Projeto PREVCLIMACANA: uso do banco de dados e da modelagem matemática associada às imagens de satélite visando a estimativa de safra Agosto/2015 MAXIMILIANO SALLES SCARPARI Centro de Cana/IAC
INTRODUÇÃO Plantio e corte mecanizados: maiores dificuldades na estimativa da produtividade por problemas no plantio (falhas) e nas soqueiras (colheita) ; Técnicos antes treinados para a estimativa em cana queimada, plantada e colhida manualmente estão com dificuldades neste novo cenário; Extremos climáticos ocorridos ano após ano dificultam ainda mais essa tarefa; Necessidade da gestão do agronegócio atual: modernas ferramentas.
INTRODUÇÃO Importância da formação de cenários confiáveis através de informações de produção (banco de dados) Elaboração de estimativas de produção e maturação logo no início da safra Planejamento estratégico + operacional. Simulação e construção de cenários climáticos - Modelagem matemática + uso das imagens de satélite.
MODELOS MATEