente, pela translocação de carbodratos acumulados nas folhas e no colmo para a espga, uma vez que a capacdade de dreno dos frutos supera em muto a capacdade de produção de fotoassmlados pela planta. O processo de translocação depende da dsponbldade hídrca e da nutrção da planta, notadamente de fósforo, que afeta a energa necessára ao descarregamento do floema, e de potásso, prncpal componente osmótco do floema (VIEIRA JUNIOR, 1999, TAIZ; ZEIGER, 2004). Quanto à produção de fotoassmlados no estádo 6, é mportante a ntegrdade folar do terço superor da planta, cujas produtvdades fnas estão condconados à efetvdade fotossntétca durante o referdo período. Dessa forma, o mpedmento ou redução da fotossíntese, decorrentes de fatores bótcos e abótcos, nessa fase mplcam a redução sgnfcatva da taxa de acúmulo de matéra seca do grão, além de favorecer a ncdênca de doenças de colmo (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000; VIEIRA JUNIOR, 1999). Fnalza-se no estádo 7 a dferencação das estruturas embrôncas no nteror das caropses, nas quas transcorre alta taxa de acumulação de amdo, caracterzando-se um período exclusvamente destnado ao aumento de massa nas caropses, cujos tamanhos e densdades fnas estão condconados à ausênca de estresse hídrco e temperaturas ao redor de 25ºC (CARVALHO; NAKAGAWA, 1988; FANCELLI; DOURADO NETO, 2000). No estádo 8, o grão torna-se cada vez mas endurecdo, mudando do estado pastoso para o farnáceo; em genótpos portadores de grãos dentados e semduros, é vsível a concavdade em sua parte superor, dferentemente daqueles genótpos de grãos duros. A referênca para dentfcação desse estádo está na presença da chamada lnha de lete nos grãos (CARVALHO; NAKAGAWA, 1988).

84 82 Aproxmadamente 48 a 55 das após a emssão dos estlos-estgmas, constata-se acelerada perda de umdade em toda a planta e sgnfcatva redução na taxa de acumulação de sntetzados nos grãos, os quas encontram-se na mnênca da maturdade fsológca, ou estádo 9 (CARVALHO; NAKAGAWA, 1988; FANCELLI; DOURADO NETO, 2000). Por volta da otava ou nona semana após a polnzação observa-se o térmno do acúmulo de carbodrato nas caropses, os quas alcançam massa de matéra seca máxma, encontrando-se em estado de maturdade fsológca, ou seja, o estádo 10, apresentado na Fgura 12 e Tabela 1. Nesse período é defnda a produtvdade máxma das plantas, em função das condções ambentas transcorrdas em cada estádo fenológco descrto. Smultaneamente, observa-se a senescênca natural das folhas na planta (CARVALHO; NAKAGAWA, 1988; FANCELLI; DOURADO NETO, 2000). A maturdade fsológca da planta é observada pela presença da camada negra, no ponto de nserção das caropses com o sabugo, representando o rompmento da lgação entre a planta e o fruto, o que caracterza o momento deal para a colheta, em função da máxma produção concentrada. Porém, o elevado teor de água das caropses nesse momento - cerca de 35% - consttu um mpedmento natural às operações mecâncas nerentes a um processo de colheta efcente, o que se torna possível quando o teor de água nas caropses encontra-se entre 18% a 25%, efetuando-se a secagem artfcal até 13% para seu armazenamento (CARVALHO; NAKAGAWA, 1988; FANCELLI; DOURADO NETO, 2000). A maor parte da caropse é consttuída pelo endosperma, resultado da fusão de um núcleo reprodutvo do gameta masculno com dos núcleos femnnos um tecdo trplóde, portanto. Bascamente o endosperma é consttuído por amdo, amlose e amlopectna, cujas relações determnam os tpos de mlho normal ou ceroso. Em alguns genótpos, como o mlho doce, não ocorre a conversão de açúcares em amdo, sendo o endosperma consttuído de açúcares. Outro tpo de endosperma mportante é o chamado opaco e seus dervados QPM (Qualty Proten Maze), os quas apresentam maores teores de lsna e trptofano. O embrão armazena prncpalmente lpídos na regão do escutelo, o teor de substâncas de reserva por ele armazenado é nsgnfcante (GOODMAN; SMITH, 1978; MAGALHÃES; PAIVA, 1993; VIEIRA JUNIOR, 1999).

85 Ecofsologa Stuações de defct hídrco, como as que ocorrem em condções tropcas, quando a evapotranspração excede a absorção de água pela planta mesmo não havendo defcênca de água no solo, prejudcam a absorção de carbono na forma de CO 2 pelos estômatos. Tal fato levou algumas plantas, denomnadas C4, a desenvolverem uma rota dferente para fxação prmára de CO 2 através da enzma fosfoenolpruvato carboxlase (PEP Carboxlase), com maor afndade ao CO 2 do que em relação à enzma Rubsco, responsável pela fxação de CO 2 em plantas C3 (LARCHER, 1986). Nas plantas C4, após a lgação do CO 2 atmosférco à PEP Carboxlase nas células do mesóflo, o CO 2 é convertdo em ácdos com quatro carbonos, malato e/ou aspartato, transportado até as células da banha do fexe vascular, onde ocorre sua descarboxlação produzndo CO 2, por sua vez reduzdo a carbodrato pelo Cclo da Calvn, resultando na produção de fotoassmlados (LARCHER, 1986; TAIZ; ZEIGER, 2004). Outra razão a que se atrbu a maor efcênca das plantas C4 é sua reduzda fotorrespração se comparadas às plantas C3, o que é compreensível pelo baxo teor de O 2 nas células da banha do fexe vascular onde ocorre o Cclo de Calvn. A fotorrespração consste na oxgenação da enzma Rubsco; sua função bológca anda é desconhecda, pos, embora esse processo recupere cerca de 75% do carbono perddo no Cclo de Calvn, o que é mportante em condções de estresse hídrco e/ou lumínco, trata-se de uma competção com a fotossíntese, o que acaba destnando menos carbono aos produtos fnas (TAIZ; ZEIGER, 2004). A partr das consderações sobre o metabolsmo da fxação de carbono, o mportante a ser destacado sobre as plantas C4, das quas o mlho é um representante típco, é que essas espéces não apresentam saturação da produção fotossntétca à radação solar, além de serem mas efcentes na utlzação de água e nutrentes, fatos que mplcam a otmzação da oferta ambental para a obtenção da máxma produção da planta (HORTON, 2000; LARCHER, 1986). Quanto à água, nos estádos vegetatvos ncas da planta de mlho em clma ameno o consumo de água não excede 2,5 cm.da -1, podendo atngr 6,5 a 7,5 cm.da -1 durante a floração e frutfcação. Entretanto, em condções de alta temperatura e baxa umdade relatva do ar o consumo máxmo pode atngr 10 cm.da -1. A despeto do fato de que as maores exgêncas de água se concentram nas fases de emergênca, florescmento e formação do grão, o período compreenddo entre 15 das antes e 15 das após a emssão do pendão é fundamental para o

86 84 rendmento de grãos; o requermento de suprmento hídrco satsfatóro alado a temperaturas adequadas torna crítco esse período (VIEIRA JUNIOR, 1999). É possível nferr que a planta de mlho é bastante efcente na transformação de energa lumnosa e de CO 2 atmosférco por meo da fotossíntese. Estma-se que 90% da matéra seca provenham da fxação de CO 2; portanto, a defcênca de luz e a escassez de água em períodos crítcos são as maores causas de redução na produção de fotoassmlados (MAGALHÃES; PAIVA, 1993; TANAKA; YAMAGUCHI, 1977). A produção de fotoassmlados não é função dreta da área folar, mas da fotossíntese líqüda, que dmnu com a dade em razão do auto-sombreamento das folhas. Estudos demonstram que a taxa de fotossíntese por undade de área da folha é mas alto em folhas que completaram recentemente sua expansão com relação às folhas mas novas e mas velhas. Também a taxa de fotossíntese por undade de área folar aumenta com relação à posção superor desta na planta. Alguns autores consderam anda o sombreamento causado pelos pendões (MAGALHÃES; PAIVA 1993; TANAKA; YAMAGUCHI, 1977). Portanto, anda que seja extremamente efcente, é necessáro prolongar ao máxmo a atvdade fotossntétca da planta de mlho. Para tanto, faz-se mperatvo consderar aspectos da arqutetura folar em função do local de produção, notadamente a relação entre o ângulo de nserção das folhas no colmo e a declnação solar local, bem como da população e dstrbução espacal das plantas (VIEIRA JUNIOR et al., 2005). Fatores como sandade, estado nutrconal e competção, entre outros, também afetam a produção e a partção de fotoassmlados. Outro processo que nterfere sobre a fotossíntese líqüda é a respração, função dreta da temperatura do ambente. De acordo com Andrade (1992), Shaw (1977) e Vera Junor (1999), as maores produções de mlho ocorrem nos locas em que as temperaturas nos meses mas quentes osclam entre 21 C a 27 C. Aparentemente, segundo os autores, não exste um lmte máxmo de temperatura para a produção de mlho; no entanto, a produtvdade tende a dmnur com o aumento da temperatura em função do aumento da respração. A temperatura mínma para crescmento satsfatóro do mlho é de 10 C, a ótma vara de 28 C a 35 C e a máxma é de, aproxmadamente, 42 C, sendo as maores taxas de crescmento alcançadas entre 29 C e 32 C. A partção de fotoassmlados na planta de mlho (Fgura 13) obedece a padrões bem defndos e, em termos relatvos, sofre pequena nfluênca da oferta ambental, o que faclta a estmatva de

87 desenvolvmento relatvo da planta em função dos graus-das (DOURADO NETO, 1999; TANAKA; YAMAGUCHI, 1977). 85 A B Fgura 13 Acúmulo médo de matéra seca em partes da planta de mlho semeado no verão (A) e no nverno (B)segundo Dourado Neto (1999) No caso de sua alocação, até o estádo 2 os fotoassmlados são prncpalmente carreados para o sstema radcular; no período compreenddo entre os estádos 3 e 5, para parte aérea; após e estádo 6, o prncpal dreno é o órgão reprodutvo. Quanto à parte aérea, é mportante destacar que desenvolvmento de uma folha caracterza-se de níco pela mportação de fotoassmlados até pratcamente seu completo desenvolvmento, e só então tem níco o processo de exportação para novas folhas e colmo, e, a partr daí, em estádos fenológcos mas avançados, para o órgão reprodutvo (DOURADO NETO, 1999; TANAKA; YAMAGUCHI, 1977).

88 86 Quanto ao cclo, a planta de mlho é orgnalmente de das curtos; portanto, a ocorrênca de das longos pode aumentar sua fase vegetatva e número de folhas. Contudo, trabalhos recentes demonstram que a resposta ao fotoperíodo só ocorre em lattudes superores a 33º (VIEIRA JUNIOR, 1999). O fato fca bem evdencado nos trabalhos ctados por Nckell (1983), em que, com auxílo de refletores, foram cultvadas plantas em ambentes smulando das curtos e longos até o níco do florescmento. Posterormente, as plantas foram transferdas para condções ambentes de fotoperíodo; as plantas cultvadas em períodos longos de lumnação eram maores, apresentavam mutas folhas, maor índce de área folar e maor rendmento de grãos do que as desenvolvdas sob períodos curtos de lumnação. BERLATO; SUTILI (1976) destacam que o período correspondente aos estádos reprodutvos apresenta pequena varação segundo a oferta ambental, assm, os genótpos são classfcados quanto ao cclo segundo o somatóro dáro das dferenças entre a temperatura méda do ambente e a temperatura basal da planta, em graus-das. É mportante consderar que a planta não apresenta resposta a temperaturas nferores à temperatura basal, consderada para os germoplasmas brasleros como 10ºC e acma de 30ºC, respectvamente o lmte nferor e superor, na determnação dos graus-das (DOURADO NETO, 1999; MAGALHÃES; PAIVA, 1993; TANAKA; YAMAGUCHI, 1977). Consderando o exposto sobre o cclo da planta de mlho, os genótpos brasleros de mlho são classfcados, quanto ao cclo, em normas, aqueles que requerem acma de 890 GD, precoces, entre 830 a 890 GD, e superprecoces aqueles que requerem menos que 830 GD. Essas exgêncas calórcas se referem ao cumprmento das fases fenológcas compreenddas entre a emergênca e o níco da polnzação (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000; VIEIRA JUNIOR, 1999). Apesar da elevada produção fotossntétca, o mlho apresenta acentuada sensbldade a estresses bótcos e abótcos; conseqüentemente, seu cultvo exge rgoroso planejamento e manejo, com o ntuto de maxmzar a capacdade produtva. Portanto, o rendmento de uma cultura de mlho depende dretamente da relação ntrínseca estabelecda entre a planta e o ambente em que se encontra, com ênfase na temperatura, nos ventos, na radação e na dsponbldade hídrca, o que determna a adaptação de dferentes genótpos para dferentes ambentes em função do manejo adotado na cultura.

89 Condções para altos rendmentos O rendmento de grãos da cultura, ou o índce de colheta (IC), pode ser defndo como o produto do número de grãos por planta, a população de plantas por área e a massa de cada grão, no caso de rendmento de grãos, ou o produto acma dvddo pelo total de matéra seca produzda, no caso do IC (DONALD; HAMBLIN, 1976). Em regões de clma temperado e alttude elevada o IC máxmo para a cultura do mlho gra em torno de 0,6; os menores IC, ao redor de 0,1, são obtdos em regões tropcas da Áfrca. Essas dferenças se devem ao fato de que genótpos tropcas sobrevvem em ambentes onde o fator bótco é exacerbado; a presença de nsetos, por exemplo, condcona a partção, carreando mas fotoassmlados para produção de órgãos vegetatvos (NATIONAL RESEARCH COUNCIL, 1988). A capacdade dos grãos (dreno) de alocar e utlzar os fotoassmlados produzdos (fonte) e as nter-relações entre esses fatores determnam o potencal de rendmento de grãos na cultura de mlho (MAGALHÃES; JONES, 1990a, 1990b). Alguns autores confrmam que o rendmento de grãos é lmtado, prncpalmente, pela capacdade de suprmento de assmlados pela fonte (TOLLENAAR; DAYNARD, 1977; SCHOPER, JOHNSON; LAMBERT, 1982), enquanto outros consderam como a causa lmtante a capacdade dos grãos em armazenar os fotoassmlados dsponíves (MAGALHÃES; JONES, 1990a, 1990b). Segundo estes últmos autores ctados, a lmtação dos grãos de acumular ftomassa está relaconada ao esgotamento da capacdade potencal dos grãos de acumular massa; esse potencal sera defndo, portanto, pelos atrbutos genétcos da planta. Assm, consderando que o número de grãos e sua massa estão relaconados ao rendmento de grãos de mlho (CIRILO; ANDRADE, 1994b), é possível nferr que condções desfavoráves de ambente durante o desenvolvmento dos grãos podem reduzr a capacdade dos drenos de moblzar fotoassmlados. O desenvolvmento dos grãos, que genercamente stua-se entre a fertlzação e a maturdade fsológca, é lnear (JOHNSON; TANNER,1972; TOLLENAAR, 1977); assm, deve ser levada em consderação a partção de fotoassmlados entre as estruturas vegetatvas e reprodutvas, afetada pela quantdade da radação nterceptada, pela temperatura, pelas condções hídrcas e pelo tempo em que os grãos permanecem acumulando massa de matéra seca (TOLLENAAR, 1977; ALUKO; FISCHER, 1988; GRANT, 1989; CIRILO; ANDRADE, 1994a). Temperaturas amenas após a polnzação aumentam o período efetvo de crescmento dos grãos, reduzndo seu peso específco fnal (JONES; ROESSLER; OUATTAR, 1985; OUATTAR; JONES;

90 88 CROOKSTON, 1987). Portanto, o menor rendmento de grãos em semeaduras tardas é decorrente tanto da lmtação da fotossíntese quanto do acúmulo de massa de matéra seca nos grãos. Populações e dstrbuções espacas das plantas aquém ou além do ótmo têm efeto negatvo na efcênca com que a cultura converte a radação nterceptada em massa de grãos (ANDRADE et al., 1993b). Ensaos de sombreamento artfcal durante o desenvolvmento dos grãos e condções que lmtam a radação e o suprmento de assmlados demonstram não haver efeto na taxa de desenvolvmento dos grãos, mas, provocam redução no tempo de desenvolvmento, e, conseqüentemente, comprometem suas densdades (TOLLENAAR, 1977; SETTER; FLANNIGAN, 1986). O efeto do sombreamento artfcal smula a lmtação no rendmento de grãos pela fonte produtora de fotoassmlados, caso típco de semeaduras com população de plantas acma do ótmo, prncpalmente em semeaduras tardos. Consderando que a redução no rendmento de grãos do mlho está fortemente relaconada ao período de enchmento de grãos e que qualquer condção desfavorável afeta sgnfcatvamente o peso especfco de grãos e, conseqüentemente seu rendmento, é precso ter em mente um crteroso planejamento da cultura para que esse período ocorra em condções favoráves de radação, temperatura e dsponbldade hídrca. A planta de mlho se caracterza pelo acúmulo de reservas, posterormente carreadas para os grãos. Fatores que concorram para a redução nos estádos vegetatvos e reprodutvos e/ou, prncpalmente, a alteração da relação entre os períodos vegetatvo e reprodutvo, provocam redução na massa dos grãos, pela redução de fotoassmlados. Ambentes com temperaturas durnas acma de 35ºC e noturnas acma de 24ºC são nadequados, pos, além de reduzr o cclo da planta, aumentam o consumo de energa para respração. A taxa de acúmulo de fotoassmlados nos grãos pode varar em função do dreno - genótpos com endosperma dentado apresentam maor taxa. Estudos realzados em Indana (EUA) mostram que o período da emergênca até a maturdade fsológca tem aumentado nos últmos 30 anos, com reflexos no alongamento do período reprodutvo, fato que pode ter relações com o melhoramento genétco sofrdo para aumento no rendmento de grãos (NICKELL, 1983). O número de grãos por planta é nfluencado por fatores genétcos e ambentas, notadamente durante os estádos fenológcos 3 a 5. A fertlzação do óvulo não garante o desenvolvmento da semente, pos város fatores posterores à fertlzação - como defct hídrco,

91 89 defcênca nutrconal e sombreamento, entre outros podem afetar seu desenvolvmento. O sombreamento de 90% durante três das após a fertlzação reduz o rendmento de grãos em até 70% (FANCELLI, 1988; NICKELL, 1983; MAGALHÃES; PAIVA, 1993). Tanto o tamanho da espga quanto o número de espgas por planta afetam o número de grãos por planta. Os mecansmos que regulam o número de grãos por espga e o número de espgas por planta tem sdo objeto de constante estudo; todava, anda não são muto bem conhecdos. Plantas prolífcas, quando removda a prmera espga, não desenvolvem as espgas nferores de modo a manter o rendmento de grãos. Já em híbrdos não prolífcos determnou-se que o número de grãos por espga é o fator prncpal para o rendmento de grãos por planta (FANCELLI, 1988; NICKELL, 1983; MAGALHÃES; PAIVA, 1993). Tanto o número de grãos por undade de área quanto o peso específco dos grãos aumentam dretamente com relação ao ncremento do índce de área folar (IAF), atngndo um máxmo com IAF entre cnco a sete e fcando comprometdo com IAF maor que 12 (FANCELLI, 1988; NICKELL, 1983; MAGALHÃES; PAIVA, 1993). Em resumo, o rendmento da cultura dependerá da população empregada, que será função da capacdade de suporte do meo e do sstema de produção, do índce e duração da área folar fotossntetcamente atva, do número e densdade de grãos por espga, do número de espgas por planta, da época de semeadura vsando atender as necessdades ecofsológcas de desenvolvmento e crescmento, além da adequada dstrbução espacal das plantas em conformdade com suas característcas genotípcas. O vento, assocado à ocorrênca de altas temperaturas, pode nterferr dretamente nos processos de crescmento, desenvolvmento vegetatvo e na translocação de fotoassmlados, prncpalmente na presença de mpedmento químco ou mecânco do sstema radcular das plantas, aumentando sua suscetbldade aos períodos de estagem (VIEIRA JUNIOR, 1999). As condções térmcas atuam nos mas dversos processos vtas das plantas de mlho. Enquanto a germnação e emergênca são afetadas, prncpalmente, pela temperatura do solo, o desenvolvmento fenológco e o crescmento da planta, como um todo, são afetados pelas temperaturas do solo e do ar (CELLIER, 1993). O autor consdera que, até a cultura atngr índce de área folar três, a temperatura que atua sobre a planta é dependente da temperatura do solo; após esse estádo, a temperatura da planta é dependente da temperatura no nteror do dossel, função dreta da temperatura do ar.

92 90 Desta forma, dversos trabalhos ctados por Bergonc e Bergamasch (2004) estabelecem temperaturas referencas ótmas para dferentes fases crítcas do desenvolvmento fenológco e na fsologa do mlho, de manera que: ) temperaturas do solo nferores a 10 C e superores a 40 C comprometem os processos normas de germnação, enquanto que temperaturas stuadas entre 25 C e 30 C garantem as melhores condções para a germnação das sementes e a emergênca das plântulas; ) por ocasão do período de florescmento e maturação, temperaturas médas dáras superores a 26 C podem acelerar essas etapas, ao passo que temperaturas nferores a 15 C podem retardá-las; ) a produtvdade do mlho pode ser reduzda e podem ocorrer alterações na composção protéca dos grãos quando a temperatura ambente ultrapassar os 35 C; v) temperaturas noturnas acma de 24 C, por um período acma de três horas, propcam alto consumo energétco durante o processo de respração pelas plantas, elevando o consumo de fotoassmlados e reduzndo a produtvdade da cultura. De resto, o potencal germnatvo dos grãos de pólen é bastante reduzdo sob temperaturas acma de 32 C. Para Vlla Nova et al. (1972), a dferença entre a temperatura méda dára e a temperatura mínma ou temperatura-base exgda por uma espéce é defnda como graus-das. O uso da soma de graus-das, baseada no acúmulo energétco acma de determnada temperatura-base, é de uso abrangente em modelos que descrevem o desenvolvmento fenológco e o crescmento do mlho. Consdera-se, em geral, 10 C como a temperatura basal para a referda espéce, abaxo da qual não ocorre acúmulo de matéra seca. Assm, dentro de um mesmo grupo de maturação, é possível estmar a ocorrênca de fases da cultura, para dferentes genótpos, regões e épocas de cultvo, valendo-se da temperatura do ar como únca varável. A nteração com outros fatores, como a dsponbldade de água e de ntrogêno e fotoperíodo, pode provocar erro; porém, a soma calórca, representada pelos graus-das, tem apresentado boa correlação com os estádos fenológcos da cultura de mlho (BERGONCI & BERGAMASCHI, 2002). A despeto da recomendação de 10ºC para a temperatura basal, é precso levar em conta que esse parâmetro fsológco apresenta varações segundo o genótpo, pos, para Knry (1991), os lmtes nferor e superor para o desenvolvmento e crescmento da planta de mlho estão entre 8ºC e 44ºC, respectvamente, sendo que o desenvolvmento máxmo ocorre entre 26ºC e 34ºC. Já BERLATO; SUTILI (1976) obtveram boas estmatvas utlzando temperaturas basas de 4ºC em híbrdos precoces, 6ºC para os de cclo médo e 8ºC para tardos. Entretanto, a Embrapa Mlho e Sorgo (2005b) recomenda 10ºC para os genótpos de mlho precoces dsponíves no Brasl.

93 91 Consderando o exposto, a Embrapa Mlho e Sorgo (2005b) e Fancell e Dourado Neto (2000), regões cuja temperatura méda dára é nferor a 19 C e as temperaturas noturnas médas estão abaxo de 13 C não são recomendadas para a cultura de mlho, podendo-se adotar a temperatura basal de 10ºC para estmatva do desenvolvmento da planta. Cerca de 90% da matéra seca acumulada pela planta de mlho são provenentes da fxação atmosférca de CO 2 pelo processo da fotossíntese (MAGALHÃES; PAIVA, 1993); portanto, são relevantes as condções de radação e transpração a que planta está submetda. A alta produtvdade de grãos observada na cultura de mlho decorre de seu mecansmo fotossntétco; assm, o mlho pratcamente não apresenta saturação por radação solar, cuja resposta fsológca é crescente. Porém, ressalta-se que, apesar da efcênca fotossntétca, exstem duas característcas ntrínsecas às plantas de mlho para a dmnução potencal da nterceptação de luz pelas folhas. A maor lmtação decorre da natureza alternada e oposta das folhas ao longo do perfl da planta, pelo que ocorre o auto-sombreamento das folhas nferores. Outra característca é a presença do pendão, que, natvo logo após a fertlzação, pode proporconar o sombreamento das plantas em até 19%, dependendo do genótpo. Dessa forma, maores produtvdades poderão ser alcançadas em função da efcênca na nterceptação da radação ncdente, resultante da dstrbução espacal das plantas, função do espaçamento e número de plantas por área, do ângulo de nserção das folhas em relação colmo, da resstênca das folhas localzadas acma da espga ao dobramento, nos 15 a 20 das após o florescmento, e da extensão e homogenedade espacal da área folar presente (VIEIRA JUNIOR, 2004a). Para o mlho, as maores exgêncas de água se concentram na fase de emergênca, florescmento e formação do grão (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000). De acordo com Bergonc e Bergamasch (2002), o maor consumo de água pela cultura de mlho é verfcado por ocasão do florescmento, uma vez que, nessa fase, o índce de área folar das plantas é máxmo. Assm, a sensbldade dos processos fsológcos lgados à formação do zgoto e níco do enchmento de grãos e a elevada transpração que ocorre no mesmo período justfcam que o período compreenddo entre a emssão da nflorescênca masculna e o níco da formação dos grãos seja tdo como extremamente crítco no que tange ao suprmento de água. A necessdade hídrca aí é anda mas elevada, pos é necessáro haver máxma fotossíntese através da concdênca entre a máxma dsponbldade de radação solar e a ocorrênca de temperaturas entre 25ºC e 30ºC, para a obtenção de maores produtvdades. A formação e o desenvolvmento

94 92 nterno das flores masculnas e da espga, bem como a maturação dos grãos de pólen e dos óvulos, requerem pronta dsponbldade de nutrentes na forma assmlável no solo, cuja vabldade está condconada à ausênca de restrções hídrcas. Fancell e Dourado Neto (2000) relatam que a ocorrênca de defct hídrco de uma semana, durante o florescmento masculno, pode mplcar queda de produção em torno de 50%, enquanto que após a polnzação, sob as mesmas condções, as perdas podem chegar a 25%. Para Magalhães e Pava (1993), a mportânca da água está relaconada também à fotossíntese, uma vez que o efeto do defct hídrco afetará o crescmento das plantas e o processo de trocas gasosas, mplcando menor dsponbldade de CO 2 para a realzação de fotossíntese. Nesse sentdo, Vera Junor et al. (2204b) destacam a capacdade da planta submetda a defct hídrco de enrolar suas folhas como medda de defesa contra a radação e a transpração, possbltando temperaturas até 2ºC no nteror das folhas enroladas em relação ao ambente. Ressalta-se, anda, que a quantdade de água dsponível para a cultura, em todas as fases de seu desenvolvmento, está dretamente condconada à ausênca de mpedmentos mecâncos e químcos ao desenvolvmento do sstema radcular, da densdade radcular das plantas e do arranjo espacal de plantas utlzado, pelo qual defne-se o volume de solo explorado pela planta. Consderando a descrção dos aspectos fsológcos e fenológcos da planta de mlho, ANDRADE; UHART; ARGUISSAIN. (1991) estabeleceram relações dretamente proporconas entre elementos bótcos e abótcos, as quas orentam a tomada de decsões sobre a escolha de característcas específcas de ambentes e genótpos, os quas, com manejo adequado, podem expressar sua máxma produtvdade de grãos, que por sua vez depende dos seguntes fatores: ) a época de semeadura e a localzação geográfca da cultura determnam a quantdade de luz que ncdrá sobre a cultura; ) a efcênca de nterceptação da luz depende da dade da planta, da arqutetura folar, do arranjo espacal de plantas e da população empregada; ) a temperatura à qual as plantas são expostas, a dsponbldade de água e seu estado nutrconal determnam a efcênca de conversão da luz ncdente; e v) o genótpo responde pela partção dos fotoassmlados. Num determnado ambente, a matéra seca total das plantas de mlho - produtvdade bológca - será proporconal à fotossíntese líqüda, resultante dos efetos combnados entre fotossíntese total e respração durante a fase de crescmento. A fotossíntese líqüda, por sua vez, será proporconal à efcênca da nterceptação da radação pelas plantas, dretamente

95 93 nfluencadas pelas condções ambentas a que estverem sujetas, pela população e o arranjo espacal utlzado, pelo número e angulação das folhas em relação ao colmo, bem como pela extensão da área folar e sua permanênca em plena atvdade. Assm, a expressão do máxmo potencal produtvo depende de fatores, como: ) população empregada, função da capacdade suporte do meo e do sstema de produção adotado; ) tamanho e da duração da área folar fotossntetcamente atva; ) época de semeadura; e v) adequada dstrbução espacal de plantas na área, em conformdade com suas característcas genotípcas. A planta de mlho desenvolve-se bem em solos de textura arglosa até arenosa, desde que apresentem estrutura granular fna e bem desenvolvda, sejam soltos ou fráves e com boa permeabldade à água e ao ar, pos, apesar de consumr relatvamente pouca água por matéra produzda, a planta não suporta períodos de estagem e encharcamento, mesmo que temporáros (KÜPPER, 1966). Quanto às necessdades nutrconas, estas varam em razão do rendmento (Tabela 2), que é função da nteração entre o ambente e o genótpo. Dentre os mcronutrentes, é mportante observar que a elevada extração de cloro no alto rendmento de grãos é função de ser este o prncpal ânon da adubação potássca, não devendo ser tomado como exgênca da cultura. Dentre os macronutrentes, o ntrogêno é sem dúvda o mas mportante, tanto em termos de extração como de exportação, sendo o elemento que apresenta maores respostas quanto à produção de fotoassmlados. Sua absorção se dá sob forma nítrca, para ser reduzdo na planta à amôna pela ação das enzmas reductase de ntrato e de ntrto; a atvdade destas enzmas é altamente dependente de molbdêno. Recentemente descobru-se que o níquel age como cofator da enzma urease (BÜLL, 1993; MAGALHÃES; PAIVA, 1993). A proporção de nutrentes exportados em relação aos extraídos apresenta grande varação com relação aos genótpos e a parte, ou partes, da planta a serem exploradas. Como regra geral, os totas de nutrentes exportados obedecem à segunte ordem: N > K > P > S = Mg > Cl > Ca > Zn > Fe > Mn > B > Cu > Mo; enquanto a ordem dos totas extraídos é: N > K > Cl > Mg > Ca = P > S > Fe > Zn = Mn > B > Cu > Mo (BÜLL, 1993; MAGALHÃES; PAIVA, 1993). Foram notadas dferenças entre genótpos quanto à extração, uso e acumulação de nutrentes, em especal fósforo. Dferenças na cnétca de absorção, na utlzação, na morfologa radcular e na atvdade de fosfatases são ctadas para explcar as dferenças de efcênca encontradas para o fósforo (ALVES et al., 1988). Também exste efeto postvo de ntrogêno

96 94 sobre fósforo, aumentando a absorção fosfórca prncpalmente quando ntrogêno é aplcado na forma amonacal, além das nterações postvas entre ntrogêno com potásso e ntrogêno com enxofre, as quas parecem estar mas relaconadas à Le do Mínmo do que a qualquer efeto de snergsmo. Já o aumento na dose de fósforo nbe a absorção de znco, com reflexos negatvos sobre o rendmento de grãos (BÜLL, 1993). Assm, consderando as nterações sgnfcatvas entre genótpo e ambente quanto à extração e à exportação de nutrentes pela cultura do mlho, além da questão da parte da planta explorada comercalmente, é possível nferr ser este um fator de produção complexo quando vnculado à estmatva da produção da planta de mlho. Tabela 2 Conteúdo de nutrentes na parte aérea de culturas de mlho de baxo, médo e alto rendmento de grãos Nutrente Rendmento (t.ha -1 de grãos) 2,11 5,92 9,13 (kg.ha -1 de nutrente) Ntrogêno (N) Fósforo (P) Potásso (K) Cálco (Ca) Magnéso (Mg) Enxofre (S) (g.ha -1 de nutrente) Cloro (Cl) Ferro (Fe) Manganês (Mn) Cobre (Cu) Znco (Zn) Boro (B) Molbdêno (Mo) 2-9 Fonte: Büll (1993).

97 Modelos de Cultura Trata-se do modelo que pode ser defndo como a representação matemátca de um sstema ou um processo, enquanto que modelagem é o processo de desenvolvmento dessa representação. A smulação nclu os processos necessáros para a operaconalzação ou a solução do modelo, vsando smular o que acontece no sstema. De acordo com Caxeta Flho (2001), modelos são representações dealzadas para stuações do mundo real; assm, apesar da dfculdade para a valdação de modelos, sempre haverá a ndcação do nível de sucesso do processo da modelagem. O sstema é um conjunto de componentes e suas nter-relações, agrupadas com o objetvo de estudar alguma parte do mundo real; a seleção desses componentes depende dos objetvos do estudo. Assm, Ars (1994) cta que modelos representam uma sére de fenômenos compreendendo aspectos físcos, químcos, bológcos, socas e/ou concetuas. Quando um sstema é representado matematcamente por equações, temos um modelo matemátco, o qual va defnr quanttatvamente hpóteses assumdas sobre o sstema real, permtndo deduzr suas conseqüêncas (Dourado Neto et al., 1998). Exstem dversas classfcações propostas para os modelos, mas, em geral, consderam os modelos matemátcos, aqueles que buscam as representações matemátcas de um fenômeno, e de smulação, ou seja, englobam um ou mas modelos matemátcos, representando fenômenos mas complexos (PAUSTIAN; PARTON; PERSSON, 1992). Os modelos matemátcos podem ser: ) empírcos, baseados apenas em dados observados; ) mecanístcos, consderando as les físcas, químcas e bológcas no processo - são os mas versátes dentre os modelos matemátcos; e ) estocástcos, em que o processo é descrto pelas les de probabldade (PAUSTIAN; PARTON; PERSSON, 1992). Modelos matemátcos empírcos são baseados na nteração quanttatva entre os elementos consderados, ou seja, os resultados não se baseam na explcação dos fenômenos envolvdos. Normalmente, tas modelos fundamentam-se na análse de regressões e, va de regra, requerem grande número de dados para o seu desenvolvmento (COSTA, 1997). Portanto, como os modelos empírcos não consderam o entendmento do sstema, apresentam restrções à extrapolação de seus resultados. Modelos matemátcos mecanístcos são aqueles baseados na descrção do processo que ocorre no sstema real consderado, ou seja, há a tentatva de se consderar os prncípos físcos que ocorrem no sstema. Para tanto, esses modelos procuram descrever as ocorrêncas a partr dos

98 96 processos anterores, mutas vezes utlzando submodelos empírcos. Como restrção, cta-se a dfculdade na obtenção dos dados necessáros para o seu desenvolvmento; por outro lado, apresentam pouca restrção à extrapolação geográfca e temporal dos resultados (COSTA, 1997). Outras subdvsões dos modelos matemátcos são aquelas que consderam os modelos determnístcos e os modelos estocástcos. Modelos determnístcos são modelos nos quas as respostas ou os resultados são fornecdos sem nenhum grau de probabldade. Já os modelos estocástcos apresentam um grau de probabldade assocado a suas respostas, característca comum aos modelos empírcos. Exstem anda os modelos dnâmcos, que consderam as varações temporas que ocorrem no sstema a ser modelado (COSTA, 1997). Quanto aos modelos de smulação, podem ser dvddos em: ) determnístcos, em que um conjunto de eventos leva a um resultado únco e defndo e ) estocástcos, que levam em conta a ncerteza na sua estrutura. As duas categoras menconadas podem anda dvdr os modelos de smulação em: ) mecanístcos, que procuram descrever os mecansmos envolvdos no processo e ) funconas, que descrevem apenas os aspectos geras do processo (ADDISCOTT, 1993). A grande complexdade do sstema agrometeorológco exge que o desenvolvmento de modelos em agrometeorologa consdere os dferentes níves de organzação envolvdos nesse sstema. Segundo Costa (1997), alguns dos níves bológcos que podem ser consderados no sstema agrometeorológco são a cultura, a planta, o órgão, o tecdo, a célula e as suas organelas. É nteressante observar as dferenças entre os níves, bem como a dependênca do nível nferor, mas o contráro não é verdadero. É o prncípo centífco do reduconsmo, base dos modelos mecanístcos (COSTA. 1997). A produtvdade bológca de uma espéce depende das nterações entre a planta e o ambente, sendo o lmte máxmo estabelecdo por causas ntrínsecas genetcamente controladas, ou seja, o potencal de produção é própro do genótpo. Se o complexo ambental é favorável, é possível à planta alcançar sua máxma produção, stuação teórca dfícl de ser atngda na prátca. Portanto, o rendmento de uma cultura é função de causas genétcas, do adequado uso de nsumos e da oferta ambental durante o cclo vtal da cultura (NUNES, 1993). As relações entre varáves ambentas e tecnológcas e o rendmento das culturas são extremamente complexas; para sua melhor compreensão, são desenvolvdos modelos que procuram quantfcar os efetos da nteração entre a oferta ambental, o genótpo e os nsumos aplcados, com ênfase na produção e rendmento das partes econômcas das culturas, também

99 97 denomnados Modelos de Cultura. Para tanto, os Modelos de Cultura podem ser classfcados em três categoras: ) modelos de smulação de crescmento; ) modelos empírco-estatístcos; e ) modelos de análse de sstemas (WIT; GOUDRIAAN, 1978). Os modelos de smulação consderam que o mpacto das varáves ambentas pode ser smulado por meo de equações matemátcas. A categora apresenta restrções devdo à complexdade das relações entre o ambente e a planta, além da carênca de nformações detalhadas sobre tas relações (BAIER, 1979; WIT; GOUDRIAAN, 1978). A segunda categora, de modelos empírco-estatístcos, pretende, com base em séres hstórcas de dados meteorológcos e dados de rendmento das culturas, estmar o comportamento das culturas; portanto, a valdade dos resultados destes modelos dependem da representatvdade dos dados utlzados, o que dfculta sua extrapolação (BAIER, 1979). Já a tercera categora tem por objetvo explcar, com base em processos físcos e fsológcos, os efetos das varáves ambentas e tecnológcas sobre o desenvolvmento, a produção e, conseqüentemente, o rendmento de uma determnada cultura (BAIER, 1979). Sem dúvda alguma, o modelo agrometeorológco mas dfunddo é o que determna o cclo da planta baseado na soma térmca, ou graus-das, defndo como a dferença entre a temperatura méda dára e a temperatura basal da planta. Este modelo fo bastante utlzado para a prevsão do cclo de genótpos de mlho na Áfrca sob colonzação holandesa. As lmtações deste modelo devem-se ao fato de que a temperatura basal é varável com o genótpo, e em geral aumenta com o cclo vtal da planta; em ambentes mas fros que a temperatura basal, a exemplo de países europeus, o modelo não estma adequadamente o cclo da planta (BERLATO; SUTILI, 1976; LIMA, 1995). A despeto da notável aplcação do modelo de graus-das, Larcher (1995) consderou a ntensdade lumnosa como a prncpal prevdente do desenvolvmento das plantas, pos a temperatura tem efetos complexos, nteragndo com luz e água, entre outros fatores. Assm, o conceto de temperatura ótma deve ser vsto com cautela, uma vez que a temperatura vara com o estádo de desenvolvmento da planta; exemplo cabal é o fato de que a temperatura ótma para germnação não é a mesma para a frutfcação, podendo anda ser dferente da temperatura ótma para a fotossíntese (NUNES, 1993). Por outro lado, exstem três meos de transferênca de calor entre as plantas e o ambente: ) condução e convecção na forma de calor sensível; ) evaporação, condensação, congelamento e

100 98 descongelamento e sublmação da água; e ) radação dreta, o seja, a água partcpa de todos os processos da vda sendo fator lmtante ao desenvolvmento das plantas e se relacona ntmamente com a temperatura. Assm, com o suprmento ótmo de água e de nutrentes, e na ausênca de plantas nvasoras, pragas e doenças, a taxa de crescmento é determnada pela radação solar (HEEMST; MERKELIJN; KEULEN, 1981). A partr do exposto sobre a produção vegetal e modelos, é possível nferr que, em condções favoráves ao desenvolvmento, os processos fsológcos e a produtvdade potencal das culturas são determnados prncpalmente pelo genótpo e por varáves abótcas, notadamente temperatura e radação. Ou seja, a capacdade da planta de produzr ftomassa está dretamente relaconada à energa lumnosa dsponível e à capacdade de aprovetamento dessa energa, o que torna mportante a análse do desenvolvmento da cultura em dferentes stuações, já que o potencal de produtvdade das culturas vara segundo o local e o período de cultvo (KROPFF et al., 1995). Os modelos de smulação para culturas têm sdo usados para quantfcar o potencal de produtvdade em dferentes ambentes e, geralmente, descrevem o desenvolvmento e a capacdade produtva da cultura em áreas homogêneas sob determnadas condções clmátcas (KROPFF et al., 1995). Para tanto, é necessáro estmar alguns índces fsológcos, os quas mplcam o conhecmento da varação temporal da ftomassa seca e do índce de área folar. Além desses índces relaconados à cultura, fatores clmátcos como a radação e a temperatura devem ser levados em conta, ou seja, a produtvdade depende do balanço de energa no dossel da cultura, que por sua vez está correlaconado à temperatura méda do ar (PEREIRA; MACHADO, 1987; GOUDRIAAN; LAAR, 1994). Um dos prmeros modelos propostos para a estmatva da produção de fotoassmlados em função da área folar e ângulo de nserção das folhas, além de consderar outros elementos nerentes ao dossel da cultura, como velocdade do vento, CO 2, radação e transpração, fo o SPAM, no qual posterormente fo ncluída uma equação consderando a atvdade estomátca (DUNCAN, 1975). O modelo ELCROS fo desenvolvdo para smular o crescmento da planta de mlho (WIT; GOUDRIAAN, 1978), assm como o modelo SIMAIZ (DUNCAN, 1975). Entretanto, todos são lmtados, pos não levam em consderação todos os fatores e nterações entre o ambente e a planta, caso do modelo SIMAIZ, que consdera que a produção de fotoassmlados seja função únca das nterações entre radação, temperatura e área folar.

101 99 Mas tarde, ANDRADE; UHART; ARGUISSAIN (1991) propuseram que o rendmento da cultura é expresso pela nteração da radação ncdente com a efcênca de nterceptação da radação ncdente, a efcênca de conversão da radação nterceptada e a partção de fotoassmlados. Nesse caso, a radação ncdente pode aumentar segundo a lattude; entretanto, deve-se consderar a taxa de desenvolvmento por undade de tempo térmco, uma vez que temperatura afeta o cclo da planta (DOURADO NETO, 1999). A efcênca de nterceptação da radação ncdente consderada por ANDRADE; UHART; ARGUISSAIN (1991) dz respeto ao genótpo, à arqutetura da parte aérea e à dade, além da dstrbução espacal das plantas. Supõe-se que a melhor dstrbução das plantas seja a quadrada; contudo, Vera Junor et al. (2005) destacam a mportânca da arqutetura da parte aérea e da declnação solar, o que pode resultar em dstrbuções. Já a partção de fotoassmlados é função prncpalmente do genótpo, enquanto a efcênca de conversão da radação nterceptada, além do genótpo, é afetada pelo estado nutrconal e pela sandade da planta, pela temperatura e pela dsponbldade hídrca, entre outros (ANDRADE; UHART; ARGUISSAIN, 1991; LIMA, 1995; MAGALHÃES; PAIVA, 1993; WIT; GOUDRIAAN, 1978). Assm, os processos da fotossíntese, respração, transpração e evaporação são funções dretas da energa dsponível no ambente, comumente desgnada por calor, ao passo que o desenvolvmento e a translocação são funções da dsponbldade hídrca, sendo seus efetos pronuncados em condções de altas temperaturas, quando a evapotranspração é elevada (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000). Para o real entendmento do conceto de modelos agrometeorológcos de smulação, é necessáro que se faça uma dstnção entre de: ) sstema, ou uma parte lmtada da realdade que contém város elementos nter-relaconados; ) modelos, ou a representação smplfcada do sstema; e ) smulação, ou a construção e estudo de modelos matemátcos em relação ao sstema (WIT; GOUDRIAAN, 1978). Essa concetuação, segundo Costa (1997), causa polêmca, pos todo modelo é um sstema, mas o nverso também pode ser verdadero. Assm, sendo o sstema uma parte lmtada da realdade, é necessáro, na concepção do modelo, solar o sstema do seu ambente, o que mplca acetar que o ambente pode nfluencar o sstema, mas o sstema não deve nfluencar o ambente. O desenvolvmento e a utlzação de modelos nas atvdades agráras é freqüente alvo de questonamento pela comundade centífca. Assm, sumarzando respostas a essas dúvdas e ncertezas, Boote, Jones e Pckerng (1996) destacam algumas das prncpas razões que justfcam

102 100 o desenvolvmento de modelos agrometeorológco: ) são ferramentas mportantes para sumarzar o conhecmento centífco; ) auxlam na tomada de decsões agrícolas, ou seja, são nstrumentos para o manejo da agrcultura; ) atvdades de planejamento; v) o grande potencal ddátco do desenvolvmento de modelos; e v) a orentação e a raconalzação de expermentos convenconas. De acordo com Costa (1997), uma questão também sempre em evdênca quando se trata de modelos, prncpalmente no Brasl, é o fato de que, com tantos modelos já desenvolvdos, por que desenvolver outros? Tal ndagação é conseqüênca da flosofa dos modelos, ou seja, quando são utlzados modelos desenvolvdos em outros locas, mplctamente está sendo aceta toda a teora utlzada, mutas vezes sem que sequer seja conhecda. Apesar do grande esforço que a comundade centífca tem dedcado às técncas de modelagem, a avalação de um modelo anda carece de mas detalhamento. Deve entrar em cena uma avalação subjetva baseada em crtéros de utldade e smplcdade, entre outros, além de outra avalação, objetva, a qual utlza crtéros pré-defndos. Nesse sentdo, é mportante ressaltar que, pelos concetos e defnções apresentados, o modelo é uma teora centífca sobre o funconamento de um certo sstema. Dessa forma, deve-se ter em conta que uma teora centífca pode apenas ser falsfcada, nunca valdada. Assm sendo, não é recomendável utlzar o termo valdação do modelo, mas sm a expressão teste do modelo (COSTA. 1997). Um dos métodos mas utlzados para se realzar o que se chama de teste empírco do modelo é a comparação dos dados reas com os dados smulados. No entanto, é necessáro ressaltar que o teste empírco é somente uma parte da avalação do modelo, e que, quando necessáro, deve ser utlzado com prudênca, a fm de evtar erros de nterpretação (COSTA, 1997). Um dos métodos mas usados recentemente é a análse da dferença entre valores smulados e observados. O procedmento apresenta uma sére de vantagens em relação ao convenconalmente utlzado, ou seja, a smples comparação de dados reas com dados smulados. Para que tal procedmento tenha sentdo, são necessáras algumas consderações, tas como a defnção de quas varáves serão testadas e quas os níves de precsão acetáves para essas varáves. No teste do modelo devem anda ser consderados, sempre que possível, os erros envolvdos nos dados obtdos de expermentos (COSTA, 1997). Também faz parte das técncas de avalação de modelo a calbração, ou seja, o ajuste de parâmetros ou relações para sua adequação em condções dstntas da orgnal. Entretanto, o uso

103 101 ndscrmnado da calbração pode descaracterzar parte do seu mecansmo; já a calbração excessva pode ocultar falhas que sera mportante conhecer. Outro aspecto relevante a ser consderado nos testes dos modelos é que devem ser fetos para longos períodos de tempo e nas mas dversas condções ambentas (COSTA, 1997). O potencal da utlzação dos modelos agrometeorológcos tem sdo mostrado em dversos países. A lteratura centfca é rca em exemplos de utlzação de modelos para dferentes objetvos, a exemplo da estmatva da produção potencal, a prevsão de efetos de mudanças clmátcas de curto e longo prazo e manejo de rrgação (COSTA, 1997). No Brasl, apesar de alguns exemplos de sucesso, as técncas de modelagem não estão sendo desenvolvdas nem utlzadas em seu pleno potencal, pos se faz necessáro destacar a dstnção entre o desenvolvmento e a smples utlzação de modelos. Para a formação de uma massa crítca de modelagem e o aprovetamento de todos os seus benefícos ddátcos e centífcos, é precso que sejam desenvolvdos modelos levando-se em consderação as condções brasleras, pos a mera utlzação de modelos crados e aperfeçoados em outros países representa a manutenção e a perpetuação da dependênca tecnológca do país (COSTA, 1997). Cumpre também destacar algumas das lmtações dos modelos. O desenvolvmento e a utlzação de modelos normalmente são lmtados pela dsponbldade de dados de entrada e também pela falta de conhecmento da parte do sstema que se quer modelar. No entanto, é comum encontrar na lteratura referêncas a modelos que apresentam níves de complexdade ncompatíves com o nível de conhecmento centífco atual. Portanto, é necessáro que uma hpótese centífca bem elaborada e expermentos convenconas específcos estejam sempre assocados ao desenvolvmento de modelos (COSTA, 1997). As culturas são sstemas; como tas, podem se dvdr em níves herárqucos, para cada um dos quas têm sdo desenvolvdos város tpos de modelos. Assm, antes de se propor um modelo, deve-se defnr seu nível herárquco de utlzação, bem como o contorno dos lmtes do sstema (JONES; MISHOE; BOOTE, 1987). Os parâmetros são componentes do modelo usualmente constantes ao longo do tempo. Por exemplo, nos modelos agrometeorológcos os parâmetros podem defnr a resposta funconal da fotossíntese à luz, a resstênca do solo à densdade de fluxo de água, a resposta funconal da varação temporal do índce de área folar e a perda de água pela planta no processo evapotranspratóro. A dstnção entre parâmetro e entrada nem sempre é clara, mas, usualmente,

104 102 as entradas são dependentes do tempo, enquanto que os parâmetros são constantes ou dependem do estado do sstema, mas não necessaramente do tempo (JONES; MISHOE; BOOTE, 1987). As varáves de estado são quantdades que descrevem as condções dos componentes no sstema e podem mudar com o tempo, assm como os componentes do sstema nteragem com o meo. Se as varáves de estado mudam no tempo, os modelos são dnâmcos. Por exemplo, o conteúdo de água no solo e a bomassa da cultura são duas varáves de estado que mudam com o tempo, na maora dos modelos de cultura. As varáves de estado desses modelos têm muta mportânca porque essas são as característcas dnâmcas da cultura de nteresse do modelador (JONES; MISHOE; BOOTE, 1987). As nter-relações entre os componentes e o sstema, e algumas vezes entre varáves no sstema, ocorrem como resultado de város processos. Por exemplo, a bomassa de uma cultura, varável de estado, muda como o resultado dos processos de fotossíntese e respração; o conteúdo de água no solo muda como o resultado da chuva e da evapotranspração. Assm, pode-se dzer que um modelo é um conjunto de relações que descrevem as mudanças nas varáves de estado como o resultado dos dferentes processos que ocorrem no sstema (JONES; MISHOE; BOOTE, 1987). Na agrcultura, em geral os modelos têm sdo usados para a smulação do crescmento da planta e para a prevsão da produtvdade. A relação funconal entre crescmento e desenvolvmento relatvo, em termos de graus-das, e entre fenologa e varação temporal do índce folar têm sdo comumente utlzadas para essa fnaldade. Usualmente os modelos de smulação de produtvdade potencal das culturas utlzam város atrbutos da planta relaconados à produção de ftomassa seca, tas como área folar, o crescmento e a fenologa (YIN, 1996). Dourado Neto (1999) sugere modelos cossenodas para expressar a forma sgmodal de crescmento de uma planta. A vantagem desses modelos é a expressão matemátca da caracterzação geral de desenvolvmento da cultura.

105 Modelo de Cultura para mlho Há anos vêm sendo desenvolvdos modelos de estmatva do rendmento da cultura de mlho, com base em varáves meteorológcas e outras dervadas do balanço hídrco, porém com grandes lmtações. Assm, a prevsão de rendmento torna-se mas precsa quando os modelos de smulação são usados para estmar a produção em grandes áreas (LOZARDA; ANGELOCCI, 1999). Dependendo da especaldade de cada pesqusador, os trabalhos enfatzam determnados aspectos e apresentam dferentes abordagens para quantfcar as ações do clma na produtvdade da cultura de mlho. Como exemplo, ctam-se os estudos de Asss (2004), Baer (1973), Fgueredo Júnor (2004), Frère e Popov (1980), Lu (1989), Mondragón (1990), Slva, Vcente e Caser (1986) e Thompson (1969), descrtos a segur. No modelo de Thompson (1969), a nfluênca do clma sobre a produtvdade do mlho é separada da tendênca tecnológca, e utlza-se a análse de regressão múltpla para a obtenção dos desvos da produtvdade em relação a essa tendênca. Segundo o autor, em cnco estados produtores de mlho nos Estados Undos da Amérca, entre os anos de 1930 a 1960, o modelo ndcou um ncremento médo anual de 201 kg.ha -1 no rendmento de grãos, observando-se que os desvos durante o período foram explcados pelas condções do tempo e do clma. Slva, Vcente e Caser (1986) desenvolveram modelos de prevsão de produtvdade do mlho no estado de São Paulo, cobrndo o período de Outubro a Março. Os melhores resultados, em termos de prevsão, foram obtdos com equações relaconando produtvdade às defcêncas hídrcas dos meses de Dezembro, Janero, Feverero e Março e uma varável assocada à tendênca tecnológca. Nos modelos com períodos de defct hídrco ncados em Dezembro todos os parâmetros foram sgnfcatvos a pelo menos 90% de confança, enquanto os meses de Outubro e Novembro, quando ntroduzdos nos modelos, não foram sgnfcatvos. O erro percentual médo do modelo, com defcêncas hídrcas de Dezembro a Março, fo de 3,9%. Mondragón (1990) desenvolveu modelos agroclmátcos para estmar o rendmento de grãos da cultura do mlho para oto localdades do estado de Mnas Geras, com base na tendênca tecnológca e em varáves dervadas do balanço hídrco decendal, a saber, necessdades hídrcas, excesso hídrco, defcênca hídrca e o índce I das necessdades hídrcas. Lu (1989) utlzou um modelo de smulação do crescmento do mlho pelo processo fsológco, denomnado CERES-Maze Model, para estmar o rendmento de grãos de mlho na regão de Sete Lagoas, no estado de Mnas Geras. O modelo smula os efetos do códgo

106 104 genétco, do clma e das condções físcas do solo no desenvolvmento e na produtvdade do mlho. Os dados clmátcos, de solo e da cultura naquela regão mnera, no período de 1963 a 1987, foram usados para avalar o desempenho do modelo. Os rendmentos de grãos estmados pelo modelo foram guas a 98,3, 107,1, 103,6, 90,2 e 91,3% das observadas para os anos de 1983, 1984, 1985, 1986 e 1987, respectvamente. Verfca-se, assm, um erro de estmatva menor que 10%. Frère e Popov (1980) apresentam um método para a prevsão de safras agrícolas, nclundo o mlho, com base em dados meteorológcos. O modelo processa o balanço hídrco do solo durante o desenvolvmento de uma cultura, em períodos de sete ou dez das, para demonstrar as varações de produtvdade assocadas às condções hídrcas do solo. O método tem como fnaldade obter um índce que representa, em percentagem, a ampltude com que as demandas hídrcas de uma cultura anual são satsfetas em cada estádo do seu período de crescmento. Fgueredo Júnor (2004) propôs um modelo mecanístco para a estmatva do rendmento de grãos de mlho para o estado de São Paulo com base nos valores mensas de temperatura, radação solar e chuva; fo possível dentfcar as restrções quanto à defcênca hídrca, temperatura, radação solar, rendmento potencal e rendmento de grãos de mlho espacalzadas, segundo os muncípos paulstas. Baer (1973) desenvolveu um modelo no qual se avala a nteração da contrbução dára de três ou mas varáves agrometeorológcas no rendmento da cultura como sendo função de períodos bometeorológcos. No modelo, consderam-se, para estmatvas de rendmento, dados clmatológcos, como as temperaturas máxma e mínma do ar e parâmetros agrometeorológcos como a evapotranspração real e potencal. Asss (2004), utlzando um modelo estocástco, estmou o rendmento potencal da cultura de mlho em Praccaba, nteror de São Paulo, em função de temperatura e radação solar méda dára, conclundo que as dstrbuções normal truncada, trangular smétrca e trangular assmétrca podem ser utlzadas para a estmatva do rendmento de mlho. Dentre os modelos desenvolvdos para a cultura, destaca-se o CERES-MAIZE, componente de uma sére de modelos de smulação dos processos fsológcos chamada CERES (Crop Envronment Resouce Synthess), por levar em consderação dados relaconados às condções atmosfércas, ao solo, às constantes genétcas e às prátcas de manejo. O modelo tem sdo testado em dversos locas, com bons resultados de estmatva de rendmento. Ctações de

107 105 Lma (1995) sobre trabalhos usando dados hstórcos de temperatura e precptação pluval para representar o Tempo meteorológco futuro, substtundo-os por dados reas durante o desenvolvmento da cultura e empregando o CERES-MAIZE na prevsão de rendmento de safra nos estados que compõem o cnturão do mlho (corn belt) nos EUA, concluem que a varânca assocada à prevsão é relatvamente constante até o florescmento, reduzndo durante o cclo. O CERES-MAIZE avalado por Lma (1995) no Brasl apresentou: ) sensbldade aos parâmetros genétcos e hídrcos, com destaque para o parâmetro capacdade de água dsponível; ) potencal para dentfcar sstemas de cultvo e de manejo, ou fatores agronômcos específcos como data de semeadura; e ) estmatva correta do crescmento e desenvolvmento da cultura. Entretanto, Lma (1995) conclu que o CERES-MAIZE em ambentes tropcas necessta de correção da equação que determna a varação temporal do índce de área folar e da matéra seca e alguns parâmetros relatvos aos requermentos térmcos para os períodos vegetatvos (P1) e reprodutvo (P3), além do coefcente P2, que corresponde aos das de atraso na ncação da floração masculna para cada hora de ncremento do fotoperíodo acma de 12,5 horas. No mas, esse modelo requer os valores para o número potencal de grãos por planta (G2), para a taxa de crescmento de grãos (G3) e para taxa de aparecmento de folhas (PHINT). Consderando que o CERES-MAIZE fo desenvolvdo para ambente temperado e que esses parâmetros são dependentes do germoplasma e de sua nteração com o ambente, é possível deduzr a necessdade de estudos para suas determnações em condções tropcas e a dfculdade da sua aplcação prátca no Brasl. No caso específco do mlho, verfca-se que, além de temperatura, a dsponbldade hídrca e radação são os fatores de maor efeto sobre o rendmento de grãos, pos a concentração de CO 2 na atmosfera é relatvamente constante (CHEN; FONSECA, 1980). Quanto à dsponbldade hídrca, uma vez que é controlada na planta pela abertura estomátca, a qual determna a transpração e afeta a assmlação de CO 2, é possível conclur que a determnação de um coefcente entre a transpração da planta e a máxma possível representa o efeto da dsponbldade hídrca sobre a assmlação de CO 2 e, conseqüentemente, sobre a produção de fotoassmlados. Apesar da pequena contrbução na varação da produção, para a estmatva da produção de uma planta o prncpal processo a ser consderado é a assmlação, ou seja, a absorção e posteror redução do CO 2 atmosférco em fotoassmlado, processo que depende, dentre outros fatores, da

108 106 radação e da temperatura, por sua vez dependentes da duração do fotoperíodo dáro. Nesse caso, destaca-se que a assmlação máxma das plantas é da ordem de 88 klogramas de CO 2 por hectare em um da (TAIZ; ZEIGER, 2004) Inúmeras evdêncas expermentas apontam que a temperatura representa um dos mas mportantes e decsvos fatores de produção para o desenvolvmento do mlho, embora a água e demas componentes clmátcos exerçam nfluênca dreta sobre o processo. Regões cujo verão apresenta temperatura méda dára nferor a 19 C e notes com temperaturas médas abaxo de 13 C não são recomendadas para a cultura do mlho (ANDRADE, 1992). Temperaturas do solo nferores a 10 C e superores 42 C prejudcam sensvelmente a germnação, ao passo que aquelas stuadas entre 25 C e 30 C propcam as melhores condções para o desencadeamento dos processos de germnação das sementes e emergênca das plântulas. Estma-se que para os germoplasmas utlzados no Brasl esse período requer cerca de 60 GD (ANDRADE e BORBA, 1993). Nos períodos de florescmento e de maturação, temperaturas médas dáras superores a 26 C podem promover a aceleração dessas fases, da mesma forma que temperaturas nferores a 15,5 C podem prontamente retardá-las (VIEIRA JUNIOR, 1999). Dados expermentas relatam que, cada grau de temperatura méda dára superor a 21,1 C, nos prmeros 60 das após a semeadura, pode apressar o florescmento de dos a três das (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000). A produtvdade do mlho pode ser reduzda, bem como pode sofrer alterações a composção protéca dos grãos, quando da decorrênca de temperaturas acma de 35 C. Tal efeto está relaconado à dmnução da atvdade de reductase do ntrato, com conseqüente nterferênca no processo de transformação do ntrogêno (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000). A elevação da temperatura contrbu para a redução da taxa fotossntétca líqüda em função do aumento da respração, com nterferênca dreta na produção. Assm, temperaturas elevadas, em geral maores que 20ºC, no período noturno, promovem um consumo elevado de fotoassmlados em função do ncremento na respração, resultando em menor acumulação de fotoassmlados e a conseqüente redução na produtvdade da cultura. Da mesma manera, temperaturas acma de 32 C reduzem sensvelmente a germnação do grão de pólen, por ocasão de sua emssão (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000). Assm, é recomendável consderar as temperaturas noturna e durna para a estmatva da produção bológca em plantas de mlho.

109 107 A maora dos genótpos atuas não se desenvolve em temperaturas nferores a 10 C, tda como a temperatura basal para a espéce; todava, alguns trabalhos de pesqusa ndcam que a temperatura basal para genótpos tardos é maor do que aquela correspondente aos genótpos precoces (BERLATO; SUTILI, 1976), o que mplca o conhecmento desse parâmetro fsológco para estmatva do desenvolvmento da planta de mlho. A medda de temperatura na planta quantfca a energa nterna em função da temperatura do ar, possbltando assm trocas com o sstema e o meo, provocando estímulos e atvando ou desatvando funções vtas (OMETTO, 1981). No desenvolvmento da planta de mlho, a duração do cclo em das tem demonstrado nconsstênca, pos a duração de subperíodos e dos cclos da planta está assocada às varações das condções ambentas, e não ao número de das. De forma generalzada, a temperatura apresenta-se como o elemento clmátco mas mportante para a prevsão dos eventos fenológcos da cultura. Tendo em vsta o sucesso na predção dos estádos de desenvolvmento da cultura do mlho, os modeladores têm afrmado que o conceto undade térmca é unversalmente aplcável (LIMA, 1995). Segundo Vlla Nova et al. (1972), a quantdade de energa exgda por uma cultura, expressa em graus-das - ou undades térmcas de desenvolvmento - tem como base teórca o pressuposto de que todos os processos envolvdos no desenvolvmento vegetal são sensíves à temperatura, destacando-se que a resposta das plantas à temperatura obedece a lmtes e é extensva ao desenvolvmento da cultura. Nesse caso, é precso atentar para as dferenças nas temperaturas na superfíce do solo, no ar e no nteror do dossel; Celler (1993) recomenda consderar a temperatura do solo até que a cultura de mlho atnja o índce de área folar três na estmatva da temperatura do ambente a que a planta está submetda. Quanto ao fotoperíodo, o mlho é consderado uma planta neutra ou de das curtos (VIEIRA JUNIOR, 1999). Seu desenvolvmento é afetado pela quantdade de radação solar, e as maores produtvdades são alcançadas em condções de alta radação, em vrtude de pertencer ao grupo de plantas C4 (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000). A ncdênca de radação na superfíce terrestre é dependente da quantdade de energa que atnge o topo da atmosfera e da transmssvdade da atmosfera à radação. A dstrbução dfusa representa a parte da radação que nterage com gases e nuvens presentes na atmosfera (GOUDRIAAN; LAAR, 1994). O balanço de energa radante, também denomnado radação líqüda, vem a ser a dferença entre a radação ncdente, de ondas curtas, e a radação emtda pela

110 108 superfíce, de ondas longas, ou seja, é o saldo de radação sobre uma superfíce (OMETTO, 1981). Esses fatos são relevantes para a verfcação do total e da dstrbução de luz na cobertura vegetal. Algumas consderações sobre a mportânca do balanço de energa e a radação líqüda na determnação do fluxo de vapor de água na atmosfera são fetas por Vllanueva (1987), e dversos foram os estudos desenvolvdos por pesqusadores voltados ao montoramento do saldo de radação, bem como aos aspectos de sua partção nos mas varados sstemas agrícolas. A radação solar é pratcamente a únca fonte de energa para os processos fsológcos e boquímcos que ocorrem nos vegetas. Sendo assm, a produção fnal de matéra seca de uma planta depende, em últma nstânca, da efcênca com que as folhas convertem energa radante em energa químca, por meo da fotossíntese. Para tanto, deve-se consderar que a produção depende da área folar, expressa pelo índce de área folar, cujo valor ótmo para a cultura do mlho está entre cnco a sete m 2.m -2, destacando que IAF acma de 12 compromete a produção da cultura (AFFHOLDER, RODRIGUES; ASSAD, 1997; VIEIRA JUNIOR et al., 2005). Tendo-se em mente todas as consderações acerca dos modelos de cultura e ecofsologa do mlho, é possível nferr que o CO 2 assmlado pode ser convertdo em massa de carbodrato em função do índce de área folar, da temperatura e da radação solar nterceptada pelo dossel da cultura. Estmando-se os valores de fotoperíodo, índce de área folar e duração do cclo, levandose em conta as correções quanto à respração de manutenção e a conversão de carbodratos, ou respração de crescmento, bem como a varação temporal da área folar, pode-se transformar esse valor em massa líqüda de carbodrato total fnal produzda durante o cclo da cultura. Assm, a radação ncdente, função da localzação geográfca e da época do ano, a efcênca de nterceptação, que depende da dade da planta e arqutetura do dossel da cultura, a produção de fotoassmlados, que depende prncpalmente da temperatura e da dsponbldade hídrca, além das taxas de respração, da partção de fotoassmlados e de conversão de carbodratos, as quas dependem prncpalmente do genótpo, da temperatura e da dsponbldade hídrca, são os prncpas aspetos a serem consderados no estabelecmento de modelos de cultura para mlho. No caso dos parâmetros atmosfércos radação e temperatura, esses podem ser meddos com relatva facldade. Já a dsponbldade hídrca depende, além das meddas de chuva e/ou de rrgação, da evapotranspração, que pode ser estmada por modelos agrometeorológcos que computam a localzação geográfca, a temperatura e a umdade relatva do ar.

111 109 3 MATERIAL E MÉTODOS O desenvolvmento e a avalação de modelos de culturas e de prevsão do clma requerem, além de parâmetros físcos da atmosfera e fsológcos das plantas, dados observados de parâmetros atmosfércos e do desenvolvmento da cultura. Nesse caso, Asss (2004) e Fgueredo Júnor (2004) comentam sobre a escassez e as dfculdades na obtenção desses dados e parâmetros no Brasl. Assm, para os três pontos enfatzados nesta tese - a saber: ) possbldade da prevsão de parâmetros clmátcos dáros utlzando séres hstórcas e consderando o fenômeno El Nño Osclação Sul (ENOS); ) avalação da acuráca dos parâmetros atmosfércos gerados pelo modelo Eta; e ) estmatva do rendmento de grãos de mlho - foram consderados os locas em mportantes regões produtoras de mlho no Brasl, com realce na regão Centro-Sul, que dspusessem concomtantemente de dados sobre a cultura, em especal o rendmento potencal de grãos, além de parâmetros atmosfércos dáros, notadamente a chuva, a umdade relatva do ar, a radação líqüda e as temperaturas máxma e mínma. Os genótpos de mlho comercalzados no Brasl devem ser nscrtos no Regstro Naconal de Cultvares, o qual estabelece uma sére de procedmentos para a compra e a venda de sementes com base nos atrbutos do genótpo expressos pelo Valor de Cultvo e Uso e o Zoneamento Agrícola. Os ensaos que compõem a Rede Naconal de Avalação de Cultvares de Mlho são organzados e elaborados de acordo com as normas para regstro no RNC e executados com város cooperadores públcos e prvados, avalando em rede, nos prncpas centros produtores, os genótpos de mlho desenvolvdos por entdades públcas e prvadas. Em outros termos, a méda desse ensao representa aproxmadamente a méda dos germoplasmas dsponíves aos agrcultores brasleros (EMBRAPA MILHO E SORGO, 2005b). Asss (2004) e Fgueredo Júnor (2004) destacam que o Ensao Naconal de Cultvares de Mlho, coordenado pela Embrapa Mlho e Sorgo e ntegrante da Rede Naconal de Avalação de Cultvares de Mlho, representa a méda atualzada dos germoplasmas dsponblzados no Brasl segundo os cclos superprecoce, precoce e normal. Portanto, essa rede de ensaos, caracterzada por cclos dos genótpos, regões de produção e períodos de cultvo, é representatva do germoplasma e da oferta ambental das prncpas épocas de cultvo nos locas brasleros produtores de mlho, notadamente a regão Centro-Sul. Os expermentos do Ensao Naconal de Cultvares de Mlho são realzados anualmente, de modo a mnmzar os estresses bótcos e alguns abótcos, a exemplo da população e nutrção de

112 110 plantas. Nesses ensaos são avalados os cclos vegetatvo e reprodutvo, a população de plantas fnal e o rendmento de grãos corrgdo para teor de água gual a 13%. Entretanto, os expermentos não sofrem nterferêncas quanto aos parâmetros atmosfércos mas mportantes, a exemplo da dsponbldade hídrca e da temperatura, ou seja, são realzados com o objetvo de otmzar a expressão do potencal produtvo dos germoplasmas consderando os parâmetros atmosfércos locas (EMBRAPA MILHO E SORGO, 2005b). Consderando o exposto sobre o Ensao Naconal de Cultvares de Mlho, é possível nferr que esses expermentos aproxmam-se da produção máxma para as condções atmosfércas vgentes no cclo da cultura; entretanto, é precso levar em conta que a supressão completa de estresses bótcos e abótcos é utopa, e que, apesar de mnmzada, sempre haverá defasagem entre os valores meddos e os potencas de cada germoplasma avalado. Assm, optou-se por utlzar na regão Centro-Sul os resultados do Ensao Naconal de Cultvares de Mlho, cclo precoce e safra normal, para a avalação do modelo de cultura a ser desenvolvdo. Para tanto, os rendmentos de grãos meddos nos locas ndcados na Tabela 3 pelo Ensao Naconal de Cultvares de Mlho do cclo precoce na regão Centro-Sul do Brasl foram comparados aos rendmentos de grãos estmados pelo modelo de cultura, utlzando-se os parâmetros atmosfércos de radação, temperatura máxma, temperatura mínma, precptação pluval e umdade relatva do ar meddos efetvamente e os dados prevstos pelo modelo Eta. Comparando-se os rendmentos de grãos estmados pelo modelo de cultura a partr dos parâmetros atmosfércos meddos, doravante denomnado por rendmento de grãos de mlho estmado, fo possível avalar a acuráca do modelo de cultura. Comparando-se os resultados estmados pelo modelo de cultura com os parâmetros atmosfércos prevstos pelo modelo Eta, doravante denomnado por rendmento de grãos de mlho prevsto, fo possível nferr a aplcação desse modelo clmátco na prevsão do comportamento da cultura do mlho em uma dada regão, ou seja, trata-se da realzação da Prevsão de Safra de Mlho, objeto de nteresse de polítcas agrícolas naconas. Vale destacar que não foram consderados os ensaos da safrnha dessa rede, ou seja, ensaos realzados em períodos de estresse ambental (EMBRAPA MILHO E SORGO, 2005b) e que, portanto, podam apresentar outras nterações entre os genótpos e os fatores de oferta ambental sobre o rendmento de grãos, o que comprometeu, assm, a avalação do modelo de cultura.

113 111 Para a determnação do período de avalação do modelo de cultura e da prevsão clmátca gerada pelo modelo Eta, consderando-se a possbldade da nfluênca do fenômeno El Nño Osclação Sul (ENOS) sobre os parâmetros atmosfércos da regão Centro-Sul do Brasl (ALFONSI, 1991; INSTITUTO DE PESQUISAS ESPACIAIS, 2005a), optou-se pela sua ocorrênca sgnfcatva mas recente do ENOS entre os anos de 1997 e 1998 (Fgura 9). Como o fenômeno La Nña também pode afetar as condções atmosfércas na regão Centro-Sul do Brasl, consderou-se o ano de 1999, classfcado como La Nña forte; como referênca, foram levados em conta os anos de 2001 e 2002, classfcados como neutros (INSTITUTO DE PESQUISAS ESPACIAIS, 2005a). Assm, optou-se pelo período compreenddo entre os das 15 de Junho de 1997 e 15 de Junho de Quanto aos dados dos parâmetros atmosfércos dáros, Asss (2004) e Fgueredo Júnor (2004) já comentavam sobre a escassez e a dfculdade na obtenção de nformações sstematzadas, especalmente para a regão Centro-Oeste do Brasl. Após consulta ao banco de dados do Sstema de Montoramento Agrometeorológco (AGRITEMPO, 2005), do Insttuto Naconal de Meteorologa (INMET), foram dentfcadas as localdades da regão Centro-Sul do Brasl que dspunham de nformações dáras de chuva, umdade relatva do ar, radação líqüda e temperatura do ar. Para a superfíce do solo, verfcou-se que raras eram as localdades que dspunham dessa nformação, razão pela qual o parâmetro não fo consderado na avalação da prevsão realzada pelo modelo Eta. Comparando-se os locas que dspunham de dados dos parâmetros atmosfércos dáros de chuva, umdade relatva do ar, radação e temperatura do ar ndcados e, concomtantemente, de nformações sobre a data da semeadura, a data do florescmento femnno, a data da colheta e o peso de grãos no Ensao Naconal de Cultvares de Mlho, cclo precoce e safra normal, na regão Centro-Sul do Brasl (EMBRAPA MILHO E SORGO, 2005b) no período entre os das 15 de Junho de 1997 a 15 de Junho de 2002, optou-se pelos locas ndcados na Tabela 3 e Fgura 14 para a avalação: ) dos efetos do fenômeno El Nño Osclação Sul sobre os parâmetros clmátcos regonas; ) da prevsão clmátca gerada pelo modelo Eta; e ) da estmatva e da prevsão do rendmento de grãos gerados pelo modelo de cultura. Para melhor compreensão, os materas e métodos empregados nesta tese foram subdvddos nos seguntes tópcos: ) efetos locas do fenômeno El Nño Osclação Sul (ENOS) na regão Centro-Sul do Brasl, ) acuráca dos parâmetros clmátcos gerados pelo modelo Eta,

114 ) desenvolvmento de um modelo de cultura para mlho, e v) avalação dos rendmentos de grãos de mlho estmados e prevstos pelo modelo de cultura, conforme descrtos a segur. 112 Dâmetro representatvo de m Fgura 14 Dstrbução espacal dos locas de verfcação dos efetos do fenômeno El Nño Osclação Sul (ENOS), de avalação dos parâmetros atmosfércos gerados pelo modelo Eta e dos rendmentos de grãos de mlho estmados pelo modelo de cultura Os dâmetros das legendas são proporconas à alttude do local

115 113 Tabela 3 Lattude (Lat, º S), longtude (Long, º W), alttude (m) e dsponbldade de ensaos de rendmento de grãos de mlho (*) nos locas consderados para análse da estmatva e da prevsão do rendmento de grãos de mlho UF Local Lat. Long. Alttude SAFRAS (º S) (º W) (m) 97_98 98_99 99_00 00_01 01_02 BA Barreras (1) 12,09 45, O O O DF Brasíla (2) 15,47 47, O O O O GO Goanésa (3) 15, O O Goâna (4) 16,4 49, O O O O Itumbara (5) 18,25 49, O O O O Porangatu (6) 13,27 49,1 396 O O O O Ro Verde (7) 17,48 50, O O MS Campo Grande (8) 20,26 54, O O MG Capnópols (9) 18,43 49, O O O O Janaúba (10) 15,47 43, O Lavras (11) 21, O O O O Paracatu (12) 17,13 46, O O Patos de Mnas (13) 18,31 46, O O O O Sete Lagoas (14) 19,28 44, O O O O Uberlânda (15) 18,55 48, O O O O Vçosa (16) 21,02 42, O O O O SP Cravnhos (17) 21,01 47, O O O Guaíra (18) 20,33 47, O O O O Lmera (19) 22,37 47, O O O O Mandur (20) 23,02 49,1 590 O O O O Praccaba (21) 22,43 47, O O O O PR Cascavel (22) 24,56 53, O O O O Londrna (23) 23,19 51, O O O Palotna (24) 24,18 53, O

116 El nño Osclação Sul (ENOS) na regão Centro-Sul do Brasl Conforme destacado no tópco 2.1.4, a ocorrênca do fenômeno El Nño, bem como de seu oposto, o fenômeno La Nña, ambos ndcados pelo Índce de Osclação Sul (Fgura 9), resulta em alterações marcantes das condções atmosfércas em extensas regões da Terra (Fgura 11). Essas ocorrêncas têm susctando estudos procurando relaconar as varações do Índce de Osclação Sul (IOS) às condções atmosfércas, no ntuto da prevsão clmátca em períodos análogos, bem como das possíves mplcações sobre o setor agrícola, notadamente a prevsão do rendmento e da produção agrícolas em uma determnada regão. O estabelecmento da relação entre o El Nño Osclação Sul (ENOS) e as condções atmosfércas tem sdo bem-suceddo em algumas regões da Terra, especalmente na Austrála (MAIA; MAINKE, 2006; MEINKE; HAMMER, 1997), ou mesmo na regão Nordeste do Brasl (MOURA, 1994; ALVES; REPELLI, 1992). Contudo, como atestam as ctações de Santos (1993), em outras regões os efetos do ENOS sofrem nterações com outras condconantes atmosfércas ctadas por Cruz (2001), o que mplca que esse fenômeno parece não ser fator determnante no clma dessas regões, prejudcando prevsões clmátcas com base no ENOS. Algumas ctações de Insttuto de Pesqusas Espacas (2005a), além de Kayano e Moura (1986), Kayano e Kousky (1992), Kousky e Cavalcant (1984) e Rao Hada (1990), ndcam que o efeto do fenômeno El Nño Osclação Sul está relaconado ao aumento das chuvas, fato não verfcado consstentemente na zona tropcal da regão Centro-Sul do Brasl. Consderando que o regme de chuvas local pode ser nfluencado pelo fenômeno El Nño Osclação Sul, neste trabalho verfcou-se a consstênca entre suas varações e a dos regmes de chuvas nos locas ndcados na Fgura 14. As dstrbuções freqüentemente são apresentadas como funções de dstrbução cumulatvas, ou como a probabldade de exceder essas funções, de modo a representar a nformação probablístca de uma sére temporal. Para a avalação da habldade de prevsão, uma hpótese estatístca serve a dos propóstos: ) estabelecer sgnfcânca para ajudar na determnação das lgações causas entre sstemas de classfcação e a quantdade de prevsão; e ) quantfcar a ntensdade do snal no sstema de prevsão, consderando como ntensdade do snal a contrbução do sstema de classfcação para a varabldade global da varável de resposta, a exemplo de parâmetros atmosfércos (MAIA; MEINKE, 2006).

117 115 Város são os procedmentos estatístcos para quantfcar a ntensdade do snal que surge das dferentes classes das funções de dstrbução. Testes paramétrcos requerem suposções sobre a natureza da dstrbução de cada estrato; assm, devem ser realzadas análses exploratóras para verfcar se tas suposções foram voladas. Os procedmentos não-paramétrcos têm a vantagem de não exgr conhecmento anteror sobre a natureza da dstrbução; deste modo, para quantfcar o efeto de segregação global é necessáro apenas testar a hpótese nula de que a dstrbução condconal orgnou-se da mesma população que a dstrbução ncondconal (CAMPOS, 1983). Mutos são os procedmentos para se testar tal hpótese, destacando-se o teste de Kruskul- Walls, o qual pode ser usado tanto para dados agrupados quanto para dados ndvduas. Nos dados agrupados não há restrção quanto ao número nem ao valor das classes, pos o teste é baseado no módulo da maor dferença entre a varável observada e a medana do conjunto, o que evta a cumulatvdade de erros (CAMPOS, 1983). Uma questão fundamental na aplcação desses testes é a escolha arbtrára da sgnfcação; assm, Ma et al. (2006) e Maa, Menke e Lennox (2005) sugerem a quantfcação da ntensdade do snal do sstema de prevsão, a exemplo de valores p assocados à estatístca do teste correspondente. O valor p vara de 0 a 1, sendo que baxos valores p ndcam alta ntensdade do snal. Nesse caso, empregando-se o teste de Kruskul-Walls dsponível no sstema estatístco SAS (SAS, 1998), foram determnadas as ntensdades dos snas, expressas pelo valor p, entre as precptações pluvas locas e as varações do ENOS. Conforme proposto por Maa, Menke e Lennox (2005), foram consderados snas altamente sgnfcatvos aqueles em que o valor p era menor ou gual a 0,10, sgnfcatvos aqueles em que o valor p varou entre 0,11 e 0,21, muto pouco sgnfcatvos aqueles em que o valor p varou entre 0,21 e 0,50 e não sgnfcatvos aqueles cujo valor p fo maor que 0,50. Foram levadas em consderação as precptações pluvas acumuladas mensas entre os anos de 1961 e fornecdas pelo Insttuto Naconal de Meteorologa (INMET) nos locas ndcados na Fgura 14 - e, para o fenômeno El Nño Osclação Sul (ENOS), foram computadas as classes apresentadas na Tabela 4. Para tanto, foram acatadas as dferenças médas trmestras das temperaturas sobre a superfíce do Oceano na regão entre as lattudes 5ºN e 5ºS e as longtudes 120ºW e 170ºW, denomnada regão El Nño 3.4, dsponíves em Natonal Weather Servce (2005). Portanto, o índce para o mês de Janero fo composto da méda entre as dferenças

118 116 verfcadas nos meses de Dezembro a Feverero, e assm sucessvamente. Esse procedmento de médas móves é recomendável em razão do lapso do período de ocorrênca do fenômeno ENOS e seu efeto na atmosfera. Dada a exgüdade de nformações sobre o regme de chuvas mensal, 40 anos, os índces das dferenças de temperatura dsponíves em Natonal Weather Servce (2005) foram agrupados em três classes: ) La Nña (LN), quando o índce era menor que - 0,5 ºC, ) Neutro, quando o índce estava entre -0,5 e 0,5 ºC, e ) El Nño (EN), quando o índce era maor 0,5 (Tabela 4). Após a determnação do valor p para os dferentes locas entre os meses de Janero a Dezembro, foram seleconados aqueles nferores a 0,20, ndcando os meses em cada localdade consderada na qual o fenômeno El Nño Osclação Sul (ENOS) apresenta alguma relação com a dstrbução de chuvas. A segur, para os meses e locas com valor p nferor a 0,20, foram determnadas as dferenças absolutas entre a precptação pluval mensal acumulada e a medana das precptações pluvas mensas acumuladas entre 1960 e 2000, sendo o quocente entre a dferença e a medana mensal denomnado dferença relatva da medana. Embora as varações no regme de chuvas de um dado local em função do Índce de Osclação Sul (IOS) sejam conseqüênca de város fatores, notadamente a localzação geográfca, para efeto de análse consderou-se relação dreta entre o IOS e a varação na precptação pluval local. Assm, com o objetvo de caracterzar a varação sazonal da precptação pluval e, conseqüentemente, a exstênca de regmes pluvométrcos dstntos, foram relaconadas às classes ENSO as dferenças relatvas da medana, admtndo-se que em anos de El Nño ou de La Nña o desvo da precptação pluval pode ser postvo ou negatvo ndstntamente em função da localzação geográfca, enquanto em nos anos neutros é nulo. Com base nos valores p, nas dferenças relatvas das medanas e nas relações entre as freqüêncas das dferenças relatvas das medanas e as classes El Nño Osclação Sul (ENSO) foram dscutdas as mplcações do fenômeno ENSO sobre o clma local, bem como a possbldade da prevsão dára do clma local, levando-se em conta séres hstórcas de precptação e as varações no Índce de Osclação Sul.

119 117 Tabela 4 Classfcação mensal dos fenômenos El Nño (EN), La Nña (LN) e neutros (Neutro) entre os anos de 1960 e 2000 (contnua) Ano DJF JFM FMA MAM AMJ MJJ JJA JAS ASO SON OND NDJ 1960 Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro 1961 Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro LN LN Neutro Neutro 1962 Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro LN LN LN 1963 LN Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro EN EN EN EN EN EN 1964 EN Neutro Neutro Neutro LN LN LN LN LN LN LN LN 1965 LN Neutro Neutro Neutro Neutro EN EN EN EN EN EN EN 1966 EN EN EN EN Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro 1967 Neutro Neutro LN Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro LN 1968 LN LN LN LN Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro EN EN 1969 EN EN EN EN EN Neutro Neutro Neutro EN EN EN EN 1970 EN Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro LN LN LN LN LN LN 1971 LN LN LN LN LN LN LN LN LN LN LN LN 1972 LN Neutro Neutro Neutro EN EN EN EN EN EN EN EN 1973 EN EN EN Neutro Neutro LN LN LN LN LN LN LN 1974 LN LN LN LN LN LN Neutro Neutro Neutro LN LN LN 1975 LN LN LN LN LN LN LN LN LN LN LN LN 1976 LN LN LN LN Neutro Neutro Neutro Neutro EN EN EN EN 1977 EN EN Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro EN EN EN EN 1978 EN Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro 1979 Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro EN EN 1980 EN Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro 1981 Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro 1982 Neutro Neutro Neutro Neutro EN EN EN EN EN EN EN EN

120 118 Tabela 4 Classfcação mensal dos fenômenos El Nño (EN), La Nña (LN) e neutros (Neutro) entre os anos de 1960 e 2000 (conclusão) Ano DJF JFM FMA MAM AMJ MJJ JJA JAS ASO SON OND NDJ 1983 EN EN EN EN EN EN Neutro Neutro Neutro LN LN LN 1984 Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro LN LN LN 1985 LN LN LN LN LN Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro 1986 Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro EN EN EN EN EN 1987 EN EN EN EN EN EN EN EN EN EN EN EN 1988 EN EN Neutro Neutro LN LN LN LN LN LN LN LN 1989 LN LN LN LN LN Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro 1987 EN EN EN EN EN EN EN EN EN EN EN EN 1988 EN EN Neutro Neutro LN LN LN LN LN LN LN LN 1989 LN LN LN LN LN Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro 1990 Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro 1991 EN Neutro Neutro Neutro EN EN EN EN EN EN EN EN 1992 EN EN EN EN EN EN Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro 1993 Neutro Neutro EN EN EN EN EN Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro 1994 Neutro Neutro Neutro EN EN EN EN EN EN EM EN EN 1995 EN EN EN Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro LN LN LN 1996 LN LN Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro Neutro 1997 Neutro Neutro Neutro Neutro EN EN EN EN EN EM EN EN 1998 EN EN EN EN Neutro Neutro LN LN LN LN LN LN 1999 LN LN LN LN LN LN LN LN LN LN LN LN 2000 LN LN LN LN LN LN Neutro Neutro Neutro Neutro LN LN Fonte: Natonal Weather Servce (2005).

121 Parâmetros clmátcos prevstos pelo modelo Eta Conforme destacado no tópco 2.1.5, o modelo Eta orgnalmente proposto sofreu alterações, destacando-se aí a prevsão de nuvens (ZHAO; BLACK; BALDWIN, 1997) e a substtução da topografa de 10", aproxmadamente 20 km, por dados de elevação regularmente espaçados a cada 30", aproxmadamente um klometro, o que, a prncípo, permte prevsões de parâmetros atmosfércos mas acuradas em um período maor que dez das. Além dos parâmetros nternos ao modelo alterados pelos pesqusadores do Centro de Prevsão de Tempo e Estudos Clmátcos (CPTEC), consderou-se o período de 90 das para ncalzação do modelo, o qual realzou prevsões para o período entre as 12:00 horas do da 15 de Junho de 1997 até às 12:00 do da 15 de Abrl de A condção ncal para o Eta fo provenente do Natonal Centers for Envronmental Predcton (NCEP) e as condções de contorno lateral, atualzadas a cada 6 horas, das prevsões do modelo global do CPTEC (MESINGER, THOMAS; WARD, 1990). As prevsões foram realzadas para 38 camadas vertcas, no domíno compreenddo entre as coordenadas geográfcas 5ºS a 30ºS e 40ºW a 60ºW e dspostas em uma grade regular com resolução de 40 km. Anda, as prevsões foram realzadas com 30, 60, 90 e 120 das de antecedênca, ou seja, para a prmera prevsão, as 12:00 horas do da 16 de Julho de 1997, foram realzadas quatro prevsões contadas a partr das 12:00 horas dos das 16 de Junho de 1997, 17 de Mao de 1997, 17 de Abrl de 1997 e 18 de Março de 1997, respectvamente. O pós-processamento dos valores, ou seja, o tratamento e a espacalzação do conjunto de dados, fo realzada com emprego do sstema computaconal Grd Analyss and Dsplay System (IGS, 2005), sendo seleconados os parâmetros atmosfércos de precptação pluval (Precptação pluval, mm), umdade relatva do ar (UR, %), radação ncdente (Rad, W.m -2 ), temperatura do ar (TempAr, K) e temperatura na superfíce do solo (TempSuper, K) prevstos nas células correspondentes às coordenadas geográfcas dos locas apresentados na Tabela 3. As undades de radação e temperatura foram convertdas para J.m -2.s -1 e graus Celsus por: ) W.m -2 = J.m -2.s -1 e ) ºC = K - 273,15. Como o modelo Eta gera parâmetros atmosfércos a ntervalos de ses horas, com emprego do sstema estatístco SAS (SAS, 1998) foram somadas as quatro estmatvas de precptações pluvas e radações dáras para a obtenção da precptação pluval e a radação dáras estmadas, respectvamente. Para a umdade relatva do ar consderou-se a méda das estmatvas às 0:00,

122 120 6:00, 12:00 e 18:00, enquanto que para as temperaturas do ar e da superfíce do solo foram tdas em conta as maores e menores estmatvas dáras como as temperaturas máxma e mínma, respectvamente. Para a verfcação da acuráca dos parâmetros clmátcos estmados pelo modelo Eta, os valores estmados de radação ncdente, precptação pluval, temperaturas máxma e mínma do ar e da superfíce do solo, além da umdade relatva do ar, foram comparados aos respectvos valores meddos pelo Centro Naconal de Pesqusa de Mlho e Sorgo (CNPMS), o Centro Naconal de Arroz e Fejão (CNPAF), ambos da Empresa Braslera de Pesqusa Agropecuára (Embrapa), pela Escola Superor de Agrcultura Luz de Queroz (ESALQ), pelo Insttuto Agronômco de Campnas (IAC), o Insttuto Naconal de Meteorologa (INMET), o Sstema Meteorológco de Goás (SIMEGO), o Sstema Meteorológco do Paraná (SIMEPAR), a Unversdade Federal de Lavras (UFLA) e a Unversdade Federal de Vçosa (UFV), apresentados na Tabela 5. A comparação deal entre os parâmetros atmosfércos estmados e os meddos requer a obtenção de váras estmatvas dos parâmetros atmosfércos, o que permtra estmar a probabldade de acerto das prevsões geradas pelo modelo Eta. Entretanto, a geração para um ano de um conjunto de parâmetros atmosfércos compreendendo radação ncdente, precptação pluval, temperatura do ar, temperatura da superfíce do solo e umdade relatva do ar demandou, aproxmadamente, 96 horas de processamento nos supercomputadores do Centro de Prevsão de Tempo e Estudos Clmátcos (CPTEC) do Insttuto de Pesqusas Espacas (INPE), o que nvablzou a obtenção de repetções das prevsões geradas pelo Eta e, conseqüentemente, tratamento estatístco adequado aos resultados. Calculou-se a medana e a ampltude das varações em relação à méda para o conjunto de meddas e prevsões entre os das 16 de Julho de 1997 e 15 de Junho de 2002 como análse exploratóra das prevsões geradas pelo modelo Eta. Também fo calculada a razão entre os valores prevstos pelo Eta e os respectvos valores meddos entre os das 16 de Julho de 1997 e 15 de Junho de 2002, denomnada dferença relatva entre os valores estmados e os meddos. Para tanto foram calculadas as dferenças relatvas entre os valores dáros dos parâmetros atmosfércos prevstos pelo modelo Eta com 30, 60, 90 e 120 das de antecedênca em relação aos respectvos valores meddos nos locas ndcados na Tabela 3,

123 121 determnando-se assm a acuráca dessas prevsões clmátcas com até 120 das de antecedênca, em ntervalos regulares de 30 das. Em razão da carênca de crtéros para classfcação da precsão das prevsões de parâmetros atmosfércos comentada por Maa et al. (2006), Maa e Menke (2006), Maa, Menke e Lennox (2005) e Mesnger (2000), as dferenças relatvas foram, arbtraramente, agrupadas em: ) subestmadas, aquelas com valores nferores à 0,69; ) pouco subestmadas, aquelas com valores entre 0,70 a 0,89; ) não sgnfcatvas, aquelas com valores entre 0,90 e 1,09; v) pouco superestmadas, aquelas com valores entre 1,10 e 1,29; e v) superestmadas, aquelas com valores maores que 1,30. Consderando que as dferenças relatvas dáras apresentaram valores elevados, que o objetvo prncpal desse trabalho é a utlzação da prevsão clmátca do modelo Eta para estmatva do rendmento de grãos de mlho e que, segundo Agrtempo (2005), Asss (2204), Duarte e Paternan (2000), Fancell e Dourado Neto (2000) e Magalhães e Pava (1993), a cultura de mlho suporta períodos de estagem de dez das, de modo semelhante à dferença relatva dára, calculou-se a dferença relatva entre a méda móvel com ntervalo de cnco das para os valores meddos e os respectvos valores médos dos parâmetros clmátcos estmados pelo modelo Eta. Nos locas em que não se dspunha de meddas de radação, esta fo estmada pelo conjunto de equações (1) a (6), apresentadas a segur. Segundo Vanello e Alves (2000), é possível estmar o fotoperíodo dáro (FotDa, hora) pela eq. (1), o qual depende da declnação solar local (δ, º), apresentada na eq. (2), em um dado da do calendáro Julano varando entre um e 365 e uma dada lattude (Lat, ºS). Rad é a conversão do ângulo em radanos para graus, ou seja, é gual à razão entre a constante π e FotDa 24 = * ArcCos[ Tan( Lat * Rad) * Tan( δ * Rad)] π (1) 360 δ = 23,45 * Sen * (284 + ) * Rad 365 (2) A partr do fotoperíodo (FotDa, hora), de um dado da no calendáro Julano, é possível estmar o ângulo horáro do sol poente (WPoente, º) por: 3 π Rad = 180

124 15* FotDa WPoente = (3) 2 O total de radação ncdente sobre um determnado local (Q 0, J.cm -2.da -1 ) em um da do calendáro Julano é estmada por Q0 = 37,586 * Dr * δ + Cos( Lat * Rad) * Sen( WPoente * Rad) ( QPoente * Sen( Lat * Rad) * Sen( * Rad ) em função da dstânca relatva da terra ao sol (Dr ), a qual vara segundo o da do calendáro Julano e é estmada pela eq. (5). 2π * Dr = 1 + 0,033* Cos (5) 365 Consderando a nsolação (Insolação, horas) desse da, a radação lquda ncdente em um dado local (Rs, J.cm-2.da -1 ), pode ser estmada pela eq. (6). 2 * Insolacao Rs = + Q0 * 0,29 * Cos( Lat * Rad) (6) FotDa Em razão da mpossbldade de medção em todos os locas, a temperatura da superfíce do solo e a radação estmadas pelo Eta não foram avaladas, assm como a umdade relatva do ar em razão do volume de trabalho para o processamento dos dados e a exgüdade de tempo. Em Porangatu, Estado de Goás, a sére dos parâmetros dáros requerdos (nsolação, precptação pluval, temperatura do ar e umdade relatva do ar) teve níco no da 1 de Julho de 1999; em Janaúba, Estado de Mnas Geras, a sére de fo nterrompda entre os das 1º de Agosto de 1998 a 30 de Novembro de 1998, mplcando que nos períodos faltantes não fo realzada análse de acuráca do modelo Eta nesses locas (4)

125 123 Tabela 5 Dsponbldade, segundo os 24 locas consderados da Regão Centro-Sul, dos parâmetros clmátcos meddos de radação (Rad, J.m -2.s -1 ), precptação pluval (Prec, mm), temperaturas máxma e mínma do ar (TAr, ºC) e da superfíce do solo (TSup, ºC), umdade relatva do ar (UR, %) e nsttuções responsáves pela medção UF Local Parâmetros clmátcos Insttução Rad Prec TAr TSup UR BA Barreras O O O O INMET DF Brasíla O O O O INMET GO Goanésa O O O INMET Goâna O O O O CNPAF Itumbara O O O INMET Porangatu* O O O SIMEGO Ro Verde O O O O INMET MS Campo Grande O O O O INMET MG Capnópols O O O INMET Vçosa O O O UFV Janaúba** O O O INMET Lavras O O O UFLA Patos de Mnas O O O INMET Paracatu O O O INMET Sete Lagoas O O O CNPMS Uberlânda O O O INMET SP Guaíra O O O IAC Cravnhos O O O IAC Lmera O O O IAC Mandur O O O IAC Praccaba O O O O ESALQ PR Cascavel O O O O O SIMEPAR Londrna O O O O O SIMEPAR Palotna O O O O O SIMEPAR * Meddas dsponíves após 1/7/1999. ** Meddas ausentes entre 1/8/1998 a 30/11/1998.

126 Modelo de Cultura para mlho A produção dos vegetas depende de fatores bótcos e abótcos da oferta ambental; assm, modelos de estmatva da produção vegetal devem prmaramente consderar a produção bológca máxma, denomnada produção em kg.ha -1, aplcando a segur as restrções referentes aos fatores da oferta ambental, a exemplo da dsponbldade hídrca e/ou nutrconal, para a estmatva da produção atual das partes de nteresse econômco, denomnada rendmento em kg.ha -1 (GIFFORD; EVANS, 1981). No caso do mlho, por tratar-se de planta C4 com reduzda sensbldade ao fotoperíodo, os prncpas determnantes abótcos da produtvdade são a radação e a temperatura, além das dsponbldades de nutrentes, CO 2 e água (VIEIRA JUNIOR, 1999). Segundo Vera Junor (1999), consderando que a varação do teor de CO 2 na atmosfera é nsgnfcante à varação da produção da planta, é possível desconsderá-lo nos modelos de cultura. Quanto à dsponbldade de água e de nutrentes, deve ser computada a produção da planta e a posteror aplcação de coefcentes de restrção, sendo, no caso da água, aplcado na estmatva da produção de fotoassmlados. A partr do exposto e tomando-se por base um modelo de cultura apresentado por Dressen e Konjn (1992), para a estmatva da produção da planta de mlho foram consderados: ) parâmetros geográfcos de lattude e alttude do local; ) parâmetros meteorológcos dáros das temperaturas máxma (T Max, ºC) e mínma (T Mn, ºC) e da radação líqüda (Rad, J.m -2.da -1 ); ) parâmetros fsológcos da planta de mlho, apresentados na Tabela 7; e o v) Desenvolvmento Relatvo da Planta, apresentado na Tabela 8. Para a estmatva do coefcente de restrção hídrco dáro (kh ), além dos fatores atmosfércos ctados, foram consderados a precptação pluval dára (Prec, cm.da -1 ) e a umdade relatva do ar (UR ), além dos teores de area (Area, %), slte (Slte, %), argla (Argla, %) e carbono (Carbono, %) presentes no solo. Com o propósto de facltar as estmatvas necessáras, foram desenvolvdos algortmos no sstema computaconal Vsual Basc, versão 6.0, dvddos nos seguntes módulos: ) dados e estmatva dos parâmetros referentes ao solo; ) dados e estmatva dos parâmetros clmátcos; ) dados e estmatva dos parâmetros da planta; v) estmatva dos desenvolvmentos relatvos da cultura; v) estmatva da produção e do rendmento de grãos; e v) estmatva do coefcente hídrco, descrtos nos tópcos a segur.

127 Dados e estmatva dos parâmetros referentes ao solo Do ponto de vsta agronômco, o solo pode ser caracterzado através de sua classe pedológca, de análses de perfs, físcas e de fertldade; entretanto, para a produção vegetal, o solo, dentre os fatores abótcos, é mportante para a nutrção e o suprmento hídrco da cultura. Para o suprmento hídrco, é precso levar em conta que o solo é composto das fases sólda, líqüda e gasosa; é necessáro anda conhecer algumas das propredades físcas do solo, destacando-se a densdade global ou aparente, a capacdade de campo, o ponto de murcha permanente e a curva característca de retenção de água. Outros parâmetros, não menos mportantes e que determnam as propredades físcas ctadas, são a textura, a densdade da fração sólda, a condutvdade hdráulca saturada, a taxa de nfltração básca e a porosdade total. Esses parâmetros, em conjunto, determnam o potencal da água no solo, ou seja, o estado de energa da água no solo que, conseqüentemente nterferndo no estado de energa da água na planta, governa todos os processos de transporte de água no sstema solo planta atmosfera (COUTO; SANS, 2002). Uma forma usual de representação das característcas físco-hídrcas de um solo é a curva característca de retenção de umdade, ou curva de retenção de água, a qual relacona o conteúdo volumétrco de água (Ө, cm 3.cm -3 ) e o potencal matrcal (ψ, cm) do solo. Como o própro nome ndca, a curva é típca para cada solo, varando de acordo com a classe textural, o conteúdo de matéra orgânca e o grau de compactação, entre outras propredades físcas. Em geral, a curva característca é determnada em laboratóro, de preferênca em amostras não deformadas (COUTO; SANS, 2002); entretanto, Tomasella e Hodnett (2205) propuseram e valdaram com sucesso algumas equações matemátcas, conhecdas como Equações de Pedotransferênca, e que foram adotadas nesta tese, para a estmatva da umdade (Ө, cm 3.cm -3 ) em solos tropcas submetdos às tensões de zero, ses, 10, 33, 100 e 1500 centímetros, levando em conta algumas propredades físcas do solo. Para tanto, são consderados os teores no solo das frações de area grossa (AG, %), area fna (AF, %), slte (S, %), argla (Ar, %), carbono da matéra orgânca (CO, g.kg -1 ). Também podem ser consderadas a densdade global (DG, g.cm -3 ) e a umdade equvalente (UE, cm 3.cm -3 ) do solo, entendendo-se por umdade equvalente o teor de água retdo em solo submetdo à tensão de 33 centímetros. Tomasella e Hodnett (2205) observam o segunte conjunto de equações prmáras:

128 126 no 2 = -1, , * AG (7) no 3 = -1, ,075148* AF (8) no 4 = -1, , *S (9) no 5 = -2, , * Ar (10) no 6 = -1, ,10777* CO (11) no 7 = -2, ,15801* UE (12) no 8 = -5, ,40172* DG (13) quando se dspõe de todos os parâmetros ctados, as umdades no solo para as tensões, em módulo, de zero (Ө 0, cm 3.cm -3 ), ses (Ө 6, cm 3.cm -3 ), 10 (Ө 10, cm 3.cm -3 ), 33 (Ө 33, cm 3.cm -3 ), 100 (Ө 100, cm 3.cm -3 ) e 1500 (Ө 1500, cm 3.cm -3 ) centímetros podem ser estmadas pelas equações (14) a (26) apresentadas a segur. Potencal 0 cm 2 2 no 16 = 0, * no2 + 0, * no2-0, * no6-0,879032* no8-0, * no 2* no6 * no8 + 0, * no6* no8 2 (14) θ 0 = 0, ,090768* no16 (15) Potencal -6 cm no 17 = -0,223117* no2 + 0, * no4 + 0,191354* no5 + 0,75372* no7 + 0,31307 * no8 (16) 2 no 18 = 0, * no * no * no17 * no , * no 6* no8 + 0, * no6 2 * no8-0, * no8 2 + (17) + 2 0, * no 6 * no8 + 0, * no 8 3 θ 6 = 0, ,117541* no18 (18) Potencal -10 cm 2 no 19 = 0, ,118246* no4 + 1,09683* no7-0,139422* no7 + 0, * no , * no 7 * no8-0,112962* no8-0, * no7 * no 8 2 (19) θ = 0, ,119056* 19 (20) 10 no

129 127 Potencal -33 cm 2 3 no 20 = 0, ,32453* no7-0,089556* no7-0, * no7 + 0,45464* no , * no7 * no8-0,134699* no7 2 * no8-0, * no8 2 - (21) 2-0,118029* no 7 * no8-0, * no 8 3 θ = 0, , * 20 (22) 33 no Potencal -100 cm 2 no 21 = 0, ,27453* no7-0, * no7 + 0,033513* no6 * no , * no 7 + 0,389674* no8 + 0, * no7 * no8 - (23) 2-0, * no 7 * no8-0,029034* no7 * no 8 2 Potencal cm θ = 0, , * 21 (24) 100 no no 22 = 0, ,433151* no5-0,180373* no ,00687 * no ,248218* no 5* no7-0,117501* no7-0,157386* no5* no , * no 7 + 0,512979* no8-0, * no5* no , * no 5 * no8 + 0,221942* no7 * no8-0,11294* no5* no7 * no8 - (25) 2-0, * no 7 * no8-0, * no5* no ,104591* no 7 * no8-0, * no 8 3 θ = 0, , * 22 (26) 1500 no Quando não se dspõe da umdade equvalente, as umdades no solo para as tensões ctadas podem ser estmadas pelas equações (27) a (42) apresentadas a segur. Potencal 0 cm no 16 = - 0,163987* no2 + 0, * no2 2-0, * no6-0, * no 2* no6 * no8 + 0, * no6* no8 2-0,879032* no8-2 (27) θ 0 = 0, ,090768* no16 (28)

130 128 Potencal -6 cm 2 no 17 = 0, ,623044* no4-0, * no4 + 0,829515* no ,080859* no 4* no5 + 0,045491* no4 * no5 + 0,139198* no4 * no , * no 5 + 0,24593* no8-0,153899* no4 * no8 + 0,052458* no5* no8-2 - (29) 2 2-0, * no 5 * no8-0,160859* no4* no8-0, * no 8 3 no 18 = 0,808233* no17-0,148821* no2 + 0,105914* no6 + 0, * no2* no , * no6 2-0, * no6 3 (30) θ 6 = 0, ,117541* no18 (31) Potencal -10 cm 3 no 19 = 0, ,623963* no4-0, * no4 + 0,822419* no , * no 4 * no5 + 0,168859* no4* no5-0, * no ,169307* no 8-0,162523* no4 * no8-0, * no (32) 2-0,169365* no 4* no8-0,049565* no 8 3 θ = 0, ,119056* 19 (33) 10 no Potencal -33 cm 3 no 20 = 0, ,637038* no4-0, * no4 + 0,906256* no ,028374* no 4 * no5 + 0,108142* no4 * no5-0, * no ,189488* no 8-0,157179* no4 * no8 + 0, * no5* no8-3 + (34) 2 2-0, * no 8-0,197645* no4* no8-0, * no 8 3 no 21 = 0, ,996313* no20-0, * no20* no6 + 0,10759* no6 + 0, * no6 2 * no8 2 + (35) θ = 0, , * 21 (36) 33 no

131 129 Potencal -100 cm 2 no 22 = 0, ,74016* no2-0,149751* no2 + 0,10227 * no2 3-0,437498* no ,223728* no 4-0,360038* no2* no4 + 0,274728* no2 2-0,180613* no 4 + 0, * no4 3 2 * no4 - (37) no 23 = 0,987006* no22-0, * no22 * no6 + 0,104185* no6-0, * no 6* no8 + 0, * no6 2 * no8-0, * no8 2 2 (38) θ = 0, , * 23 (39) 100 no Potencal cm 2 3 no 24 = 0, ,729333* no2-0,140788* no2 + 0, * no2-0,45971* no , * no3 2-0, * no2 * no3 2-0, * no3-0,358476* no 2* no4 + 0,304408* no2 2 3 * no ,425486* no4 - (40) - 0, * no 3 2 * no4-0,17904* no4 2 2 no 25 = - 0, ,06653* no24 + 0,132195* no24-0, * no24 * no ,161907* no 6 2-0, * no , * no8 + (41) + 0,116741* no 24* no8 + 0, * no6 2 * no8 θ = 0, , * 25 (42) 1500 no Quando não se dspõe da densdade global e da umdade equvalente, as umdades no solo para as tensões de zero (Ө 0, cm 3.cm -3 ), ses (Ө 6, cm 3.cm -3 ), 10 (Ө 10, cm 3.cm -3 ), 33 (Ө 33, cm 3.cm -3 ), 100 (Ө 100, cm 3.cm -3 ) e 1500 (Ө 1500, cm 3.cm -3 ) centímetros podem ser estmadas pelas equações (43) a (56) apresentadas a segur. Potencal 0 cm no 17 = - 0, ,691511* no2 + 0,205729* no2 2-0,582763* no ,244219* no 2* no3 + 0, * no3 + 0,132042* no2* no 3 2 (43)

132 130 no 16 = 0, ,997436* no17-0, * no17 2-0,206933* no , * no , * no ,22419* no , * no 17 * no6-0,227696* no17 * no6-0,106788* no4* no6 + (44) 2 + 0,128084* no 17 * no4* no6 + 0, * no4 * no6-0, * no6 2-0, * no 4* no6 + 0, * no θ 0 = 0, ,090768* no16 (45) Potencal -6 cm 2 no 18 = 0, ,633668* no2-0,178281* no2 + 0, * no2 3-0,384329* no ,05882* no2* no 3 2-0,166838* no4-0,258092* no2* no , * no 2 * no4-0,19148* no4 + 0, * no2* no4 2 + (46) + 2 0, * no 3* no4 + 0, * no 4 3 no 19 = 0,942818* no18 + 0,110244* no6-0,109711* no5* no , * no6-0, * no 6 3 (47) θ 6 = 0, ,117541* no19 (48) Potencal -10 cm 2 3 no 20 = 0,508845* no4 + 0,778549* no5 + 0,150528* no4* no5-0, * no5 (49) θ = 0, ,119056* 20 (50) 10 no Potencal -33 cm 2 3 no 21 = 0,418708* no4-0, * no4 + 0, * no4 + 0,798313* no , * no 4 * no5 + 0, * no4 * no5-0, * no5 3 (51) 2 0,122939* no 5* no6 + 0,104464* no6-0, * no 6 3 θ = 0, , * 21 (52) 33 no

133 131 Potencal -100 cm 2 no 22 = 0, ,740016* no2-0,149751* no2 + 0,10227 * no2 3-0,437498* no ,223728* no 4-0,360038* no2* no4 + 0,274728* no2 2 * no4 - (53) 2-0,180613* no 4 + 0, * no 4 3 θ = 0, , * 22 (54) 100 no Potencal cm 2 3 no 23 = 0,254819* no4-0, * no4 + 0, * no4 + 0,856015* no , * no 4* no5 + 0,08497 * 4 * no5 + 0,103934* no4* no5 3-0, * no 5 + 0, * no4* no6-0, * no4 2 2 * no6 - (55) 2 2-0,171539* no 5* no6 + 0,143095* no6-0, * no4* no6-0, * no 6 3 θ = 0, , * 23 (56) 1500 no A partr dessas tensões e umdades é possível determnar a relação funconal que melhor descreve a curva de retenção. Város são os trabalhos que procuram ajustar tal curva, destacandose o de Genuchten (1980), que propõe um modelo matemátco empírco em função do conhecmento desse fenômeno, utlzando como varável ndependente o módulo do potencal mátrco (ψ, cm), e como varável dependente a umdade do solo (Ө, cm 3.cm -3 ). Para a proposção do modelo, Genuchten (1980) assumu que: ) a umdade de saturação (Ө S, cm 3.cm -3 ) de um solo corresponde ao potencal mátrco zero, ) a função é estrtamente decrescente e assíntota ao valor correspondente da umdade resdual (Ө R, cm 3.cm -3 ) e ) não exste ponte de nflexão. Assm, θ θ θ = θ + + ε R s R n [ 1+ ( α * ψ ) ] em que Ө R e Ө S são as umdades (cm 3.cm -3 ), resdual e de saturação, respectvamente, α, m e n são parâmetros empírcos determnados por análse de regressão não-lnear e ε é o -ésmo erro assocado ao -ésmo valor de umdade em base de volume (Ө, cm 3.cm -3 ) correspondente ao -ésmo valor do módulo do potencal mátrco (ψ, cm). Genuchten (1980) observou que, para uma curva quase smétrca em forma de S, a nclnação torna-se zero quando a umdade do solo aproxma-se tanto dos valores de saturação como resdual, ou seja, nesses extremos o gradente é aproxmadamente zero, embora o autor m (57)

134 132 aponte que em alguns solos de textura muto fna uma dmnução sgnfcatva do potencal de água provavelmente resultará em adsorção de água. Tendo-se em mente que esses solos não ocorrem nas áreas de produção de mlho da regão Centro-Sul do Brasl, onde predomnam latossolos e podzos, ou seja, solos de textura méda, é possível nferr a aplcação do modelo de Genuchten (1980) sem maores mplcações de erro na estmatva da umdade dos solos em questão. Assumndo que as umdades resdual (Ө R, cm 3.cm -3 ) e de saturação (Ө S, cm 3.cm -3 ) correspondem aos potencas mátrcos de e zero centímetros, respectvamente, Dourado Neto et al. (1990) propuseram estmar os parâmetros empírcos α, m e n mnmzando a soma dos quadrados dos desvos em relação à umdade. Teorcamente, a condção de mínmo é determnada por: SQD β 1 = m, n = 0 (58) α SQD β 2 = α, n = 0 (59) m SQD β 3 = α, m= 0 (60) n sendo que 2 SQD 2 α 2 SQD 2 m 2 SQD 2 n m, n > 0 (61) α, n > 0 (62) α, m > 0 (63) SQD = k 2 ( θ θ ) (64) = 1 em que SQD é a soma dos quadrados dos erros assocados a estmatva dos k valores de umdade. Dourado Neto et al. (1990) sugerem que os parâmetros sejam estmados pelo método nteratvo de Newton-Rapson pela resolução do sstema de equações gerado pelas expressões (58) a (60):

135 β1 β 2 α j+ 1 α j α α = m β1 β 2 j+ 1 m j m n n β + 1 n 1 β j j 2 n n Os valores são estmados quando: α j+ 1 α j ε α j m j+ 1 m j ε m j n j+ 1 n j ε n j β 3 α β1 β 3 * β m 2 β3 β 3 n sendo que, nesse caso, consderou-se a estmatva dos parâmetros quando o valor dos parâmetros empírcos na (j+1)-ésma e a j-ésma nteração for nferor a No sstema ε α, ε m e ε n são os erros mínmos acetos assocados aos parâmetros empírcos α, m e n, respectvamente, os quas foram ncados com os valores médos (α 0 = 0,1015; m 0 = 0, 5 e n 0 = 2, 5) encontrados por Genuchten (1980). Estmando-se os parâmetros empírcos da equação proposta por Genuchten (1980), é possível calcular as umdades dáras do solo, condção necessára para um modelo de cultura, a partr da varação dára do seu potencal mátrco; entretanto, para se conhecer a dnâmca completa da água no solo, é precso saber suas condutvdades hdráulcas, nformação fundamental para qualquer modelagem do movmento da água no solo. A determnação da condutvdade hdráulca de um solo é tda como problemátca, pos, além de modfcar-se com a umdade, apresenta alta varabldade espacal, tanto em determnações de campo quanto de laboratóro. Esse fato é conseqüênca de que a condutânca dos poros ndvduas é sensível tanto ao seu dâmetro quanto à sua geometra: como o fluxo de água nos poros é proporconal à quarta potênca do seu rao e a área da seção transversal de um poro é proporconal ao quadrado do seu rao, um poro mas longo com a mesma seção transversal de város poros pequenos transmtrá mas água em razão do menor atrto ao longo da parede do poro (RADCLIFFE; RASMUSSEN, 1999). Em geral, a condutvdade hdráulca máxma ocorre no solo saturado, decrescendo segundo a redução da umdade, razão pela qual se expressa a condutvdade hdráulca de um solo em relação à sua condutvdade hdráulca (k0, cm.da -1 ) no ponto de saturação (Өs, cm 3.cm -3 ). Contudo, como a umdade está relaconada dretamente às propredades do solo que regem o potencal mátrco, é possível deduzr sua relação também com esse parâmetro (HURTADO, 133 (65) (66)

136 ). São város os modelos propostos para a estmatva da condutvdade hdráulca de um solo. Mualen (1976) os agrupou em: ) aqueles em que a condutvdade hdráulca relatva é função da saturação efetva, e ) aqueles que consderam a curva de retenção da água no solo. Porém, o autor consderou que a umdade resdual (Ө R, cm 3.cm -3 ) é condção necessára para a estmatva da condutvdade hdráulca relatva em qualquer modelo. Mualen (1976) apresentou um modelo levando em conta que a confguração do poro consste de elementos caplares cujos comprmentos são proporconas aos seus raos, ou seja, um poro mas longo tem uma nfluênca maor, pos, além da seção transversal, o comprmento do poro também é tomado em consderação. Calcado no pressuposto de Mualen (1976), Genuchten (1980) combnou a eq. (57) com a o modelo de Mualen (1976) e, consderando que 1 m = 1 (67) n deduzu que a condutvdade hdráulca relatva de um solo em função da sua umdade (kө, cm.da -1 ) pode ser estmada por 2 1 m = L 0* * 1 1 m kθ k w w (68) em que θ θ R w = (69) θ θ S onde w é a saturação efetva, k0 é a condutvdade hdráulca do solo saturado e L é um parâmetro empírco estmado por Mualen (1976) em 0,5 para a maora dos solos. Uma dfculdade é a nformação de k0 para os dferentes solos, especalmente em se tratando de dferentes sstemas de manejo agrícola, os quas nterferem dretamente com a condutvdade hdráulca do solo. Em razão da dfculdade em se conhecer a condutvdade hdráulca de um solo para a aplcação em modelos de cultura, Rjtema (1969) propôs uma classfcação da condutvdade hdráulca na umdade de saturação (k0, cm.da -1 ), apresentada na Tabela 6, consderando as umdades de resdual (Ө R, cm 3.cm -3 ) e de saturação (Ө S, cm 3.cm -3 ) além da textura do solo. É precso ter em mente os possíves erros nerentes aos valores de k0 propostos por Rjtema (1969) para a utlzação em modelos de cultura; entretanto, em razão da carênca de nformações sobre os solos brasleros, em especal quanto às suas propredades hdráulcas, optou-se por utlzar os valores de k0 apresentados na Tabela 6. R

137 135 Anda quanto à dnâmca da água no solo para um modelo de cultura, também é mportante a nfltração da água no solo, que, segundo Rjtema (1969), é função da nteração entre as forças da gravdade e matrcal. Nesse caso, o autor sugere estmar a taxa de nfltração dára (Infltração, cm.da -1 ) por: θ PG Infltraca o = 0, 5 S0 * 1 * 1 + em que S0 e k Tr são parâmetros empírcos, apresentados na Tabela 6, relatvos à sortvdade e à permeabldade do solo, respectvamente, θ refere-se à umdade em base de volume do solo no - ésmo da e PG refere-se à porosdade global do solo, a qual pode ser obtda pela dferença entre as umdades resdual (θ r, cm 3.cm -3 ) e de saturação(θ s, cm 3.cm -3 ). Rjtema (1969) consdera que os parâmetros S0 e K In (Tabela 6) estão relaconados aos atrbutos físco-hídrcos do solo, portanto, podem ser defndos em função de sua textura e de suas umdades resdual (θ R, cm 3.cm -3 ) e de saturação(θ S, cm 3.cm -3 ). Consderando as observações e reflexões acerca das relações entre as propredades do solo e suas vnculações com a dnâmca da água, empregando-se as eq. (7) a (56), desenvolveu-se algortmo para estmar as umdades em base de volume (Ө, cm 3.cm -3 ) nas tensões de zero,-6,-10, -33, -100 e centímetros a partr da densdade global (DG, cm 3.cm -3 ), da umdade equvalente (UE, cm 3.cm -3 ) e dos teores (%) de area grossa, area fna, slte, argla e carbono orgânco. Em um banco de dados sobre atrbutos dos solos brasleros dsponblzado pela Escola Superor de Agrcultura Luz de Queroz (COOPER et al., 2005), foram seleconados os parâmetros do solo necessáros para os locas cujas coordenadas geográfcas eram próxmas às coordenadas geográfcas dos locas ctados na Tabela 3. Como eram raros os locas em que o banco de dados apresentava a densdade do solo e a umdade equvalente, optou-se por não utlzar esses parâmetros na determnação das funções de pedotransferênca. A partr dos valores de umdade e de potencal mátrco das curvas de pedotransferênca e utlzando-se a metodologa proposta por Dourado Neto et al. (1990), desenvolveu-se outro algortmo para defnção dos parâmetros empírcos da equação proposta por Genuchten (1980), o que possbltou a estmatva dára dos potencas mátrcos dos solos nos locas ctados na Tabela 3, consderando suas varações de umdade dáras. Utlzando-se as eq. (67) a (69) e os parâmetros k0 propostos por Rjtema (1969) e apresentados na Tabela 6, foram desenvolvdos k In (70)

138 algortmos para a estmatva dára da condutvdade hdráulca e da nfltração nos solos dos locas ctados na Tabela Tabela 6 Valores de condutvdade hdráulca em solo saturado (k0, cm.da -1 ), sortvdade (S0, cm.da -0,5 ) e taxa de nfltração (k In, cm.da -1 ) relaconadas à textura (%) e as umdades resdual (θ r, cm 3.cm -3 ) e de saturação (θ s, cm 3.cm -3 ) do solo θ r θ s Textura k0 S0 k In (cm 3.cm -3 ) (cm 3.cm -3 ) (%) (cm.da -1 ) (cm.da -0,5 ) (cm.da -1 ) 0,0001 > 0,00001 a < 0,05 0,80 Independe 5,30 1,86 1,86 < 0,80 Independe 23,50 19,05 16,51 0,55 0,45 a < 0,55 Area fna > 20 Slte > 2*Argla Argla < 20 Slte 50 Argla 10 Argla 30 12,00 17,57 9,36 6,50 14,46 5,32 Nenhum anteror 5,00 11,73 3,97 Area 70 Area 90 Area grossa 25 26,50 19,20 30,33 Nenhum anteror 14,50 13,05 8,88 Area 85 Area grossa ,0 50,16 119,23 0,30 a < 0,45 Area 85 Area fna 50 50,00 21,44 17,80 Nenhum anteror 8,00 12,00 8,00 0,05 a < 0,09 1,50 19,05 16,51 0,09 a < 0,10 0,98 4,70 0,76 0,01 a < 0,14 3,50 10,74 2,66 0,14 a < 0,20 1,30 3,98 0,80 Fonte: Rjtema (1969) e Veereken, Maes, Feyen e Darus (1976).

139 Dados e estmatva dos parâmetros clmátcos Para a estmatva da produção de uma planta, o prncpal processo a ser consderado é a assmlação, ou seja, a absorção e posteror redução do CO 2 atmosférco em fotoassmlado, desenvolvmento que depende, entre outros fatores, da radação e da temperatura (TAIZ; ZEIGER, 2004), por sua vez dependentes da duração do fotoperíodo dáro (FotDa, horas). Segundo Vanello e Alves (2000), a partr do fotoperíodo (FotDa, hora) de um dado da no calendáro Julano, estmado pela eq. (1), é possível estmar o horáro do sol nascente (Nascente, hora) e do sol poente (Poente, hora) por: Nascente FotDa = 12 (71) 2 FotDa Poente = 12 + (72) 2 Consderando que a assmlação é dependente da temperatura, Dressen e Konjn (1992) propõem a temperatura em 24 horas (T 24, ºC), a qual pode ser estmada em função do fotoperíodo (Da, hora) e das temperaturas durna (T Da, ºC) e noturna (T Note, ºC) de um dado da do calendáro Julano, conforme eq. (73). T 24 TDa * FotDa * TNote *(24 FotDa ) = (73) 24 A temperatura durna (T Da, ºC) - resultado da ntegração das temperaturas durante o período durno - de um dado da no calendáro Julano é estmada pela eq. (74), assumndo-se que a temperatura máxma durna ocorre às 14:00 horas e a temperatura mínma durna ocorre no pôr do sol. Nesse caso, consdera-se a méda (T Méda, ºC) e a ampltude méda (AMT, ºC) das temperaturas no período, estmadas pelas eq. (75) e (76), respectvamente, além de um fator de correção dos horáros de ocorrênca desses eventos (Aux, hora), apresentado na eq. (77). Já a temperatura noturna (T Note, ºC) do da é resultado da ntegração das temperaturas entre o poente e o nascente, e dada pela eq. (78) a segur (GOUDRIAAN; van LARR, 1994). ( Nascente 14) * AMT * Sen( Aux ) T * Da = T Meda + (74) FotDa Aux T Meda TMax + T Mn = (75) 2

140 T Note Aux AMT 138 TMax TMn = (76) 2 π *( Poente 14) = Nascente + 10 AMT * Sen( Aux ) (77) = TMeda (78) π Aux * Faz-se necessáro consderar anda que, no processo de assmlação, o transporte do CO 2 atmosférco aos sítos de lgação na planta é realzado por dfusão e que, portanto, é dependente do gradente entre o teor de CO 2 atmosférco e o teor de CO 2 no mesoflo da planta, o qual é nfluencado pela temperatura (TAIZ; ZEIGER, 2004). No caso de plantas C4, segundo Versteeg e van Keulen (1986), a assmlação máxma de CO 2 é da ordem de 88 kg.ha -1.da -1, função da temperatura durna (T Da, ºC) e da temperatura da planta (T Ref, ºC). Para mnmzar efetos da varação da temperatura sobre o metabolsmo da planta, consderou-se como temperatura de referênca (T Ref, ºC) de um dado da a méda das temperaturas durnas ocorrdas nos dez das antecedentes, respetando-se os lmtes fsológcos da temperatura basal (T Basal, ºC) e da temperatura máxma (T Max, ºC), apresentados na Tabela 7. Assm, a temperatura de referênca (T Ref, ºC) é dada pela eq. (79), cujos lmtes nferor e superor das temperaturas durnas (T Da, ºC) são 10ºC e 35ºC, respectvamente. De modo semelhante, porém para a temperatura em 24 horas (T 24, ºC), estmou-se uma temperatura de referênca para a respração de manutenção (T Respracao, ºC), apresentada na eq. (80) a segur (ANDRADE, 1995; ANDRADE; UART; ARGUISSAIN, 1991; FANCELLI; DOURADO NETO, 1997; VIEIRA JUNIOR, 1999, SETTER; FLANNIGAN; MELKONIAN, 2001). TRe f = 10 T 10 Da (79) TRe spracao = 10 T 24 Para Taz e Zeger (2004) e Heemst (1988) a respração é função da temperatura, o que mplca a estmatva de um fator de correção. Esses valores podem ser calculados assumndo-se 10 (80)

141 139 que as proteínas, em geral, consomem 0,035 kg de CH 2 O por qulograma produzdo daramente, enquanto outras moléculas nas mesmas condções consomem cerca de 0,07 kg CH 2 O, ou seja, o coefcente de temperatura expressa a respração de manutenção à temperatura ambente como fração da respração de manutenção para uma dada temperatura de referênca. Em geral, utlza-se o valor Q10, o qual expressa a varação da atvdade enzmátca a cada 10 ºC, sendo recomendado para o mlho Q10 gual a dos (HEEMST, 1988). Assm, caso a temperatura em 24 horas (T 24, ºC) de um dado da no calendáro Julano seja maor ou gual à temperatura de respração (T Respração, ºC) o coefcente de respração dáro é dado por: T24 T Re spração 10 = (81) 10 kr Q caso contráro, o coefcente de respração dáro (kr )é dado pela razão entre a temperatura em 24 horas (T 24, ºC) e a temperatura de respração (T Respração, ºC), conforme eq. (82). kr 24 = (82) T T Re spracao Observa-se que a temperatura de referênca para a respração (T Respração, ºC), eq. (79), não é a mesma para a assmlação, eq. (80), pos a respração ocorre durante o da e a note, enquanto a assmlação ocorre prncpalmente durante o da. É precso atentar também para as temperaturas, bem como o coefcente de respração, em relação ao desenvolvmento da planta, pos Celler et al. (1993) destacam que a temperatura da planta durante seus estádos ncas de desenvolvmento é nfluencada pela temperatura da superfíce do solo, nfluênca essa mnmzada durante o desenvolvmento da cultura. Smplfcando as recomendações de Celler et al. (1993), optou-se por uma função lnear entre a temperatura da superfíce do solo e a temperatura do ar até a cultura de mlho apresentar índce de área folar gual a três; depos fo utlzada a temperatura do ar. Entre a semeadura e a cultura apresentando índce de área folar gual a três (IAF, m 2.m -2 ), estmou-se as temperaturas noturnas (T Note, ºC), durnas (T Da, ºC), em 24 horas (T 24, ºC), de referênca (T Ref, ºC) e de referênca para respração de manutenção (T Respração, ºC) dáras pela eq. (82), em que a varável T representa genercamente as temperaturas ctadas, TAr, representa a temperatura do ar e TSuperfíce representa a temperatura da superfíce do solo, todos em graus Celsus dáros.

142 ( TAr * IAF 1 ) + ( TSuperfce *3 IAF 1 ) T = (83) 3 A dsponbldade hídrca para a planta, é função da evaporação e da transpração, ou evapotranspração. Quanto à evapotranspração, em razão da dfculdade na obtenção dessa nformação medda, utlzou-se o método de Penman Monteth (PEREIRA; VILLA NOVA; SEDIYAMA, 1997) para estmatva da evapotranspração de referênca (ET 0, cm.da -1 ), conforme apresentado na eq. (84). ET S = * ( R S + γ 1 γ 900 G ) * + * * U λ ( S + γ ) ( TAr + 275) * ( l l 0 U A 24 Na eq. (84) S refere-se à declvdade da curva de pressão de vapor, sendo estmada por: S 4098 * ls = ( TAr ,3) em que, para um dado da do calendáro Julano, TAr 24 é a em 24 horas estmada a partr das temperaturas meddas à 1,4 metros da superfíce do solo e l S é a pressão de vapor saturada, dada por: 17,27 * TAr24 l = S 0,6108* exp (86) TAr ,3 Anda na eq. (84) γ refere-se à constante pscrométrca, sendo estmada por: γ = λ *(1 + 0,33* U ) (87) em que U refere-se à velocdade do vento dos metros acma do dossel e λ refere-se ao coefcente pscrométrco, o qual é estmado em função da pressão atmosférca local (P, cm). ) 140 (84) (85) λ = 0,000662* P (88) É sabdo que a pressão atmosférca de um local vara segundo as condções atmosfércas e a alttude (VIANELLO; ALVES, 2000); entretanto, para efeto da estmatva da evapotranspração de referênca, Perera, Vlla Nova e Sedyama (1997) argumentam que apenas a varação geográfca em função da alttude (Alt, m) é sgnfcatva. Assm, esses autores sugerem calcular a pressão atmosférca (P, cm) de um local por meo de: 5, ,0065* Alt P = 101,3* (89) 293

143 141 Quanto à velocdade do vento dos metros acma do dossel (U, m.s -1 ), Asss (2004) comenta a dfculdade na obtenção dessa medda. Assm, no presente caso, fo adotado o valor de cnco km.h -1, bastante comum para velocdades de vento na regão Centro-Sul do Brasl (VIANELLO; ALVES, 2000). A eq. (84) consdera anda a radação líqüda (R, J.m -2.da -1 ), obtda da dferença entre a radação ncdente (R S, j m -2 da -1 ) em um dado da do calendáro Julano e a radação de ondas (R B ) longas, estmada por: R b 4 ( 273,15 + TAr )* ( 0,31 0,14 * l ) = σ * (90) 24 em que σ é a constante de Stefan Boltzmann (4, W.K -4.m -2 ), e l A é a pressão de vapor de saturação à temperatura do bulbo seco (cm.da -1 ), estmada por: UR * l U l A = (91) 100 em que UR refere-se à umdade relatva do ar (UR, %) medda em um dado da e l U é a pressão de vapor de saturação à temperatura do bulbo úmdo nesse da, representada em centímetros, e consderada gual à pressão de vapor de saturação ( l S, cm), estmada na eq. (85). A eq. (84) para a estmatva da evapotranspração de referênca consdera anda o fluxo de calor no solo (G, ºC), o qual pode ser calculado para um dado da do calendáro Julano por: G =,38* (TAr - TAr ) (92) ou consderado nulo enquanto for menor que 4. Para Perera, Vlla Nova e Sedyama (1997), a evaporação dára pode ser obtda a partr da evaporação de referênca (E 0, cm.da -1 ), estmada pela equação de Penman: E0 W ( ) * ( R G ) l U l A = + (1 W ) *86400 *1,26 *1,005 * (93) 2,45 ( γ * 2450 * r ) a qual consdera, além de alguns dos parâmetros utlzados na eq. (84), o valor dáro de W: e da componente aerodnâmca dada por: W 0, ,01* T24 d = (94) r a 250 = (95) 1+ 0,526* U A radação solar ncdente sobre o dossel das culturas (R S, J.m -2.da -1 ) pode ser reputada, segundo Vanello e Alves (2000), como a medda da radação de ondas curtas. Porém, conforme a

144 142 destacam Taz e Zeger (2004), apenas parte do espectro da radação é aprovetada pelas plantas no processo de fotossíntese, consderada em regões tropcas como 60% da radação ncdente e denomnada radação fotossntetcamente atva (PAR, J.m -2.da -1 ). Anda acerca da radação no dossel das culturas, é precso levar em conta sua atenuação segundo a profunddade do dossel, ou coefcente de extnção da radação no dossel (ke ). A determnação de ke consttu uma lmtação, entretanto, tendo-se em mente que é conseqüênca da arqutetura do dossel e do ângulo de ncdênca da radação (Zente, º) em um dado da, para Lange et al. (1985) e Wang e Jarvs (1988) o coefcente de extnção no dossel (ke ) pode ser estmado por: 2 ELAPD + Tan( Zente ) ke = (96) 0,708 ELAPD + 1,702 *( ELAPD + 1,12) em que o Zênte, apresentado na eq. (97), é caracterzado pelo ângulo horáro (h, º), pelo da do calendáro Julano e a lattude do local (Lat, ºS). Nesse caso consderou-se o horáro de 12:00, o que elmna a necessdade da ntegração dos ângulos horáros durante o fotoperíodo. Zente = [ Sen( Lat * Rad) * Sen( δ * Rad)] + [ Cos( Lat * Rad) * Cos( δ * Rad)] (97) Quanto ao ELADP, o qual é função das projeções vertcal e horzontal das folhas, calculadas em razão do ângulo de nserção da folha no colmo da planta e do comprmento da folha, respectvamente, para plantas de mlho, sugere-se o valor de 0,65 (CAMPBELL, 1986, VARLET-GRANCHER; BONHOMME; SINOQUET, 1993; WANG; JARVIS, 1988).

145 Dados e estmatva dos parâmetros da planta A prncpal característca de um modelo de cultura é estmar a produção, a partção e a acumulação de ftomassa, o que depende de nformações relatvas às condções ambentas a que a cultura está submetda - tema já abordado e dscutdo nos tópcos anterores - e da sua nteração com parâmetros morfofsológcos da planta e da cultura (LARCHER, 1995). Em plantas multplcadas por sementes, a ftomassa prmtva é dada pela massa de sementes, no caso do mlho da ordem de 20 kg.ha -1. Quando consderadas as alocações de ftomassa nos dferentes órgãos da planta de mlho, as acumulações prmtvas são defndas pelas estruturas das sementes, nas quas o embrão responde por cerca de 10%. A massa da radícula, das estruturas que dão orgem ao colmo e as folhas respondem por cerca de 40, 20 e 40%, respectvamente, da massa do embrão. Assm, a acumulação prmtva da raz, do colmo, das folhas e dos órgãos reprodutvos em mlho são de 0,8, 0,4, 0,8 e zero kg.ha -1, respectvamente (CARVALHO; NAKAGAWA, 1988; SCHOPER; JOHNSON; LAMBERT, 1962). O desenvolvmento da planta é função prncpal da produção de fotoassmlados, de sua conversão em substâncas mas complexas nos dferentes órgãos da planta e da energa requerda para sua manutenção, ou seja, é dependente do metabolsmo da planta, sobre o qual a temperatura tem efeto consderável. Nesse caso, a velocdade das reações, comumente, é expressa pelo fator Q10 (TAIZ; ZEIGER, 2004), ou seja, a varação em uma rota metabólca correspondente à varações de 10ºC na temperatura do ambente. No caso do mlho, sugere-se utlzar o valor 2 para Q10 (HEEMST, 1986; STOCKLE; NELSON, 1996). O desenvolvmento da planta de mlho, além da capacdade de dreno de cada órgão, a ser dscutda no próxmo tópco, é dependente da transformação do fotoassmlado (CH 2 O) em moléculas mas complexas, a exemplo de outros carbodratos, como a celulose e amdo, proteínas, lpídos e ácdos. Essas rotas metabólcas requerem consumo de energa, processo denomnado respração de crescmento, sendo mutas vezes expressas de modo genérco para cada órgão como sua efcênca de conversão (ec órgão da planta ) de fotoassmlados (TAIZ; ZEIGER, 2004), apresentados na Tabela 7 para a raz, o colmo, as folhas e os órgãos reprodutvos de mlho. Além da respração de crescmento, deve ser levada em conta a respração de manutenção, a qual consome fotoassmlados e reservas da planta para fornecer energa aos processos de degradação e re-síntese necessáros para a manutenção dos gradentes ôncos e das estruturas celulares, entre outras funções (TAIZ; ZEIGER, 2004). No caso do mlho, a respração de

146 144 manutenção é dependente da temperatura e do órgão da planta, ou seja, o total de qulogramas de fotoassmlados consumdos para a manutenção de um qulograma de massa do órgão da planta em um da do calendáro Julano (r Orgão da planta, kg.kg -1.da -1 ), apresentada para os dferentes órgãos da planta de mlho na Tabela 7. O desenvolvmento da planta de mlho é pouco afetado pelo fotoperíodo, notadamente em condções tropcas; assm, a temperatura é o prncpal fator ambental a regular o seu desenvolvmento. É fundamental consderar que a planta apresenta uma faxa de temperaturas ótmas para o seu metabolsmo, bem como lmte superor (T Max, ºC) e nferor (T Basal, ºC), a partr dos quas o desenvolvmento é pratcamente nulo. Assm, o desenvolvmento pode ser estmado pelo somatóro das dferenças entre as temperaturas médas dáras e a temperatura basal da planta, ou graus-das (GD, ºC.da -1 ). Consderando que foram utlzados os resultados do Ensao Naconal de Cultvares de Mlho do cclo precoce, o valor de 10ºC como temperatura basal, 35ºC como temperatura máxma, 60ºC.da -1 para o período entre a semeadura e a emergênca da plântula, 1.750ºC.da -1 para os estádos 1 a 4 e 1.000ºC.da -1 para níco da senescênca das folhas (Tabela 7). Anda levando em consderação aspectos morfofsológcos da cultura, a produção de fotoassmlados é função da área folar, expresso pelo índce de área folar (m 2.m -2 ). No caso do mlho, são ndcados valores entre quatro a sete como ótmos, destacando-se que IAF maor que 12 compromete rremedavelmente a produção pela competção entre plantas. Portanto, em condções ambentes a cultura dfclmente ultrapassa esse valor, tdo como valor máxmo de IAF em modelos de cultura para mlho (VIEIRA JUNIOR, 1999; STOCKLE; NELSON, 1996). Para a estmatva do IAF, é precso levar em conta que o desenvolvmento da área folar é função da alocação de fotoassmlados nas folhas, sua conversão em substâncas mas complexas até a folha atngr seu desenvolvmento máxmo e a energa necessára para manutenção, ou seja, deve entrar no cômputo a alocação líqüda de massa na folha. Assm, a estmatva da área folar pode ser obtda a partr da massa folar específca máxma (AFE Max, m 2.kg -1 ) e mínma (AFE Max, m 2.kg -1 ) da folha de mlho, cujos valores extremos são apresentados na Tabela 7. Além da área folar, o desenvolvmento da planta é afetado pelo volume de solo explorado pelo sstema radcular da planta. Assm, deve se consderar o volume de raízes, cujos lmtes são defndos pela profunddade do sstema radcular na germnação e a profunddade máxma possível, conforme apresentado na Tabela 7.

147 145 Tabela 7 Parâmetros morfofsológcos da planta de mlho (contnua) Parâmetro Valor Undade Referenca Área folar específca máxma (AFE Max ) 35 m 2.kg -1 Elngs (2000); Garner et al. (2001); Stockle e Nelson (1996). Área folar específca mínma (AFE Mn ) 14 m 2.kg -1 Elngs (2000); Garner et al. (2001); Stockle e Nelson (1996). Efcênca de conversão de 0,73 Heemst (1988); Magalhães e Pava fotoassmlados na raz (ec Raz ) (1993); Vertregt e Pennng de Vres (1987). Efcênca de conversão de 0,70 Heemst (1988); Magalhães e Pava fotoassmlados no colmo (ec Colmo ) (1993); Vertregt e Pennng de Vres (1987). Efcênca de conversão de 0,75 Heemst (1988); Magalhães e Pava fotoassmlados na folha (ec Folha ) (1993); Vertregt e Pennng de Vres (1987). Efcênca de conversão de 0,78 Heemst (1988); Magalhães e Pava fotoassmlados nos órgãos reprodutvos (ec OR ) (1993); Vertregt e Pennng de Vres (1987). Taxa da respração de 0,011 kg.kg -1.da -1 Heemst (1988); Magalhães e Pava manutenção na raz (r Raz ) (1993); Vertregt e Pennng de Vres (1987). Taxa da respração de 0,010 kg kg -1.da -1 Heemst (1988); Magalhães e Pava manutenção no colmo (r Colmo ) (1993); Vertregt e Pennng de Vres (1987). Taxa da respração de 0,013 kg.kg -1.da -1 Heemst (1988); Magalhães e Pava manutenção na folha (r Folha ) (1993); Vertregt e Pennng de Vres (1987).

148 146 Tabela 7 Parâmetros morfofsológcos da planta de mlho (conclusão) Parâmetro Valor Undade Referenca Taxa da respração de 0,009 kg.kg -1.da -1 Heemst (1988); Magalhães e Pava manutenção nos órgãos reprodutvos (r OR ) (1993); Vertregt e Pennng de Vres (1987). Temperatura basal (T Basal ) 10 ºC Andrade, Uart e Argussan (1991); Duarte e Paternan (2000); Stockle e Nelson (1996); Vera Junor (1999). Temperatura máxma (T Max ) 35 ºC Andrade, Uart e Argussan (1991); Duarte e Paternan (2000); Stockle e Nelson (1996); Vera Junor (1999). Soma térmca para germnação (GD Germnação ) 60 ºC Andrade, Uart e Argussan (1991); Duarte e Paternan (2000); Stockle e Nelson (1996); Vera Junor (1999). Soma térmca para maturdade da folha (GD Folha ) ºC Andrade, Uart e Argussan (1991); Duarte e Paternan (2000); Stockle e Nelson (1996); Vera Junor (1999). Soma térmca para maturdade da planta (GD Planta ) ºC Andrade, Uart e Argussan (1991); Duarte e Paternan (2000); Stockle e Nelson (1996); Vera Junor (1999). Profunddade da raz na emergênca da plântula 10 cm Carvalho e Nakagawa (1988); Stockle e Nelson (1996); Vera Junor (1999). (ZMn Raz ) Profunddade máxma do sstema radcular (ZMax Raz ) 140 cm Fancell e Dourado Neto (1997); Stockle e Nelson (1996); Vera Junor (1999).

149 Estmatva dos desenvolvmentos relatvos da cultura A estmatva do desenvolvmento de uma planta pode ser realzada a partr de dados observados para aquela espéce, dependentes, além das varações genétcas, das expressões fenotípcas (LARCHER, 1985). A planta de mlho obedece a padrões defndos de alocação de fotoassmlados nos dferentes órgãos segundo seus estádos de desenvolvmento; as alocações são defndas pela capacdade do dreno, a qual é nfluencada, prncpalmente, pela temperatura. Deste modo, a partr de dados observados de desenvolvmento nos dferentes órgãos da planta de mlho em relação aos graus-das (GD, ºC.da -1 ), é possível estabelecer taxas de alocação, que varam pouco quando consderados genótpos de cclo semelhante (ANDRADE, 1995; CIRILO; ANDRADE, 1994a; STOCKLE; NELSON, 1996). Neste caso, uma vez que se tratavam de genótpos brasleros de cclo precoce, foram utlzadas aqu nformações compladas (Tabela 8) de Affholder, Rodrgues e Assad (1997), Bergonc e Bergamasch (2002), Dourado Neto (1999), Duarte e Paternan (2000), Fancell e Dourado Neto (1997), Fornaser Flho (1992) e Magalhães e Pava (1993), já que são dados de germoplasmas dsponíves no Brasl, portanto, semelhantes aos avalados no Ensao Naconal de Cultvares de Mlho (EMBRAPA MILHO E SORGO, 2005a). Antes do Desenvolvmento Relatvo da Planta, estmou-se o período entre a semeadura e a emergênca da plântula (Germnação, das). Para tanto, conforme eq. (98), consderou-se o período de das necessáro para que o somatóro das dferenças entre a temperatura basal (T Basal, ºC) e as temperaturas em 24 horas na superfíce do solo (TSuperfíce 24, ºC) dára fosse gual à soma térmca para germnação (GD Germnação, ºC.da -1 ), tendo o lmte superor de 35ºC para a temperatura (Tabela 7). Ger mn ação = TSuperfce (98) 1 Para a estmatva do Desenvolvmento Relatvo Dáro da Planta (DRD Planta ) fo consderada uma função entre os lmtes de cada estádo de desenvolvmento (Tabela 8) e a relação entre o somatóro dáro de Graus-da (GD, ºC.da -1 ) e soma térmca para maturdade da planta (GD Planta, ºC.da -1 ), respetando-se o lmte superor de 35ºC. Assm, o Desenvolvmento Relatvo Dáro da Planta (DRD Planta ) no prmero da após a emergênca pode ser estmado pela eq. (99), na qual deve ser observada a questão da temperatura em 24 horas como função da 24 T Basal

150 148 temperatura da superfíce e da temperatura do ar até que a cultura atnja índce de área folar gual ou maor que três, conforme dscutdo no tópco DRD Planta T T Basal = 24 (99) GD Já os Desenvolvmentos Relatvos da Planta (DR Planta ) subseqüentes serão dados pelo somatóro do desenvolvmento em dado da do calendáro Julano e os desenvolvmentos anterores, conforme eq. (100). T24 T Basal DR Planta = + DR Planta (100) 1 GDPlanta Consderando o Desenvolvmento Relatvo da Planta (DR Planta ), é possível estmar a Taxa de Alocação (TA ) de fotoassmlados nos seus dferentes órgãos aplcando-se uma função lnear entre os lmtes determnados pelos estádos de desenvolvmento (Tabela 8), a qual é dada por: TA Orgao Planta = TAL + kangularorgao ( DR DRLPlanta ) (101) Orgao k * Planta k em que DR Planta e TA Órgão referem-se ao Desenvolvmento Relatvo da Planta e à Taxa de alocação em um determnado órgão - no presente caso, raz, colmo, folha e órgãos reprodutvos, respectvamente, no -ésmo da do calendáro Julano - DRL Planta e TAL Orgão referem-se ao Desenvolvmento Relatvo Lmte da Planta e à Taxa de Alocação Lmte em cada órgão segundo os estádos de desenvolvmento da planta, respectvamente, no k-ésmo estádo da cultura, no presente caso varando entre um a sete. Anda fo levado em conta o coefcente angular da função para um dado órgão (kangular Orgãok ) no k-ésmo estádo de desenvolvmento relatvo, que é dado por: kangular Orgao TAL = TAL Orgao k = Planta k + 1 TAL 1 Orgao k (102) TAL Para o últmo estádo de desenvolvmento consdera-se a Taxa de Alocação de um dado Órgão da planta (TA Órgão ) gual à Taxa de Alocação Lmte desse órgão da planta (TAL Orgão ) no últmo dos k-ésmos estádos, no caso, estádo sete. A evolução da Área Folar Específca também pode ser estmada por uma função que consdere as Áreas Folares Específcas máxma (AFE Max, m 2.kg -1 ) e mínma (AFE Mn, m 2.kg -1 ) em relação ao Desenvolvmento Relatvo da Planta (DR Planta ), conforme dado por: Planta k

151 149 AFE = AFEMn ( AFEMax AFEMn ) * Log( DRPlanta ) (103) No caso da Área Folar Especfca dára (AFE, m 2.kg -1 ), deve ser consderado o lmte máxmo, representado pela Área Folar Especfca Máxma (AFE Max, m 2.kg -1 ) a partr do qual sua varação é nula e, portanto, a AFE será gual à AFE Max, ndependente da sua varação dára. Tabela 8 Desenvolvmento Relatvo Lmte da Planta (DRL Planta ) e as respectvas Taxas de Alocação Lmtes na Raz (TAL Ra z), no colmo (TAL Colmo ), na folha (TAL Folha ) e nos órgãos reprodutvos (TAL OR ) segundo os estádos da planta de mlho Estádo DRL Planta TAL Raz TAL Colmo TAL Folha TAL OR 1 0,00 0,38 0,30 0,32 0,00 2 0,08 0,30 0,35 0,35 0,00 3 0,38 0,08 0,60 0,32 0,00 4 0,45 0,04 0,68 0,28 0,00 5 0,50 0,00 0,51 0,25 0,24 6 0,60 0,00 0,08 0,05 0,87 7 0,63 0,00 0,00 0,00 1,00 Fonte: Affholder, RODRIGUES; ASSAD (1997), Bergonc e Bergamasch (2002), Dourado Neto (1999), Duarte e Paternan (2000), Fancell e Dourado Neto (1997), Fornaser Flho (1992) e Magalhães e Pava (1993).

152 Estmatva do rendmento de grãos Modelos de estmatva da produção vegetal devem prmaramente consderar a produção bológca máxma, denomnada produção em kg.ha -1, aplcando a segur as restrções referentes aos fatores da oferta ambental, a exemplo da dsponbldade hídrca e/ou nutrconal, para a estmatva da produção atual (GIFFORD; EVANS, 1981). Nesse caso, baseado em um modelo de cultura apresentado por Dressen e Konjn (1992), para a estmatva da produção da planta de mlho foram consderados: ) parâmetros geográfcos de lattude (Lat, ºS) e alttude (Alt, m) do local dscutdos no tópco 3.3.2; ) parâmetros meteorológcos dáros das temperaturas máxma (T Max, ºC) e mínma (T Mn, ºC) e da radação líqüda (Rad, J.m -2.s -1 ) também dscutdos no tópco 3.3.2; ) parâmetros morfofsológcos da planta de mlho apresentados na Tabela 7 e dscutdos no tópco 3.3.3; e o v) Desenvolvmento Relatvo da Planta, apresentado na Tabela 8 e dscutdos no tópco Para a estmatva da produção de uma planta, o prncpal processo a ser consderado é a assmlação, ou seja, a absorção e posteror redução do CO 2 atmosférco em fotoassmlado (CH 2 O), desenvolvmento que, entre outros fatores, é dependente da temperatura (TAIZ; ZEIGER, 2004). Assm, no caso do mlho, se a temperatura durna (T Da, ºC) for menor ou gual à temperatura de referênca (T RefI, ºC), a assmlação máxma (ADC, kg.ha -1.da -1 ) dára pode ser estmada segundo a eq. (104). Caso a temperatura durna (T Da, ºC) seja maor que a temperatura de referênca (T Ref, ºC), utlza-se a eq. (105), lmtando-se ambos os casos a 88 kg.ha -1.da -1 de CO 2. ADC ADC = *( TRe f TDa ) se T Da T Re f (104) = 110 2*( TDa TRe f ) se TDa > T Re f (105) Nas plantas C4 a assmlação do CO 2 atmosférco é realzada pela enzma fosfoenolpruvato carboxlase (PEP Carboxlase), com alta afndade ao CO 2 quando comparada à Rubsco das plantas C3. Após a lgação do CO 2 atmosférco à PEP Carboxlase nas células do mesóflo, o gás é convertdo em ácdo com quatro carbonos, malato e/ou aspartato, transportados até as células da banha do fexe vascular, onde ocorre sua descarboxlação, com produção de CO 2, o qual é reduzdo à carbodrato pelo Cclo de Calvn, resultando na produção de fotoassmlados (TAIZ; ZEIGER, 2004). Na planta, esse mecansmo é dependente do coefcente

153 151 de extnção da radação no dossel (ke ) e da radação fotossntetcamente atva ncdente (PAR, J.m -2.da -1 ) sobre o dossel - parâmetros dscutdos no tópco além da área folar vva. A partr do exposto sobre a redução de CO 2 em fotoassmlados, Sptters (1986) sugere estmar o total dáro de CO 2 reduzdo (CO2 Reduzdo, kg.ha -1.da -1 ) por: CO ADC FotDa * Ln( ADC + PAR * ke *0,5) * ke = ADC + PAR * ke *0,5* Exp( IAF * ke ) 2 Re duzdo (106) em que, para um dado da do calendáro Julano, FotDa refere-se à duração do fotoperíodo em horas, PAR refere-se à radação fotossntetcamente atva em J.m -2.da -1 e ke refere-se ao coefcente de extnção da radação no dossel, parâmetros dscutdos no tópco 3.3.2, além de ADC, que refere-se à assmlação de CO 2 em kg.ha -1.da -1 e IAF, que refere-se ao índce de área folar (m 2.m -2 ). Consderando as massas das moléculas de fotoassmlado (CH 2 O) e de CO 2 como 30 e 44, respectvamente, é possível estmar a produção bruta dára de fotoassmlados (Fotoassmlado Total, kg.ha -1.da -1 ) pela eq. (107). Nesse caso, a assmlação de CO 2 é regulada pela abertura estomátca, função, além da temperatura, conforme consderado nas eq. (104) e (105), da dsponbldade de água. Assm, aplca-se o coefcente hídrco (kh ), a ser dscutdo no tópco Fotoassmlado 30 = CO2 Re duzdo * kh (107) 44 Total * O índce de área folar (IAF, m 2.m -2 ), ou seja, a superfíce de área folar sobre uma superfíce de solo, em um dado da do calendáro Julano, pode ser estmado em função da massa das folhas vvas (FolhaVva, kg.ha -1 ) no da anteror e da Área Folar Específca (AFE, m 2.kg -1 ) do mlho por: IAF FolhaVva 1 * AFE = (108) Deve-se ter em mente que a varação dára da Área Folar Específca é dependente do Desenvolvmento Relatvo da planta (DR Planta ), conforme apresentado na eq. (103) do tópco 3.3.4, obedecendo aos lmtes máxmo (AFE Max, m 2.kg -1 ) e mínmo (AFE Mn, m 2.kg -1 ) de Área Folar Específca apresentados na Tabela 7.

154 152 A produção total de fotoassmlados (Fotoassmlado Total, kg.ha -1.da -1 ) estmada pela eq. (107) é alocada, conforme ndcado por: Fotoassm lado = Fotoassmlado * DR (109) Orgão em que Fotoassmlado Órgão representa a alocação dára em qulogramas por hectare nos dferentes órgãos da planta - raz, colmo, folha e órgãos reprodutvos - segundo os desenvolvmentos relatvos dáros de cada órgão dscutdos no tópco É precso consderar que o fotoassmlado alocado nos dferentes órgãos da planta rá contrbur para o seu desenvolvmento, o que requer a transformação do carbodrato em moléculas mas complexas com consumo de energa, processo denomnado respração de crescmento, bem como para a respração de manutenção (TAIZ; ZEIGER, 2004). A respração de manutenção, altamente dependente da temperatura, das dversas partes da planta, como a raz (Respração Raz, kg.ha -1.da -1 ), o colmo (Respração Colmo, kg.ha -1.da -1 ), as folhas (Respração Folha, kg.ha -1.da -1 ) e os órgãos reprodutvos (Respração OR, kg.ha -1.da -1 ) podem ser estmados pela equação geral: Orgão Orgão Orgão Total Re spração = r * Massa * kh * kr (110) em que r Orgão refere-se à taxa de respração de cada órgão (Tabela 7), Massa Orgão refere-se ao peso seco dáro de cada órgão, kh refere-se ao coefcente hídrco dáro, a ser dscutdo no tópco e kr refere-se ao coefcente de respração em função da temperatura apresentado nas eq. (81) e (82) do tópco A dsponbldade de carbodrato para o crescmento dos órgãos da planta é dada pela dferença entre a alocação de fotoassmlado e a respração de manutenção em cada órgão. Entretanto, há que se consderar a respração de crescmento, ou seja, a efcênca com que a planta converte fotoassmlados em substâncas necessáras ao seu desenvolvmento. De modo geral, a efcênca na produção de ácdos é da ordem de 0,99, celulose da ordem de 0,78, proteínas da ordem de 0,51 e lpídos da ordem de 0,45 (TAIZ; ZEIGER, 2004). Embora esse processo também seja dependente da temperatura, no presente caso, em razão da contrbução não sgnfcatva e da dfculdade na estmatva de seu efeto, optou-se por não consderá-la, expressando-se a respração de crescmento nos dferentes órgãos da planta pela efcênca de conversão, apresentada na Tabela 7. Assm, o ncremento dáro de matéra seca na raz Orgão

155 153 (Incremento Raz, kg.ha -1 ), folha (Incremento Folha, kg.ha -1 ), colmo (Incremento Colmo, kg.ha -1 ) e órgãos reprodutvos (Incremento OR, kg.ha -1 ), pode ser estmado pela equação geral Incremento = Fotoassmlado Re spração ec (111) Orgão Orgão Orgão * em que, além dos parâmetros Fotoassmlado Orgão e Respração Orgão já descrtos, entra a efcênca de conversão de cada órgão (ec) apresentado na Tabela 7. A massa dára de raz (Massa Raz, kg.ha -1 ), colmo (Massa Colmo, kg.ha -1 ) e órgãos reprodutvos (Massa OR, kg.ha -1 ) é obtda pelo somatóro dos ncrementos dáros, conforme apresentado na eq. (112), enquanto que a massa de grãos corrgdos para teor de umdade gual a 13%, ou produção de grãos (Produção Grãos, kg.ha -1 ), é tda como 80% da massa de órgãos reprodutvos, conforme apresentado na eq. (113). Massa = Massa + Incremento Orgão Orgão 1 Orgão (112) MassaOR *0,8 Pr odução Graõs = (113) 0,83 Conforme já dscutdo no tópco 3.3.4, é mportante consderar que a massa ncal dos órgãos da planta, ou seja, no da da semeadura tdo como da zero, é dada pelo produto da massa de sementes, neste caso 20 kg.ha -1, da proporção da massa do embrão na massa de sementes, neste caso consderado como 10%, além das proporções das massas de raz, colmo, parte aérea e órgãos reprodutvos presentes no embrão da semente, neste caso consderados como 40, 20, 40 e 0%, respectvamente. Quanto à massa dára de folhas (Massa Folha, kg.ha -1 ), a soma térmca para senescênca da folha é menor que a soma térmca para maturdade fsológca da planta, o que mplca consderar apenas a massa de folhas vvas (FolhaVva, kg.ha -1 ) para a estmatva da respração desse órgão, bem como do índce de área folar (IAF, m 2.m -2 ). Assm, a massa de folhas vvas (FolhaVva, kg.ha -1.da -1 ) pode ser consderada como somatóro dos ncrementos dáros dados pela eq. (112) apenas enquanto o desenvolvmento relatvo da folha (DR Folha ) for maor do que a razão entre a soma térmca para senescênca da folha (GD Folha, ºC) e a soma térmca de um dado da do calendáro Julano. Caso contráro, é precso estmar a massa de folha senescente (FolhaMorta, kg.ha -1 ) dára e seu somatóro por:

156 154 Folha Morta = Massa Folha k + ( Massa DR Planta k + 1 Folha DR Massa k + 1 k Senescenca Planta (114) k Planta k Folha ) * DR DR em que DR Senescênca é dado por: DR Senescenca GD Folha = DRPlanta (115) GDPlanta no k-ésmo da de senescênca, ou seja, o k-ésmo da em que o DR Planta é maor que a razão entre GD Folha e GD Planta. No processo para a estmatva da produção da planta de mlho, é mportante observar a antecpação de um da na estmatva da massa de folha vva e sua conseqüênca sobre a estmatva do índce de área folar; assm, para melhor aproxmação, após a estmatva desses parâmetros, mplementou-se um algortmo para recalcular o índce de área folar consderando a massa de folhas vvas do da anteror; ou seja, a eq. (108) pode ser reescrta como: FolhaVva * AFE IAF = (116) a partr da qual a produção é recalculada consderando o índce de área folar dáro corrgdo.

157 Estmatva do coefcente hídrco Destaca-se que a produção dos vegetas depende da dsponbldade hídrca, a qual é função da dferença entre a adção, natural ou artfcal, de água ao sstema da cultura e das perdas por evaporação e o consumo fsológco da planta. Portanto, a dsponbldade de água para a cultura é um mportante fator na estmatva de sua produção. Para tanto, consdera-se que a dsponbldade hídrca no sstema da cultura afeta dretamente a abertura estomátca, que corresponde à assmlação de CO 2 atmosférco, o que torna pertnente a aplcação de um coefcente de restrção à dsponbldade hídrca do sstema (kh ), apresentado na eq. (117), nas atvdades metabólcas relaconadas à condutânca estomátca, notadamente a produção de fotoassmlados e a respração (GIFFORD; EVANS, 1981, STOCKLE; NELSON, 2005). Transpracao kh = (117) TranspracaoMax Consderando que as perdas de água são suportadas pela capacdade de suprmento hídrco do solo, gnorando os movmentos lateras da água no solo, a dsponbldade de água é função: ) do fluxo de água através da camada de solo explorada pelo sstema radcular; ) do fluxo de água nas camadas nferores à do sstema radcular; e ) do suprmento de água à planta, gual à transpração. Assm, a taxa dára de varação na umdade da camada radcular ( Δ Ө Raz, cm 3.cm -3. da -1 ) pode ser estmada de acordo com: Δ (Pr ec + Irr E ) + ( Cap Per ) TR θ Raz = (118) Z Raz em que, em um dado da do calendáro Julano, Z Raz refere-se à profunddade, em centímetros, do sstema radcular; (Prec + Irr - E ) refere-se ao fluxo de água na camada superor do sstema radcular (Fluxo Superor, cm.da -1 ) em função da precptação pluval (Prec, cm.da -1 ), da rrgação (Irr, cm.da -1 ) e da evaporação (E, cm.da -1 ); (Cap - Per ) refere-se ao fluxo de água na camada nferor ao sstema radcular (Fluxo Inferor, cm.da -1 ) em função da caplardade (Cap, cm.da -1 ) e da percolação (Perc, cm.da -1 ); e TR refere-se à transpração atual em mlímetros dáros (Fgura 15). Quanto à caplardade (Cap, cm.da -1 ), em razão da carênca de nformações sobre as propredades físco-químcas dos solos brasleros que determnam esse parâmetro - sgnfcatvo para a cultura do mlho onde o lençol freátco é superfcal, o que a não é comum nas áreas de

158 produção de mlho da regão Centro-Sul, o parâmetro não fo consderado na estmatva do fluxo para a camada nferor ao sstema radcular (Fluxo Inferor, cm.da -1 ). 156 Fgura 15 Representação esquemátca do fluxo de água no sstema da cultura (Adaptado de PEREIRA; VILLA NOVA; SEDIYAMA, 1997) No que tange ao suprmento de água no fluxo superor (Fluxo Superor, cm.da -1 ), uma vez que os expermentos do Ensao Naconal de Cultvares de Mlho são realzados sem a suplementação de água (Embrapa Mlho e Sorgo, 200a), fo consderada apenas a precptação pluval dára (Prec, cm.da -1 ). Sobre o fluxo de água na camada superor ao sstema radcular (Fluxo Superor, cm.da -1 ), a evaporação dára de um solo sem cobertura mantdo na umdade de saturação é gual à evaporação de uma superfíce de água, neste caso consderada como a estmatva da evaporação potencal (E 0, cm.da -1 ) obtda pelo método de Penman, apresentado na eq. (93). Campbell (1985) descreve a umdade relatva do ar como função da massa molar da água (0,018 kg.mol -1 ), do potencal de energa do ambente, da constante unversal dos gases (8,3143

159 157 J.mol -1.K -1 ) e da temperatura; assm, o autor sugere que a evaporação em um dado da do calendáro Julano em um solo não saturado e sem cobertura (E Solo, cm.da -1 ) pode ser estmada pela eq. (119), a qual é função da evaporação de referênca (E 0, cm.da -1 ), da umdade relatva do ar na atmosfera (UR Ar ) medda e da umdade relatva do ar no solo (UR Solo ). E Solo E0*( URSolo UR ) Ar = (119) (1 UR ) Ar De acordo com a le de Raoult apresentada por Wylen, Sonntag e Borgnakke (1995), a pressão de vapor de soluções perfetas é proporconal à fração molar do solvente, o que permte descrever a umdade relatva do ar no solo em função do potencal matrcal no solo (ψ Solo, cm) e da temperatura em 24 horas (T 24, ºC) por: UR Solo ψ Solo * V = exp R *(273 + T 24 ) (120) em que V refere-se à massa molar da água (0,018 kg.mol -1 ) e R refere-se à constante unversal dos gases (8,3143 J.mol -1.K -1 ). A evaporação dára máxma é menor que a evaporação do solo sem cobertura (E Solo, cm.da -1 ) se a superfíce estver coberta, a exemplo de superfíces cultvadas em que o dossel das culturas afeta a umdade relatva do ar e a temperatura no seu nteror como conseqüênca de sua arqutetura. O efeto da arqutetura do dossel sobre os fluxos em seu nteror pode ser expresso pelo coefcente de extnção (ke ); assm, consderando que a evaporação é função dreta da radação, é possível estmar a evaporação máxma de um solo cultvado (E Max, cm.da -1 ) em função do índce de área folar (IAF, cm 2.cm -2 ) e do coefcente de extnção no dossel (ke ) por: E Max = ESolo * exp( IAF * ke) (121) Na análse da dnâmca da água numa cultura, é mportante consderar que seu fluxo entre a camada do sstema radcular e a camada superor, a atmosfera, apresenta uma zona de ntercessão, doravante denomnada camada Mulch. Assm, a camada Mulch, que apresenta potencal de água e umdade dferentes do solo, pode representar um obstáculo à evaporação da água do solo, desde que o fluxo de vapor (Fluxo Vapor, cm.da -1 ) através dessa camada seja menor que a sua taxa de suprmento de água às camadas nferores, o que mplca determnar sua profunddade para analsar a dnâmca da água no solo e sua dsponbldade para as culturas.

160 158 Quanto ao Fluxo de Vapor, Rjtema (1971) descreve que o fluxo máxmo de vapor de água é resultado da dferença de pressão de vapor entre dos pontos e o coefcente de dfusão do meo. Assm, o Fluxo de Vapor através da camada Mulch (Fluxo Vapor, cm.da -1 ) pode ser descrto por: Fluxo Vapor = kar * kmulchar * l *( UR UR Z S Mulch Mulch Ar ) (122) em que Z Mulch, a ser dscutdo na eq. (128), é a profunddade da camada Mulch nesse da, kar é o coefcente de dfusão do vapor de água na atmosfera em função da temperatura em 24 horas (T 24, ºC), estmado por: kar = 2,38 + 0,0192* T24 (123) kmulchar é a taxa de dfusão entre a camada Mulch e a atmosfera em função da umdade da camada Mulch (Ө Mulch, cm 3.cm -3 ), a ser dscutda pelas eq. (57) e (127), e da umdade de saturação do solo (Ө S, cm 3.cm -3 ) obtda pelas equações de pedotransferênca, sendo estmada por: k = 0,9*( θ θ ) 0,1 (124) MulchAr S Mulch l S é a pressão de vapor saturada estmada pela eq. (86), UR Ar é a Umdade Relatva medda na atmosfera e UR Mulch é a Umdade relatva na camada Mulch, estmada pela eq. (125) de modo semelhante à eq. (120) em função do seu potencal de água (ψ Mulch, cm) a ser dscutdo nas eq. (126) e (127). UR Mulch ψ Mulch * V = exp R * (273 + T 24 ) (125) Para determnar a umdade atual da camada Mulch, há que se consderar que o potencal de água na camada Mulch (ψ Mulch, cm), em um dado da do calendáro Julano, está entre o potencal de água no solo (ψ Solo, cm) e o potencal de água na atmosfera (ψ Ar, cm), ou seja: ψ Mulch ψ Solo + ψ Atmosfera = (126) 2 em que o potencal de água na atmosfera (ψ Ar, cm), segundo Wylen, Sonntag e Borgnakke (1995), pode ser estmado consderando a massa molar da água (V, kg.mol -1 ) e a constante unversal dos gases (R, J.mol -1.K -1 ) por: R *(273 + T24 ) ψ Ar = *ln( UR ) Ar (127) V

161 159 sendo a umdade relatva da atmosfera (UR ) medda e a temperatura em 24 horas (T 24, ºC), estmada pela eq. (73) a partr das temperaturas máxma (T Max, ºC) e mínma (T Mn, ºC) meddas no ar e na superfíce do solo e corrgdas levando-se em conta o índce de área folar da cultura, conforme dscutdo no tópco e na eq. (83). Calculando-se o potencal de água na camada Mulch (ψ Mulch, cm) em um dado da do calendáro Julano, é possível estmar sua umdade (Ө Mulch, cm 3.cm -3 ), pela eq. (57), e sua condutvdade hdráulca (kmulch ), a qual também pode ser prevsta pela eq. (68). No caso da condutvdade hdráulca, consderando que o meo da camada Mulch, o solo, seja semelhante ao das camadas nferores, é possível utlzar os mesmos valores de condutvdade saturada (k0), apresentada na Tabela 6 e de umdades resdual e de saturação, estmadas pelas equações de pedotransferênca apresentadas nas eq. (7) a (56), empregados na estmatva da condutvdade hdráulca do solo. O fluxo de água para a superfíce do solo é gual a evaporação máxma, apresentada na eq. (121), quando a camada Mulch dexa de exstr, ou seja, o fluxo é dretamente proporconal à força, representada pela razão entre a sucção hdráulca e a dstânca, e nversamente proporconal à resstênca representada pelos poros do solo (HURTADO, 2004). Assm, substtundo a força pela evaporação máxma (E Max, cm.da -1 ) e a profunddade da camada Mulch (Z Mulch, cm) pela dstânca em uma equação genérca de fluxo, é possível calcular a profunddade da camada Mulch, conforme apresentado na eq. (128), consderando, além desses parâmetros, a condutvdade hdráulca da camada Mulch (kmulch ) estmada pela eq. (68). Z Mulch KMulch *( ψ ψ Atmosfera = (128) E Max Conforme destacado, a camada Mulch nterfere no suprmento de água para a camada do sstema radcular. Assm, a capacdade de suprmento de água (SuprmentoBruto, cm.da -1 ) pela camada Mulch em um dado da do calendáro Julano para as camadas nferores, no caso a camada do sstema radcular (Z Raz, cm), é função da condutvdade hdráulca do solo (ksolo ) e da dferença entre os potencas de água no solo (ψ Solo, cm) e na camada Mulch (ψ Mulch, cm), Solo ) podendo ser estmada por: SuprmentoBruto = k Solo ( Z *( ψ Raz Mulch Z ψ Mulch Solo ) ) (129)

162 160 em que a profunddade do sstema radcular (Z Raz, cm) nesse dado da do calendáro Julano é função do desenvolvmento da planta dscutdo no tópco A profunddade da raz (Z Raz, cm) varará daramente entre a profunddade no da de emergênca da plântula (ZMn Raz, cm) e a profunddade máxma do sstema radcular em condções deas de desenvolvmento (ZMax Raz, cm), apresentados na Tabela 7. Nesse caso, a varação dára do sstema radcular ( Δ Z Raz, cm.da -1 ) pode ser estmada como função lnear entre ZMn Raz e ZMax Raz relaconada aos Desenvolvmentos Relatvos da Planta (DR Planta ) até o -ésmo da em que a Taxa de Alocação na Raz (TA Raz ) é nula (DR MaxRaz ). É precso ter em mente que esse é o crescmento dáro máxmo do sstema radcular, o que pode não ocorrer em condções naturas; portanto, é convenente estmar o crescmento segundo a alocação efetva de fotoassmlados e a densdade do sstema radcular. Entretanto, segundo Grabarnk, Pagès e Bengough (1998) e Tardeu (1988), a densdade do sstema radcular em uma cultura é altamente varável segundo a oferta ambental, notadamente quanto ao solo, o que nstgou Chopart e Sband (1999) a estmar a varação do sstema radcular pela aplcação de fatores de restrção empírcos. Nesse caso, optou-se por aplcar o coefcente hídrco do da anteror, apresentado na eq. (117), à varação máxma do sstema radcular em um dado da do calendáro Julano, ou seja: ΔZ Raz DRPlanta DR Planta 1 = ( ZMaxRaz ZMnRaz )* * kh 1 (130) DRMAxRaz até o da em que a Taxa de Alocação na raz é nula (DR MaxRaz ), sendo que após esse da a varação na profunddade da raz é nula. Nesse caso não foram consderados a redução pela morte do sstema radcular após DR MaxRaz e aspectos relaconados à propredades físco-químcas do solo. Comparando-se o Fluxo de Vapor e a capacdade de Suprmento Bruto de água na camada Mulch, pode-se nferr a evaporação dára de água da camada do sstema radcular. Assm, no caso de o Suprmento Bruto de água pela camada Mulch (SuprmentoBruto, cm.da -1 ), estmado pela eq. (129), ser maor que o Fluxo de Vapor (Fluxo Vapor, cm.da -1 ) através dela, estmado pela eq. (122), a Evaporação (E, cm.da -1 ) será gual ao Fluxo de Vapor. Caso contráro, a evaporação será gual ao Suprmento de água (Suprmento, cm.da -1 ), respetando-se o lmte da evaporação máxma (E Max, cm.da -1 ) estmada pela eq. (121). Se a camada Mulch dexar de exstr, a Evaporação atual (E, cm.da -1 ) será gual à Evaporação Máxma (E Max, cm.da -1 ).

163 161 O total de água na camada Mulch (Agua Mulch, cm) ao fnal de um dado da do calendáro Julano corresponderá ao produto da profunddade dessa camada (Z Mulch, cm) pela sua umdade (Ө Mulch, cm 3 cm -3 ) acrescda de dferença entre qualquer precptação pluval (Prec, cm.da -1 ) que tenha ocorrdo nesse da e da respectva evaporação, conforme demonstrado por: Agua Mulch ( Z Mulch Mulch ) + ec E = *θ Pr (131) Assumndo que a camada Mulch absorva a água da superfíce até sua umdade gualar a umdade da camada nferor e assm a camada Mulch dexar de exstr, o suprmento efetvo dáro de água à camada do sstema radcular é encontrado pela correção da água absorvda pela camada Mulch, ou seja, se o total de água na camada Mulch (Agua Mulch, cm) for maor que o produto da umdade do solo (Ө Solo, cm 3.cm -3 ) pela profunddade da camada Mulch (Z Mulch, cm), então, o suprmento efetvo de água ao sstema radcular (SuprmentoLqudo, cm.da -1 ) será dado por: SuprmentoLqudo = Agua Z * θ (132) e a umdade da camada Mulch (Ө Mulch, cm 3.cm -3 ) será gual a umdade do solo (Ө Solo, cm 3.cm -3 ). Caso contráro, o suprmento efetvo de água ao sstema radcular (SuprmentoLqudo, cm.da -1 ) será nulo e a umdade da camada Mulch (Ө Mulch, cm 3.cm -3 ) será dada por: θ Mulch Mulch + Pr ec E Mulch θ Mulch = (133) Z Mulch No caso de nexstênca da camada Mulch, o suprmento efetvo de água ao sstema radcular (SuprmentoLíqudo, cm.da -1 ) será gual à dferença entre a precptação pluval (Prec, cm.da -1 ) e a Evaporação (E, cm.da -1 ). Da água adconada ao sstema da cultura, neste caso consderou-se apenas a precptação pluval (Prec, cm.da -1 ), o Influxo da Água Armazenada na Superfíce do Solo (IAASS, cm.da -1 ) e o Escorrmento superfcal (Escorrmento, cm.da -1 ) dáro, estmado em função do suprmento efetvo de água ao sstema radcular (SuprmentoLqudo, cm.da -1 ), da taxa de Infltração (Infltração, cm.da -1 ), do total de Água na Superfíce do Solo (ASS, cm) e da Capacdade de Armazenamento de Água na Superfíce (CAAS, cm). A Infltração (Infltração, cm.da -1 ) é determnada pelas forças matrcal e da gravdade. Neste caso, a sortvdade (S0), apresentada na Tabela 6 para dferentes solos, expressa a taxa de absorção de água caso a força matrcal fosse a únca atuante. Stroosnjder (1976), ctado por Veereken, Maes, Feyen e Darus (1976), demonstra que a sortvdade (S Solo ) vara segundo a Solo

164 162 umdade do solo, sendo que, em um dado da do calendáro Julano, pode ser estmada em função da umdade do solo (Ө Solo, cm 3.cm -3 ), de acordo com: S Solo 1 θ Solo = S0 * (134) θ S A nfluênca da força mátrca sobre a taxa de Infltração decresce no decorrer do processo, mplcando que a força de adsorção torna-se desprezível e a taxa de Infltração (Infltracao, cm.da -1 ) aproxma-se da permeabldade (k In ), apresentada na Tabela 6 para dferentes tpos de solo. Assm, segundo Veereken, Maes, Feyen e Darus (1976), a taxa dára de Infltração (Infltracao, cm.da -1 ) pode ser determnada por: Infltracao = S Solo 5 * 1 0, + k (135) A Capacdade de Armazenamento de Água na Superfíce (CAAS, cm) expressa o total de água armazenado sobre a superfíce do solo eq. (136), sendo conseqüênca da declvdade do local e da rugosdade da superfíce; este últmo parâmetro é função da profunddade méda dos sulcos na superfíce (Z Sulco, cm) e do ângulo da parede dos sulcos em relação ao plano da superfíce (D Sulco, º). 2 Sen ( DSulco DLocal ) Co tan( DSulco + DLocal ) + Co tan( DSulco DLocal ) CAAS = 0,5* Z Sulco * * (136) Sen( D ) 2* Cos( D ) * Cos( D ) Sulco Na maora das áreas brasleras o ângulo do sulco em relação ao plano da superfíce (D Sulco, º) está entre 30 a 45º, e sua profunddade (Z Sulco, cm) é da ordem de três centímetros. Consderando a dfculdade na obtenção dessas nformações para a estmatva da dnâmca da água no solo e que, segundo Grupo de Pesqusa em Recursos Hídrcos (2005), terrenos com declvdade superor a 20º não são adequados à produção de mlho, o ângulo do sulco em relação ao plano da superfíce (D Sulco, º) da ordem de 40º e a sua profunddade (Z Sulco, cm) de três centímetros, adotou-se o valor de 0,24 para a Capacdade de Armazenamento de Água na Superfíce. A partr das estmatvas do suprmento efetvo de água ao sstema radcular (SuprmentoLqudo, cm.da -1 ), da taxa de Infltração (Infltração, cm.da -1 ) e da Capacdade de Armazenamento de Água na Superfíce (CAAS, cm), o total dáro de água na superfíce do solo (ASS, cm) será dado pelo somatóro da dferença entre o Suprmento efetvo de água (SuprmentoLqudo, cm.da -1 ) e a Infltração (Infltração, cm.da -1 ), ou seja, In Sulco Local

165 ASS 163 = ASS + ( SuprmentoLqudo Infltracao ) (137) 1 e o Influxo da Água Armazenada na Superfíce do Solo (IAASS, cm.da -1 ) será gual à Infltração (Infltração, cm.da-1). Há que se consderar que Influxo da Água Armazenada na Superfíce do Solo (IAASS, cm.da -1 ) não pode exceder a Água na Superfíce do Solo (ASS, cm), o que acarretara valor negatvo de Água na Superfíce do Solo (ASS, cm). Assm, caso ASS < 0, temse IAASS = ASS 1. Por outro lado, caso a Água na Superfíce do Solo (ASS, cm) exceda a Capacdade de Armazenamento de Água na Superfíce (CAAS, cm.da -1 ), haverá Escorrmento superfcal (Escorrmento, cm.da -1 ) gual a EscorrmentoS = ASS CAAS (138) mplcando que a Água na Superfíce do Solo (ASS, cm) será gual à Capacdade de Armazenamento de Água na Superfíce (CAAS, cm.da -1 ) nesse dado da. Conhecendo-se o suprmento efetvo de água ao sstema radcular (SuprmentoLqudo, cm.da -1 ), o Influxo da Água Armazenada na Superfíce do Solo (IAASS, cm.da -1 ) e o Escorrmento superfcal (Escorrmento, cm.da -1 ) dáros é possível estmar o Fluxo de água na camada superor a do sstema radcular (Fluxo Superor, cm.da -1 ), conforme representado na Fgura 15, pela eq. (139). Fluxo Superor = SuprmentoLqudo + IAASS Escorrmento (139) Quanto ao fluxo na camada nferor ao sstema radcular (Fluxo Inferor, cm.da -1 ), conforme destacado, será consderada apenas a percolação, em razão das dfculdades na estmatva da ascensão caplar e da sua nsgnfcânca nos solos da regão Centro-Sul do Brasl. No caso da percolação, Rjtema (1969) consdera que ocorra quando a dstânca entre a camada do sstema radcular (Z Raz, cm) e o lençol freátco (Z Lencol, cm) forem maores ou guas ao potencal da água no solo (ψ Solo, cm), ou seja, caso ( Z Z ) por: ψ a percolação (Per, cm.da -1 ) será dada Solo Lencol ψ Solo Per * = ksolo 1 (140) Z Lencol Z Raz consderando a condutvdade hdráulca do solo (ksolo ). No Caso da profunddade do lençol freátco (Z Lencol, cm), em razão da ndsponbldade dessa nformação para os locas apresentados na Tabela 3, consderou-se a profunddade ncal gual a centímetros. Raz

166 164 Conhecendo-se o fluxo de água na camada superor à do sstema radcular (Fluxo Superor, cm.da -1 ) e o Fluxo na camada Inferor (Fluxo Inferor, cm.da -1 ), é possível retomar a dscussão do coefcente hídrco (kh ) apresentado na eq. (117), destacando que as plantas somente atngrão a produção potencal caso o suprmento hídrco seja adequado para suprr a transpração máxma (TAIZ; ZEIGER, 2004), especalmente no caso do mlho, por tratar-se de espéce C4 (TAIZ; ZEIGER, 2004). Com suprmento de água nferor à transpração máxma, as plantas reduzem sua transpração e, conseqüentemente, a produção, na razão da dsponbldade hídrca (TAIZ; ZEIGER, 2004). Assm, faz-se necessáro consderar a relação entre a taxa de Transpração Máxma (TR Max, cm.da -1 ) e a taxa de Transpração (TR, cm.da -1 ) em um dado da do calendáro Julano. Conforme destacado por Doorenbos (1994), Doorenbos e Prutt (1975), Gfford e Evans (1981), Perera, Vlla Nova e Sedyama, (1997) e Stockle e Nelson (2005), exstem város métodos para a estmatva do coefcente hídrco. Em geral esses métodos consderam a evapotranspração - caso da equação de Penman Monteth (PEREIRA; VILLA NOVA; SEDIYAMA, 1997) - para a estmatva da evapotranspração de referênca. Entretanto, há que se consderar que apenas a transpração afeta o coefcente hídrco (kh ),; portanto, há necessdade de solar as contrbuções da evaporação e da transpração. Neste caso, subtrando-se o valor da Evaporação Máxma (E MAx, cm.da -1 ), estmado pela eq. (121), da Evapotranspração de referênca (ET 0, cm.da -1 ), estmada pela eq. (84), obtém-se a taxa de Transpração de Referênca (TR 0, cm.da -1 ) da cultura, conforme apresentado na eq. (141). TR = ET0 E *exp( 7 * ke ) (141) 0 Solo A Evaporação Máxma (E MAx, cm.da -1 ), estmada pela eq. (121), consdera o índce de área folar (IAF, cm 2.cm -2 ) e o suprmento hídrco para planta, ou seja, somente ocorrerá a máxma evaporação na cultura caso se verfque o IAF máxmo e o adequado suprmento hídrco. Nesse caso, Vera Junor (1999) sugere que o IAF para a máxma produção na cultura de mlho é sete, valor utlzado na eq. (141). Destacam Perera, Vlla Nova e Sedyama, (1997) e Stockle e Nelson (2005) que, além do índce de área folar e do suprmento hídrco, a turbulênca da atmosfera, afetada pela rugosdade do dossel, também altera a transpração. Os efetos da turbulênca serão expressos por um coefcente de turblhonamento (kt ) que vara entre zero a um. O valor máxmo, um, ocorre

167 165 quando o escoamento é lamnar, ou seja, com Índce de Área Folar gual a zero. Após a emergênca o coefcente tende a zero, apresentando seu valor mínmo quando o índce de área folar da cultura for máxmo, ou seja, é possível estmar o coefcente de turblhonamento (kt) dáro em função do Índce de Área folar da cultura (IAF, cm 2.cm -2 ) por: kt = + ( kt 1) *(1 exp( IAF * ke ) (142) 1 Max em que KT Max refere-se ao coefcente de turblhonamento máxmo e ke é o coefcente de extnção da radação no dossel em um dado da do calendáro Julano, assumndo-se que a exposção do dossel à radação e aos demas fluxos da atmosfera têm desempenhos semelhantes. Quanto ao coefcente de turblhonamento máxmo (kt Max ), Doorenbos (1994) sugere valores de 0,5, 0,9, 1,2 e 0,8 para o mlho nos estádos ncas de desenvolvmento (Estádo 1), vegetatvo (Estádo 2 a 3), reprodutvo (Estádo 4 a 8) e próxmo da maturdade fsológca (Estádo 9 a 10), respectvamente. A transpração máxma de uma cultura (TR Max, cm.da -1 ) pode ser estmada pela correção da transpração de referênca (TR 0, cm.da -1 ), estmada pela eq. (141), pela cobertura do solo e o fluxo não-lamnar na atmosfera, conforme apresentado na eq. (143). TR Max = TR *(1 exp( IAF * ke ) * kt (143) 0 A Transpração atual (TR, cm.da -1 ) é conseqüênca da dferença dos potencas da água no solo e na atmosfera, consderando anda as resstêncas que os órgãos da planta representam ao fluxo de água. Nesse caso, consderando Heemst (1986), Knry (1991) e Nckell (1983) e Stockle e Nelson (2005), as resstêncas mas mportantes são as representadas pela raz, que pode ser estmada em função da profunddade do sstema radcular (Z Raz, cm) e condutvdade hdráulca do solo (ksolo ) por meo de: Re sstencaraz = Z * (144) Raz ksolo e pelo somatóro das resstêncas dáras do colmo e das folhas, ou resstênca da parte aérea (Re Aérea ), apresentada na eq. (145), estmada em função do potencal de água na folha (ψ Folha, cm), consderado, neste caso, gual a cm. Aerea 13 Re sstenca = ,53* ψ (145) Assm, a dferença de potencas ( Δ ψ SoloAr, cm) que rá orentar o processo e representará a Transpração dára da cultura (TR, cm.da -1 ) é dada pela eq. (146). Entretanto, há que se Folha

168 166 consderar que a Transpração dára (TR, cm.da -1 ) consderada na eq. (117) para a estmatva do coefcente hídrco (kh ) dáro será, no máxmo, gual à Transpração Máxma estmada pela eq. (143). Δ ψ Ar ψ SoloAr = (146) Raz ψ Solo Re sstenca + Re sstenca Quando a umdade do solo (Ө Solo, cm 3.cm -3 ) for maor que 0,99 da umdade de saturação (Ө S, cm 3.cm -3 ) e menor que 1,01 da umdade resdual (Ө R, cm 3.cm -3 ), a Transpração dára (TR, cm.da -1 ) será nula. Já, quando a umdade do solo (Ө Solo, cm 3.cm -3 ) varar entre 0,94 a 0,99 da umdade de saturação, Campbell (1985) e Rjtema (2005) consderam que a planta de mlho sofrerá estresse por encharcamento, sendo a Transpração dára da cultura (TR, cm.da -1 ) estmada pela eq. (147). TR ( θ * 0,96 θ ) S Aereo = TRMax * (147) θ * 0,96 Retomando a eq. (118), é possível estmar a nova umdade do solo ao fnal de um dado da do calendáro Julano por: S Raz Solo FluxoSuperor + Per TR θ Raz = θ Raz + (148) 1 Z consderando o fluxo de água na camada superor a percolação e a transpração dára.

169 Estmatva e prevsão do rendmento de grãos de mlho De acordo com Caxeta Flho (2001), modelos são representações dealzadas para stuações do mundo real; assm, uma etapa mportante do seu desenvolvmento é a verfcação do processo de modelagem na descrção da realdade. Em sstemas agrícolas, as relações entre os componentes são complexas; assm, para a melhor compreensão destas relações, são desenvolvdos modelos, denomnados genercamente modelos de cultura (WIT; GOUDRIAAN, 1978), recursos que têm sdo usados para quantfcar a produtvdade potencal em dferentes ambentes e que, geralmente, descrevem o desenvolvmento e a produtvdade da cultura em áreas homogêneas sob determnadas condções clmátcas (KROPFF et al., 1995). Para os propóstos da presente Tese, fo desenvolvdo um sstema computaconal em Vsual Basc, consderando o modelo de cultura descrto no tópco 3.3, para estmar o rendmento de grãos de mlho na regão Centro-Sul do Brasl, a partr dos parâmetros clmátcos dáros de radação ncdente (J.m -2.s -1 ), precptação pluval (cm), temperatura máxma e mínma na atmosfera (ºC), temperatura máxma e mínma na superfíce do solo (ºC) e umdade relatva do ar, além dos teores (%) de area grossa, area fna, slte, argla e carbono no solo. Observa-se que este modelo estmará o rendmento de grãos de mlho máxmo dado às condções ambentas descrtas pelos parâmetros clmátcos em questão; portanto, não consdera outros estresses a que a cultura seja submetda. Para a verfcação da precsão e da acuráca do modelo de cultura foram smulados os rendmentos de grão de mlho, doravante denomnados rendmentos estmados (RE Meddo, kg.ha -1 ), nos locas apresentados na Tabela 3, consderando os parâmetros clmátcos dáros de radação ncdente (J.m -2.s -1 ), precptação pluval (cm), temperatura máxma e mínma na atmosfera (ºC), temperatura máxma e mínma na superfíce do solo (ºC) e umdade relatva do ar, meddos pelas nsttuções apresentadas na Tabela 5 entre os das 16 de Julho de 1997 a 15 de Junho de No caso dos locas que não dspunham de meddas de temperatura na superfíce do solo, estas foram consderadas guas às respectvas meddas dáras de temperatura na atmosfera. Como para a Prevsão de Safras devem ser consderadas as prevsões dos parâmetros clmátcos necessáros à smulação do rendmento de grãos de mlho, também foram smulados os rendmentos de grão de mlho, doravante denomnados rendmento prevsto (RP, kg.ha -1 ), para os mesmos locas, utlzando-se os parâmetros clmátcos dáros de radação ncdente (J.m -2.s -1 ),

170 168 precptação pluval (cm), temperatura máxma e mínma na atmosfera (ºC), temperatura máxma e mínma na superfíce do solo (ºC) e umdade relatva do ar prevstos pelo modelo Eta. No caso da smulação do rendmento de grãos de mlho com os parâmetros clmátcos prevstos pelo modelo Eta, foram seleconadas as prevsões geradas pelo modelo Eta com 30 das de antecedênca nos 30 das subseqüentes, nclusve às datas de semeadura apresentadas na Tabela 10. Entre os trgésmos prmeros a sexagésmos das contados desde as datas de semeadura, foram seleconadas prevsões dos parâmetros clmátcos geradas pelo modelo Eta com 60 das de antecedênca, e assm sucessvamente, às prevsões geradas com 90 e 120 das de antecedênca até as datas de colheta apresentadas na Tabela 10. Nos locas em que o período entre a data de semeadura e a data da colheta era maor que 120 das, foram consderadas as prevsões geradas com 120 das de antecedênca para os das excedentes a 120 das. Esse procedmento, embora nadequado aos propóstos da Prevsão de Safras, fo necessáro em razão de que a dsponbldade dos computadores do Centro de Prevsão do Tempo e Estudos Clmátcos (CPTEC) era ncompatível com o período necessáro para a geração de parâmetros clmátcos pelo modelo Eta. Com relação aos parâmetros do solo requerdos pelo modelo de cultura e descrtos no tópco (teores, em %, de area grossa, area fna, slte, argla e carbono) consderando as coordenadas (Lattude e Longtude) dos locas apresentados na Tabela 10, foram seleconadas as nformações, apresentadas na Tabela 11, cujas coordenadas do banco de dados dsponblzado por Cooper et al. (2005) fossem mas próxmas. Um dos métodos mas utlzados para a realzação do que se chama de teste empírco do modelo é a comparação entre os dados reas e os dados smulados pela análse da dferença entre valores smulados e observados; o procedmento apresenta uma sére de vantagens em relação à smples comparação de dados reas com dados smulados. Para que tal técnca faça sentdo são necessáras algumas consderações, tas como: quas varáves serão testadas e quas os níves de precsão acetáves para as varáves. No teste do modelo, também devem ser consderados os erros envolvdos nos dados reas (COSTA, 1997). A despeto da nferênca de que os ensaos são realzados de modo a expressar o rendmento potencal, deve-se consderar a nevtável ocorrênca de estresses, os quas comprometem a expressão do rendmento potencal; portanto, dos resultados dos ensaos

171 169 dsponíves em Embrapa Mlho e Sorgo (2005b), foram elencados aqueles cujos coefcentes de varação eram menores que 10%, índce tdo como adequado por Campos (1983) e Costa (1997). Dos ensaos seleconados, foram computados os rendmentos de grãos dos germoplasmas mas e menos produtvos como o rendmento meddo máxmo (RM Max, kg.ha -1 ) e mínmo (RM Mn, kg.ha -1 ) possíves naquele ambente, enquanto que o rendmento médo do ensao fo consderado o rendmento meddo médo (RM Med, kg.ha -1 ) para aquele ambente. Os rendmentos de grão de mlho estmados pelo modelo de cultura com valores meddos dos parâmetros clmátcos (RE, kg.ha -1 ) e os rendmentos de grão de mlho prevstos pelo modelo de cultura com parâmetros clmátcos prevstos pelo modelo Eta (RP, kg.ha -1 ) foram comparados aos respectvos rendmentos do Ensao Naconal de Mlho, apresentados na Tabela 12. Uma vez que o modelo de cultura proposto no tópco 3.3 consdera apenas varações relatvas aos parâmetros clmátcos e não leva em conta outros estresses bótcos e abótcos a que os ensaos possam ter sdo submetdos, pode-se nferr que o rendmento de grãos de mlho estmado deverá ser gual ou superor aos rendmentos máxmos meddos (RM Max, kg.ha -1 ). Assm, para a verfcação da precsão e da acuráca do modelo de cultura, respectvamente quanto ao local e à safra, foram calculadas as razões entre os rendmentos de grão de mlho estmados pelo modelo de cultura a partr dos parâmetros clmátcos meddos (RE, kg.ha -1 ) e os rendmentos máxmos meddos (RM Max, kg.ha -1 ). Também foram calculadas as razões entre os rendmentos de grão de mlho smulados com as prevsões dos parâmetros clmátcos realzadas pelo modelo Eta (RP, kg.ha -1 ) e os rendmentos máxmos meddos (RM Max, kg.ha -1 ), para a verfcação da acuráca e da precsão da prevsão dos rendmentos de grãos de mlho. Os ensaos estão submetdos a estresses não consderados pelo modelo de culturas, os quas podem reduzr em até 10% o rendmento de grãos em relação ao rendmento potencal; este é um parâmetro arbtráro; assm, nos casos em que as dferenças relatvas entre os rendmentos estmados (RE, kg.ha -1 ), ou os rendmentos prevstos (RP, kg.ha -1 ), com os respectvos rendmentos máxmos meddos (RM Max, kg.ha -1 ) varou entre a undade e 1,09, a dferença relatva fo consderada como não sgnfcatva (Tabela 9). Segundo Affholder (1997), Asss (2004), Boote, Jones e Pckerng (1996), Brunn et al. (1982), Costa (1997), Duarte e Paternan (2000), Fgueredo Júnor (2004) e Rodrgues e Assad (1997), são acetáves varações de até ±20% na estmatva do rendmento de grãos de mlho por modelos de cultura. Desta forma, foram acetos como precsos os rendmentos estmados (RE,

172 170 kg.ha -1 ) e prevstos (RP, kg.ha -1 ) cuja dferença relatva varou entre 1,11 e 1,30, denomnados pouco superestmados. Nos casos em que a dferença relatva varou entre 0,90 e 0,99, a dferença relatva fo tda como não sgnfcatva, com tendênca a subestmatva, desde que o rendmento estmado, ou o rendmento prevsto, tenha sdo maor que o rendmento médo meddo (RM Med, kg.ha -1 ). Para os demas valores das dferenças relatvas, consderou-se a classfcação apresentada na Tabela 9, reterando-se que, em todos os casos em que o rendmento estmado (RE, kg.ha -1 ), ou prevsto (RP, kg.ha -1 ), fo menor do que o rendmento médo meddo, a dferença relatva fo consderada muto subestmada. Quanto ao cclo da cultura, observa-se que alguns dos valores meddos, a exemplo de 212 das em Lmera na safra 2000/01, o cclo extrapolou os valores consderados adequados por Duarte e Paternan (2000), Embrapa Mlho e Sorgo (2005a) e Vera Junor (1999) para germoplasmas de cclo precoce na regão Centro-Sul do Brasl. Uma vez que esses autores sugerem um cclo máxmo de 150 das para germoplasmas de mlho do cclo precoce na regão Centro-Sul do Brasl, os valores meddos no Ensao Naconal de Mlho (EMBRAPA MILHO E SORGO, 2005b) ndcam que esses ensaos foram colhdos após a data do ponto de colheta, quando os frutos apresentam teor de água próxmo a 14%, prátca comum entre agrcultores da regão, segundo Embrapa Mlho e Sorgo (2005b) e Fancell e Dourado Neto (1997). Assm, somente foram comparados os cclos estmados pelo modelo de cultura, utlzando parâmetros clmátcos meddos, e os cclos prevstos pelo modelo de cultura, utlzando parâmetros clmátcos prevstos pelo modelo Eta, aos respectvos cclos meddos quando se fez necessáro para entendmento dos resultados, desde que o cclo meddo fosse nferor a 150 das.

173 171 Tabela 9 Classfcação das dferenças relatvas entre os rendmentos estmados de grãos de mlho (RE, kg.ha -1 ), ou prevstos (RP, kg.ha -1 ), com os respectvos rendmentos máxmos meddos de grãos de mlho nos Ensaos Naconas de Mlho safra normal em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl durante as safras 1997/98 a 2001/02 Classe Varação da Observação dferença relatva Muto superestmada Igual ou maor a 1,51 Superestmada Entre 1,31 a 1,50 Pouco superestmada Entre 1,11 a 1,30 Não sgnfcatva Entre 1,01 a 1,10 Muto pouco subestmada Entre 0,91 a 1,00 Pouco subestmada Entre 0,71 a 0,90 Subestmada Entre 0,51 a 0,70 Muto subestmada Igual ou menor a 0,50 Sempre que o rendmento estmado, ou prevsto, for menor que o rendmento médo meddo.

174 172 Tabela 10 Datas de semeadura (Sem), de colheta (Col) e cclo da cultura em das (Cclo) dos Ensaos Naconas de Mlho safra normal em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl durante as safras 1997/98, 1998/99, 1999/00, 2000/01 e 2001/02 (contnua) Local Safra 1997_98 Safra 1998_99 Safra 1999_00 Sem Col Cclo Sem Col Cclo Sem Col Cclo Barreras /11/98 14/05/ /12/99 22/06/ Brasíla /11/98 21/05/ /11/99 27/04/ Goanésa /11/99 26/03/ Goâna /11/98 15/04/ /10/99 10/05/ Itumbara 22/11/97 30/03/ /12/98 10/04/ /11/99 30/03/ Porangatu /12/98 29/04/ /12/99 10/04/ Ro Verde /11/98 28/04/ /11/99 23/03/ Campo Grande /12/98 04/05/ Capnópols 24/11/97 31/03/ /12/98 28/04/ /11/99 23/03/ Janaúba Lavras 14/11/97 25/04/ /11/98 29/03/ /11/99 19/04/ Paracatu 01/12/97 05/05/ Patos /11/98 29/04/ /11/99 07/04/ Sete Lagoas /11/98 20/05/ /11/99 23/03/ Uberlânda /10/98 09/03/ /11/99 08/04/ Vçosa /11/98 21/04/ /10/99 18/03/ Cravnhos 29/11/97 01/04/ /11/98 25/03/ /12/99 09/04/ Guaíra /11/98 14/04/ /12/99 09/05/ Lmera /11/98 05/03/ /12/99 10/04/ Mandur /11/98 05/04/ /12/99 19/05/ Praccaba 23/11/97 20/04/ /11/98 08/04/ /12/99 15/05/ Cascavel 03/11/97 14/04/ /10/98 22/04/ /12/99 09/05/ Londrna /11/98 24/04/ Palotna

175 173 Tabela 10 Datas de semeadura (Sem), de colheta (Col) e cclo da cultura em das (Cclo) dos Ensaos Naconas de Mlho safra normal em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl durante as safras 1997/98, 1998/99, 1999/00, 2000/01 e 2001/02 (conclusão) Local Safra 2000_01 Safra 2001_02 Sem Col Cclo Sem Col Cclo Barreras 20/12/00 22/06/ Brasíla 01/12/00 09/05/ /12/01 16/04/ Goanésa /11/01 11/01/02 69 Goâna 15/11/00 17/04/ /11/01 11/04/ Itumbara 10/11/00 20/03/ Porangatu 05/12/00 25/04/ /11/01 19/03/ Ro Verde Campo Grande /11/01 10/04/ Capnópols 17/11/00 12/03/ Janaúba 06/12/00 10/04/ Lavras 15/11/00 31/05/ Paracatu 13/12/00 05/05/ Patos 10/11/00 12/04/ /12/01 15/05/ Sete Lagoas 12/12/00 15/04/ /10/01 07/04/ Uberlânda 24/10/00 10/03/ /10/01 24/02/ Vçosa 25/11/00 22/04/ /10/01 24/03/ Cravnhos Guaíra 17/11/00 20/04/ /11/01 05/04/ Lmera 13/11/00 15/06/ /10/01 09/03/ Mandur 09/11/00 04/04/ /10/01 15/03/ Praccaba 08/11/00 10/04/ Cascavel /10/01 15/03/ Londrna 06/12/00 10/05/ /10/01 28/03/ Palotna 27/10/00 04/04/ Fonte: Embrapa Mlho e Sorgo (2005a).

176 174 Tabela 11 Coordenadas geográfcas, lattude (Lat, ºS) e longtude (Long, ºW), e os teores (%) no solo de area grossa, area fna, slte, argla e carbono dos locas mas próxmos aos 24 locas seleconados no Ensao Naconal de Mlho Local Lat. Long. Area Grossa Area Fna Slte Argla Carbono (ºS) (ºW) (%) (%) (%) (%) (%) Barreras 12,13 47,59 26,40 65,50 2,90 5,20 0,45 Brasíla 15,46 48,29 24,60 38,20 20,80 16,40 0,73 Goanésa 15,13 59,02 27,60 24,10 15,10 33,20 1,89 Goâna 16,36 49,59 14,20 30,70 20,90 34,20 1,59 Itumbara 18,24 48,15 9,80 51,50 0,60 38,10 2,10 Porangatu 13,26 48,07 38,30 40,50 10,20 11,00 1,20 Ro Verde 17,34 50,25 4,50 20,20 38,30 37,00 0,60 Campo Grande 20,17 56,05 13,00 41,00 24,00 22,00 0,66 Capnópols 18,42 48,31 10,80 20,80 13,50 54,90 2,00 Janaúba 15,50 42,13 1,80 14,50 18,00 65,70 1,24 Lavras 21,25 42,12 12,00 20,00 8,00 60,00 2,79 Paracatu 17,12 49,08 16,60 36,40 12,70 34,30 0,32 Patos 18,42 47,31 9,80 51,50 0,60 38,10 2,10 Sete Lagoas 19,3 46,24 15,60 62,20 2,20 20,00 0,18 Uberlânda 18,24 48,15 9,80 60,50 0,60 29,10 2,10 Vçosa 21,02 44,30 9,00 18,00 14,00 59,00 0,43 Cravnhos 21,12 47,53 5,20 25,20 15,70 53,90 0,28 Guaíra 20,15 47,25 6,00 20,00 12,00 62,00 2,27 Lmera 22,34 47,07 7,00 21,00 12,00 60,00 0,39 Mandur 23,05 47,57 8,00 18,00 24,00 50,00 2,22 Praccaba 22,34 47,07 10,00 20,00 7,00 60,00 0,69 Cascavel 24,58 52,53 4,00 4,00 29,00 63,00 1,96 Londrna 23,20 51,50 6,00 7,00 20,00 67,00 0,34 Palotna 24,22 52,49 3,00 3,00 21,00 73,00 0,90 Fonte: Cooper et al. (2005).

177 175 Tabela 12 Rendmentos de grãos de mlho máxmos (RM Max, kg.ha -1 ), médos (RM Med, kg.ha -1 ) e mínmos (RM Mn, kg.ha -1 ) dos Ensaos Naconas de Mlho safra normal em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl durante as safras 1997/98 a 2001/02 (contnua) Local Safra 1997_98 Safra 1998_99 Safra 1999_00 RM Max RM Med RM Mn RM Max RM Med RM Mn RM Max RM Med RM Mn Barreras Brasíla Goanésa Goâna Itumbara Porangatu Ro Verde Campo Grande Capnópols Janaúba Lavras Paracatu Patos Sete Lagoas Uberlânda Vçosa Cravnhos Guaíra Lmera Mandur Praccaba Cascavel Londrna Palotna

178 176 Tabela 12 Rendmentos de grãos de mlho máxmos (RR Max, kg.ha -1 ), médos (RR Med, kg.ha -1 ) e mínmos (RR Mn, kg.ha -1 ) dos Ensaos Naconas de Mlho safra normal em 24 locas da regão Centro-Sul do Brasl durante as safras 1997/98 a 2001/02 (conclusão) Local Safra 2000_01 Safra 2001_02 RM Max RM Med RM Mn RM Max RM Med RM Mn Barreras Brasíla Goanésa Goâna Itumbara Porangatu Ro Verde Campo Grande Capnópols Janaúba Lavras Paracatu Patos Sete Lagoas Uberlânda Vçosa Cravnhos Guaíra Lmera Mandur Praccaba Cascavel Londrna Palotna Fonte: Embrapa Mlho e Sorgo (2005a).

179 177 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO Observando-se a dsposção geográfca dos locas consderados (Fgura 14), é possível nferr um exo com orentação sul a nordeste, em que Cascavel, no Paraná, é o ponto extremo sul e Barreras, na Baha, é o ponto extremo nordeste. Esse exo delmta desvos para leste e oeste, tendo Vçosa e Campo Grande como pontos extremos, respectvamente. Uma vez que, neste caso, o clma é o prncpal fator sobre o rendmento de grãos de mlho estmado pelo modelo de culturas, é precso levar em conta os clmas das regões Sul e Nordeste do Brasl, nclundo a regão Centro-Oeste. O clma da regão Sul é caracterzado mas pela dferença de temperatura entre as estações do ano do que pela varação na precptação pluval (ANDRADE; CAVALCANTI, 2005), enquanto que os clmas das regões Centro-Oeste e Nordeste apresentam regmes de chuva bastante dstntos segundo as estações do ano (ALVES; REPELLI, 1992; AYOADE, 1996). Os regmes de precptação pluval são determnados, prncpalmente, pelo deslocamento de frentes na regão Sul (ANDRADE; CAVALCANTI, 2005), ao passo que nas regões Centro- Oeste e Nordeste sofrem maor contrbução da Zona de Convergênca Intertropcal (AYOADE, 1996), além da Zona de Convergênca do Atlântco Sul no caso do Nordeste (ALVES; REPELLI, 1992). Na regão Centro-Oeste predomna um regme próxmo ao das monções asátcas, descrto pelas dferenças de radação em função do movmento solar e nfluencado também pelos atrbutos do solo, da topografa e da cobertura vegetal. No caso da Amérca do Sul, esse regme se dstngue das monções asátcas pela ausênca da reversão de ventos na baxa troposfera, mnmzando assm efetos remotos sobre o clma da regão (ZHOU; LAU, 1997). Nesse contexto, o fenômeno El Nño Osclação Sul tem sdo objeto de mutas pesqusas, havendo consenso sobre seu efeto nas regões Sul e Nordeste do Brasl. Assm, a análse dos parâmetros clmátcos nos locas consderados nesse trabalho deve se pautar pelas prncpas característcas e determnantes clmátcos das regões Sul, Nordeste e Centro-Oeste, bem como, suas nterações com o fenômeno El Nño Osclação Sul. A questão da estmatva do rendmento de grãos de mlho, assm bem como sua prevsão consderando os parâmetros clmátcos estmados pelo modelo Eta, ou seja, a Prevsão da Safra de Mlho, também deve ser pautada pelos prncpas determnantes do clma nas ctadas regões, objeto dos tópcos descrtos a segur.

180 El Nño Osclação Sul (ENOS) na regão Centro-Sul do Brasl Conforme destacado por Kessler, Rothsten e Chen (1997), as anomalas clmátcas extremas, tas como a seca prolongada e a precptação pluval excessva, relaconadas às varações na temperatura sobre o Oceano Pacífco Leste e sobre o Oceano Pacífco na regão da Indonésa, denomnado Índce de Osclação Sul (IOS),têm sdo consstentemente estudadas. Essas anomalas são decorrentes da nteração entre a atmosfera e o oceano; entretanto, como também sofrem o efeto de outros condconantes, notadamente a localzação geográfca, os autores sugerem estudos mas aprofundados sobre as ocorrêncas do fenômeno El Nño Osclação Sul (ENOS) no clma local. Uma das prmeras assocações entre a precptação pluval e o Índce de Osclação Sul (IOS) fo realzada por Walker (WALKER, 1923), que observou precptação pluval menor que a normal na Índa e Indonésa, nclundo o norte da Austrála, durante a fase negatva do IOS. Walker (1928), Cavedes (1973) e Hastenrath e Heller (1977), já há mas de duas décadas, demonstraram que a seca na regão Nordeste do Brasl no período entre os meses de Março a Mao está assocada à fase postva do fenômeno El Nño Osclação Sul, ou seja, a ocorrênca de El Nño. Nesse caso, a ocorrênca do fenômeno El Nño nbe o deslocamento da Zona de Convergênca Intertropcal (ZCI), prncpal responsável pela precptação pluval na regão Nordeste do Brasl. A fase negatva do IOS, La Nña, exerce efeto contráro sobre a ZCI, favorecendo precptação pluval acma da normal entre os meses de Março a Mao, pos eventos La Nña amplam o deslocamento da ZCI, enquanto eventos El Nño a restrngem (NOBRE; SHUKLA, 1996). Também há muto tempo a ocorrênca dos fenômenos El Nño e La Nña está relaconada ao regme de chuvas durante a prmavera na regão Sul do Brasl, notadamente no mês de Novembro. Anda nessa regão exstem fortes evdêncas da relação entre precptações pluvas acma da normal durante o nverno e a fase postva do Índce de Osclação Sul (GRIMM; BARROS; DOYLE, 1999; STRETEN, 1983). Grmm, Ferraz e Gomes (1997) observaram que as mesoregões paranaenses Norte, aqu representada por Londrna, e Oeste, nesse caso representada por Cascavel e Palotna, apresentam aumento sgnfcatvo da precptação pluval durante eventos El Nño nos meses de Junho, Julho e entre Novembro a Janero. Entretanto, os autores não observaram alterações sgnfcatvas no regme de chuvas durante os eventos La Nña, o que não exclu a possbldade de que o evento afete o clma dessas regões.

181 179 No presente estudo não fo observado valor p sgnfcatvo para Guaíra, em São Paulo, e Ro Verde, em Goás (Fgura 16 e Fgura 17), o que não mplca a nexstênca de efeto do fenômeno El Nño Osclação Sul (ENSO) sobre o regme de chuvas desses locas, pos, a prncípo o snal não sgnfcatvo entre os eventos ENSO e o regme de chuvas al locas pode ser atrbuído à sere estudada, entre 1960 e Entretanto, há que se consderar que a sére estudada contém os mas fortes eventos El Nño e La Nña ocorrdos no últmo século, nos anos de 1974 e 1983, respectvamente, o que sugere que a metodologa estatístca empregada pode não ter captado as relações entre os regmes de chuva locas e os eventos ENSO, sugerndo a realzação de estudos mas detalhados nesses locas. As demas localdades abordadas neste estudo apresentaram valor p sgnfcatvo entre o regme de chuvas e os fenômenos El Nño Osclação Sul (ENSO). Nesse caso, destacam-se Barreras, a menor freqüênca do regme de chuvas mensal relaconado aos eventos ENSO, além de Itumbara e Campo Grande, maores freqüêncas do regme de chuvas mensal relaconado aos eventos ENSO (Tabela 13). Quando consderados todos os locas, observou-se maor e menor freqüênca de snal sgnfcatvo nos meses de Janero e Março, respectvamente (Fgura 16, Fgura 17 e Tabela 13). A maor freqüênca no mês de Janero é coerente com as observações de Fgueroa e Nobre (1990), Nobre e Shukla (1996) e Walker (1923), fato atrbuído ao deslocamento da Zona de Convergênca Intertropcal e, mas recentemente, à Zona de Convergênca do Atlântco Sul, o que, de modo geral, mplca a ênfase do montoramento e prevsão do fenômeno ENSO nos meses de Dezembro, Janero e Feverero para a prevsão do regme de chuvas subseqüente. Embora Janero apresente a maor freqüênca, as maores dferenças relatvas ocorreram no mês de Agosto (Tabela 14), o que não deve ser consderado por terem ocorrdo em Brasíla e Goâna durante suas estações secas. Assm, as maores dferenças relatvas (Tabela 14), nos meses com valor p sgnfcatvo, ocorreram em Vçosa (9,55 e 6,31) nos meses de Junho e Agosto, Lavras, em Mnas Geras (6,26) no mês de Setembro e Praccaba, em São Paulo (6,21) no mês de mao, ou seja, há uma concentração no período de nverno, fato coerente com a redução na precptação pluval nesse período em regões tropcas, mas que ndca a necessdade de estudos mas regonalzados, conforme descrto nos tópcos a segur, em que os locas estão agrupados por estado apenas por questões ddátcas.

182 180 Janero Feverero Março Abrl Mao Junho sgnfcânca do valor p < 0,10 0,11 a 0,20 0,21 a 0,50 0,51 a 1,00 Dâmetro representatvo de dferenças relatvas máxma gual à undade Fgura 16 Dferenças relatvas máxmas entre os totas mensas de chuva e suas medanas no prmero semestre do ano para os 24 locas avalados e a sgnfcânca do valor p. Os dâmetros das legendas são proporconas à dferença em modulo. O snal - sobre a legenda ndca dferença negatva e sua ausênca dferença postva

183 181 Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro sgnfcânca do valor p < 0,10 0,11 a 0,20 0,21 a 0,50 0,51 a 1,00 Dâmetro representatvo de dferenças relatvas máxma gual à undade Fgura 17 Dferenças relatvas máxmas entre os totas mensas de chuva e suas medanas no prmero semestre do ano para os 24 locas avalados e a sgnfcânca do valor p. Os dâmetros das legendas são proporconas à dferença em modulo. O snal - sobre a legenda ndca dferença negatva e sua ausênca dferença postva

184 182 Tabela 13 Relações entre as freqüêncas mensas (Mensal) e locas (Local) das dferenças relatvas e as classes El Nño Osclação Sul (ENSO) nos meses que apresentaram valor p sgnfcatvo para os 24 locas avalados Jan. Fev. Mar. Abr. Ma. Jun. Jul. Ago. Set. Out. Nov. Dez. Local Barreras 0,20 1 Brasíla 0,28 1 Goanésa 0,26-0,14 2 Goâna 0,34 0,20 2 Itumbara -0,18-0,30 0,13 0,21-0,25-0,10 6 Porangatu -0,25-0,03 2 Ro Verde 0 Campo Grande -0,24 0,28 0,35-0,26 0,14 0,35 6 Capnópols 0,45-0,02 0,08 3 Janaúba 0,26 0,25-0,40-0,41 4 Lavras -0,09 0,23-0,04-0,01 4 Paracatu 0,30 0,31 0,33 3 Patos de Mnas 0,25 0,20 0,20 3 Sete Lagoas 0,26 0,47 0,15 3 Uberlânda 0,26 0,47 0,15 3 Vçosa -0,23-0,17-0,04 0,20 4 Cravnhos 0,55 0,29 0,24 3 Guaíra 0 Lmera -0,21 0,49-0,02 0,01 4 Mandur 0,09 0,50 0,35 3 Praccaba 0,03-0,06-0,18 3 Cascavel -0,30 0,44 0,34 0,41 4 Londrna 0,33 0,40 2 Palotna 0,30 0,18 0,26 0,21-0,14 5 Mensal

185 183 Tabela 14 Maores dferenças relatvas postvas (Df+) e negatvas (Df-) entre os totas mensas de chuva e suas medanas para os 24 locas avalados cujos meses apresentaram valor p sgnfcatvo (contnua) Barreras Brasíla Campo Grande Capnópols Cascavel Vçosa Dez Nov Out Set Ago Jul Jun Ma Abr Mar Fev Jan Df+ 1,79 1,91 1,74 Df- -0,88-0,90-0,84 Df+ 1,03 1,49 Df- -0,87-1,00 Df+ 0,84 Df- -0,61 Df+ 1,77 Df- -0,80 Df+ 2,07 2,86 Df- -0,93-0,84 Df+ 4,21 1,74 6,31 Df- -0,99-0,96-1,00 Df+ 5,55 Df- -1,00 Df+ 9,55 Df- -1,00 Df+ 3,20 3,06 Df- -1,00-1,00 Df+ Df- Df+ 1,25 2,24 Df- -0,65-0,82 Df+ 0,75 Df- -0,79

186 184 Tabela 14 Maores dferenças relatvas postvas (Df+) e negatvas (Df-) entre os totas mensas de chuva e suas medanas para os 24 locas avalados cujos meses apresentaram valor p sgnfcatvo (contnuação) Cravnhos Goanésa Goâna Guaíra Itumbara Janaúba Vçosa Dez Nov Out Set Ago Jul Jun Ma Abr Mar Fev Jan Df+ 2,02 1,02 1,03 4,38 Df- -0,96-0,52-0,81-0,98 Df+ 1,49 Df- -1,00 Df+ Df- Df+ 2,80 1,99 3,86 Df- -1,00-0,97-1,00 Df+ 4,10 3,79 Df- -0,99-1,00 Df+ 6,31 Df- -1,00 Df+ Df- Df+ 183,75 9,55 Df- -1,00-1,00 Df+ 1,52 3,06 Df- -1,00-1,00 Df+ 1,48 1,35 1,96 Df- -0,83-0,70-0,96 Df+ 0,84 1,23 1,69 Df- -0,74-0,76-1,00 Df+ Df-

187 185 Tabela 14 Maores dferenças relatvas postvas (Df+) e negatvas (Df-) entre os totas mensas de chuva e suas medanas para os 24 locas avalados cujos meses apresentaram valor p sgnfcatvo (contnuação) Lavras Lmera Londrna Mandur Palotna Paracatu Patos de Mnas Dez Nov Out Set Ago Jul Jun Ma Abr Mar Fev Jan Df+ 1,24 1,72 1,25 Df- -1,00-0,80-0,83 Df+ 1,03 0,84 Df- -1,00-0,74 Df+ Df- Df+ 1,93 2,44 2,49 Df- -1,00-0,98-0,96 Df+ 4,73 4,66 1,94 4,54 Df- -1,00-0,90-0,84-1,00 Df+ 5,60 3,25 3,73 1,02 Df- -1,00-1,00-1,00-0,93 Df+ 3,84 Df- -0,99 Df+ Df- Df+ 6,26 4,09 Df- -1,00-1,00 Df+ 0,72 Df- -0,80 Df+ 1,61 Df- -0,81 Df+ 1,01 2,37 Df- -0,51-0,79

188 186 Tabela 14 Maores dferenças relatvas postvas (Df+) e negatvas (Df-) entre os totas mensas de chuva e suas medanas para os 24 locas avalados cujos meses apresentaram valor p sgnfcatvo (conclusão) Praccaba Porangatu Ro Verde Sete Lagoas Uberlânda Dez Nov Out Set Ago Jul Jun Ma Abr Mar Fev Jan Df+ 0,90 1,86 1,86 Df- -1,00-0,80-0,80 Df+ Df- Df+ 1,15 Df- -0,72 Df+ 3,08 3,08 Df- -0,99-0,99 Df+ 6,21 Df- -0,98 Df+ Df- Df+ Df- Df+ Df- Df+ Df- Df+ 3,33 3,33 Df- -1,00-1,00 Df+ Df- Df+ 0,65 1,21 Df- -0,69-0,72

189 Paraná Em Cascavel, observou-se valor p sgnfcatvo para os meses de Feverero, mao, Junho e Novembro (Fgura 16 e Fgura 17), sendo que as dferenças postvas nesses meses foram maores que as negatvas (Tabela 14), o que ndca que o fenômeno El Nño Osclação Sul (ENSO) contrbu para o aumento da precptação pluval no local. Quando consderada a relação (Tabela 13) entre as dferenças relatvas da precptação pluval observada e a medana nos meses de Feverero, mao, Junho e Novembro e as classes do ENSO, observa-se relação dreta entre a dferença relatva na precptação pluval e os ventos de El Nño e La Nña nos meses de mao, Junho e Novembro, ndcando que os eventos contrbuem para o aumento e a redução, respectvamente, no regme de chuvas em Cascavel nos meses ctados. Entretanto, há relação nversa (-0,30) entre as classes de ENSO e dferença relatva na precptação pluval no mês de Feverero, ndcando que as varações na precptação pluval nesse mês não são coerentes com o aumento de chuvas em períodos de El Nño e a redução de chuvas em períodos de La Nña. Dados os períodos de El Nño, foram verfcadas dferenças relatvas postvas nos meses de Mao (0,61), Junho (0,57) e Novembro (0,20), o que ndca coerênca com a hpótese de que esse evento provoca aumento da precptação pluval, notadamente nos meses de nverno. Já nos períodos de La Nña observou-se lgera redução da precptação pluval (-0,02) apenas em mao, pos os meses de Junho (0,17) e Novembro (0,01) apresentaram precptações pluvas maores que a medana, o que sugere a pequena relação entre eventos La Nña e o regme de chuvas de Cascavel durante o nverno. Quando observadas as coerêncas entre as dferenças relatvas de precptação pluval nos períodos Neutros, constatou-se redução de -0,26, -0,35 e -0,19 nos meses de mao, Junho e Novembro, o que contrbuu para reforçar a hpótese da pequena contrbução do evento La Nña para o regme de chuvas em Cascavel. Analsando-se as dferenças relatvas de precptação pluval nos períodos de El Nño, La Nña e Neutros no mês de Feverero, observou-se o aumento (0,30) de precptação pluval nos períodos de La Nña e redução nos períodos de El Nño (-0,12) e Neutro (-0,09), o que contrara os efetos de aumento de precptação pluval em função da ocorrênca de El Nño observados nos demas meses e corrobora a hpótese do reduzdo efeto do período de La Nña. A partr da análse localzada dos efetos do fenômeno El Nño Osclação Sul em Londrna, observa-se valor p sgnfcatvo nos meses de Junho e Novembro (Fgura 16 e Fgura 17) e, semelhante a Cascavel, dferenças postvas nesses meses maores que as negatvas (Tabela 14).

190 188 Quando consderada a relação (Tabela 13) entre as dferenças relatvas da precptação pluval observada e a medana nos meses de Junho e Novembro e as classes do ENSO, observa-se que em 33 e 40% dos casos, respectvamente, os fenômenos El Nño, Neutro e La Nña concdram com varações do Índce de Osclação Sul (IOS) postvas, nulas e negatvas. Examnando-se as dferenças relatvas nos anos de El Nño, Neutro e La Nña ndvdualmente, observou-se que nos anos de El Nño a dferença relatva fo 0,44 e 0,14 para os meses de Junho e Novembro, respectvamente, ndcando que o fenômeno El Nño mplca aumento da precptação pluval nesses referdos meses. Já nos anos de La Nña a dferença relatva fo negatva apenas para o mês de Novembro (-0,43), sendo da ordem de 0,16 para o mês de Junho, enquanto nos anos Neutros a dferença fo postva para o mês de Novembro (0,20) e negatva para o mês de Junho (-0,30). Os resultados observados nos meses com valor p sgnfcatvo em Palotna (Fgura 16 e Fgura 17) - Mao a Julho, Outubro e Dezembro - são contradtóros quanto ao padrão de redução da precptação pluval em períodos de La Nña, pos em todos os meses ctados a precptação pluval fo maor que a medana nos períodos de La Nña e menor nos períodos Neutros, corroborando a pequena nfluênca dos períodos La Nña no regme de chuvas regonal. Quanto aos períodos de El Nño, observou-se redução da precptação pluval no mês de Dezembro, o que contrara os resultados obtdos para o mês de Novembro em Londrna e Cascavel, além daqueles obtdos por Grmm, Ferraz e Gomes (1997). Já nos meses de nverno em Palotna ocorreram os maores aumentos da precptação pluval assocados ao evento El Nño quando comparados a Cascavel e Londrna, em especal no mês de Julho (0,92). Na regão Sul do Brasl, onde estão localzados Cascavel, Londrna e Palotna, normalmente as frentes fras orundas de altas lattudes avançam rapdamente para o norte e para o leste durante o nverno na regão Sul da Amérca do Sul. Com a ocorrênca do fenômeno El Nño, esses sstemas frontas avançam até atngr a lattude da Corrente de Jato Subtropcal, ntensfcada nos anos de El Nño, restrngndo o avanço das frentes. Ao longo, com predomnânca para o leste, e ao sul dessas frentes há o desenvolvmento de forte atvdade convectva, mplcando aumento das precptações pluvas (ARKIN, 1982). Portanto, o efeto do fenômeno El Nño durante o nverno na regão Sul do Brasl depende, além da sua ntensdade, da ntensdade dos sstemas frontas e da localzação da Corrente de Jato Subtropcal, o que explca as nfluêncas do evento no aumento de precptações pluvas na regão Sul do Brasl, que pode se estender para o sudeste do estado de São Paulo. Já nos anos de La Nña, o deslocamento das

191 189 frentes orundas de altas lattudes não sofre qualquer restrção, não afetando, portanto, o padrão de precptação pluval regonal. Em Londrna e Cascavel, os resultados para os anos de El Nño são coerentes com o esperado e aqueles obtdos por Grmm, Ferraz e Gomes (1997), autores que destacaram o aumento da precptação pluval nos meses de nverno, ressaltando-se nesse estudo o mês de Junho, e Novembro como comum aos dos locas. Em Palotna, observou-se relação contradtóra entre o evento El Nño e o regme de chuvas no verão, notadamente no mês de Dezembro. Esse resultado pode ser atrbuído à questões da geografa local, notadamente a proxmdade com a represa de Itapu, cuja massa de água e a conseqüente evaporação podem propcar mcroclmas dversos. Já nos anos de La Nña foram verfcados resultados coerentes apenas para o mês de Novembro em Londrna, e contradtóros para os demas meses analsados em Londrna e para todos os meses do ano em Cascavel e Palotna. Consderando os resultados dscutdos sobre os locas da regão Sul do Brasl, é possível deduzr a baxa relação entre os eventos La Nña e o regme de chuvas da regão, o que mplca dfculdade na prevsão de clma durante o evento do fenômeno El Nño Osclação Sul (ENSO). Quanto à relação entre o regme de chuvas e o evento El Nño, destaca-se o aumento de precptação pluval nos meses nverno, Junho e Julho, e de Novembro. Há que se consderar os resultados contradtóros obtdos no verão em Palotna; entretanto, tas resultados podem ser atrbuídos à geografa local, hpótese a ser mas bem estudada. Outra hpótese a ser consderada nas contradções observadas para essa regão é o efeto da Zona de Convergênca do Atlântco Sul (ZCAS). As Zonas de Convergênca Subtropcas aparecem quando duas condções de grande escala são satsfetas: ) o escoamento de ar quente e úmdo, em baxos níves, em dreção às altas lattudes; e ) um Jato Subtropcal (JST) em altos níves flundo em lattudes subtropcas, condções prevalecentes durante os períodos de El Nño. O escoamento em baxos níves ntensfca a convergênca de umdade enquanto que, combnado ao JST, ntensfca a frontogênese, nflundo na nstabldade convectva. O estabelecmento desse padrão de crculação está claramente assocado à atvdade convectva no Brasl Central (HURREL; VINCENT, 1991), mas a convecção também contrbu na ntensfcação da Baxa na regão do Chaco, que fortalece a convergênca de ar úmdo sobre a regão em questão.

192 Mato Grosso do Sul Campo Grande, em razão de sua localzação geográfca próxma ao Pantanal, apresenta clma pecular em relação aos demas locas analsados, marcado pela contrbução da Zona de Convergênca Intertropcal, a qual defne uma estação de reduzda precptação pluval no período de nverno e aumento gradatvo da precptação pluval conforme se avança para o verão em regme convectvo, além da nfluênca das massas orundas de altas lattudes, as quas, ao atngrem o contnente, podem ser desvadas em dreção à depressão do Pantanal, provocando zonas de nstabldade (ANDRADE; CAVALCANTI, 2005; ASSAD, 1994). Em razão da dversdade de fatores que contrbuem para o clma local, a expectatva é de que mudanças na crculação geral da atmosfera, a exemplo das provocadas pelo fenômeno El Nño Osclação Sul (ENSO), tenham maor efeto sobre o clma, o que fca patente pela alta freqüênca de meses (6) com snas sgnfcatvos. Entretanto, tal alta freqüênca não mplca que o montoramento do fenômeno ENSO possa contrbur consstentemente para a prevsão do clma local, conforme ndcado pelas relações negatvas nos meses de Março e Julho, contrastando com as postvas nos meses de mao, Junho, Novembro e Dezembro (Tabela 13). As maores dferenças relatvas nos meses ctados (Tabela 14) foram postvas e ocorreram em Mao (2,07), Junho (4,21) e Julho (5,55), período com reduzda precptação pluval nesse local, em acordo com o deslocamento da Zona de Convergênca Intertropcal. No período de prmavera e verão, quando as precptações pluvas tendem a aumentar, observa-se que os meses de Novembro e Dezembro apresentaram relação e dferença postvas, ndcando que os eventos El Nño e La Nña podem contrbur para o aumento e a redução da precptação pluval, respectvamente, com predomnânca dos efetos do El Nño. Assm, é possível nferr que os eventos El Nño e La Nña contrbuem para o aumento e a redução, respectvamente, da precptação pluval em Campo Grande nos meses de mao, Junho, Novembro e Dezembro, enquanto os efetos em Março e Julho são contradtóros. Nos meses de Mao e Junho, observou-se valor p altamente sgnfcatvo, em que as dferenças relatvas nos períodos de El Nño foram postvas (0,12 e 1,81), ao passo que nos períodos de La Nña as dferenças foram negatvas (-0,41 e -0,33), com pequena varação nos anos Neutros. Tas resultados corroboram a hpótese de que El Nño está assocado ao aumento da precptação pluval; dferente dos locas avalados no estado do Paraná, em Campo Grande os resultados ndcam a relação entre o evento La Nña e a redução na precptação pluval.

193 191 Esses resultados se repetem em Dezembro, mês que, apesar de apresentar valor p apenas sgnfcatvo, revela alta concdênca entre eventos e varação na precptação pluval (Tabela 13), pos em 35% dos casos as varações nas precptações pluvas dos eventos foram coerentes com a assunção ncal. Em Dezembro, as dferenças máxmas e mínmas (Tabela 14) também foram semelhantes, ndcando a contrbução eqütatva dos eventos El Nño e La Nña ao regme de chuvas local, o que é confrmado quando levadas em conta as varações relatvas da precptação pluval nos períodos de El Nño (0,28), La Nña (-0,15) e Neutro (-0,07). De manera smlar aos locas analsados no estado do Paraná, os efetos do evento El Nño em Campo Grande também são explcados também pela ntensfcação da Corrente de Jato e a conseqüente restrção ao avanço das frentes. O efeto é amplado pela restrção ao deslocamento da Zona de Convergênca Intertropcal durante eventos El Nño (Fgura 18), o que possblta o maor avanço das frentes orundas de altas lattudes e, conseqüentemente, a maor precptação pluval (LENTERS; COOK, 1996). A redução na precptação pluval em Campo Grande durante os eventos La Nña pode ser atrbuída à amplação do deslocamento da Zona de Convergênca Intertropcal (ZCI), o que lmta o avanço das frentes orundas de altas lattudes. Observa-se que a nversão no deslocamento da ZCI ocorre nos meses de Março e Agosto nos hemsféros sul e norte (Fgura 18), respectvamente; assm, o posconamento mas ao sul da ZCI nos eventos La Nña apresenta efeto mas sgnfcatvo durante o nverno, pos nesse período a atvdade convectva no hemsféro sul é reduzda amplando a partcpação do efeto das frentes, cujo deslocamento é restrngdo durante os eventos La Nña (LENTERS; COOK, 1996; NOBRE; SHUKLA, 1996). Quando consderadas as dferenças relatvas das precptações pluvas nos períodos de El Nño, La Nña e Neutros nos meses de Março e Julho, observa-se aumento das precptações pluvas nos períodos de La Nña da ordem de 0,31 e 0,74, respectvamente, redução nos períodos Neutros da ordem de -0,13 e -0,24, respectvamente, e pequena varação nos períodos El Nño, o que corrobora o efeto contradtóro ao esperado nesses meses. A despeto dos resultados contradtóros, faz-se necessáro consderar que os valores p são altamente sgnfcatvos (Fgura 16 e Fgura 17), o que ndca a consstênca dos resultados e a possbldade de que os eventos El Nño e La Nña causem efetos dversos do proposto, ou seja, aumento e redução na precptação pluval, respectvamente, sugerndo-se estudos mas detalhados sobre essas relações. No caso do mês de Março, há que se consderar a nversão no sentdo de deslocamento da Zona de

194 192 Convergênca Intertropcal, o que pode representar durante os eventos La Nña um maor efeto de supressão da restrção ao avanço das frentes, potencalzado seus deslocamentos (LENTERS; COOK, 1996). Outra questão a ser consderada no clma de Campo Grande é a nfluênca da Zona de Convergênca do Atlântco Sul (ZCAS), caracterzada como banda convectva com orgem na Amazôna, estendendo-se em dreção do sudeste do Brasl até o oceano Atlântco (Fgura 19). Por se tratar de uma banda convectva, é possível nferr que a ntensdade ZCAS está dretamente relaconada ao aumento da precptação pluval na regão Centro-Sul do Brasl; contudo, o regme de chuvas também é função de sua posção contnental ou sobre oceano. O posconamento oceânco da ZCAS contrbu para o aumento da precptação pluval sobre a regão Sudeste do Brasl, em especal nos estados do Ro de Janero, sudeste de Mnas Geras e nordeste de São Paulo, enquanto seu posconamento mas contnental contrbu para a redução na precptação pluval nessas regões e aumento da precptação pluval em regões mas contnentas (CARVALHO; JONES; LIEBMANN, 2004). A ntensdade da ZCAS parece não ser afetada pelas fases do fenômeno El Nño Osclação Sul; entretanto, sua localzação sobre o oceano está relaconada a períodos El Nño e Neutro (CARVALHO; JONES; LIEBMANN, 2004); assm, períodos La Nña contrbuem para a localzação mas contnental da ZCAS. O regme de chuvas nas regões adjacentes a ZCAS também é afetado pela alteração por ela provocada na crculação geral da atmosfera (Fgura 19); assm, sua localzação mas oceânca nos períodos de El Nño contrbu para o aumento da precptação pluval na regão Sudeste do Brasl, estendendo-se até o leste de Goás, sudeste de Tocantns, oeste e sul da Baha, ou seja, a conjugação de El Nño com posconamento oceânco da ZCAS ntensfca a precptação pluval, ao passo que seu posconamento contnental durante eventos El Nño tem efeto contráro. No caso de Campo Grande, os resultados observados para períodos de La Nña nos meses de Março e Julho podem estar relaconados à ntensfcação da Zona de Convergênca do Atlântco Sul (ZCAS) e seu posconamento mas contnental, o que contrbu para o aumento da precptação pluval nessa regão. Contudo, como tal hpótese não fo avalada, sugere-se a realzação de estudos sobre o clma desse local, relaconando o fenômeno El Nño Osclação Sul à ntensdade e ao posconamento da ZCAS.

195 El Nño La Nña Neutro 10 8 Lattude (º) Jul Ago Set Out Nov Dez Jan Fev Mar Abr Ma Jun Jul Ago Set Fgura 18 Deslocamento merdonal da Zona de Convergênca Intertropcal (ZCI) na longtude 30ºW sobre o Oceano Atlântco em períodos de eventos El Nño, La Nña e Neutros (NOBRE; SHUKLA, 1996) Fgura 19 Caracterzação da Zona de Convergênca do Atlântco Sul (ZCAS) pela precptação pluval méda dára e velocdade de ventos (850 hpa) no trmestre Dezembro, Janero e Feverero (CARVALHO; JONES; LIEBMANN, 2004)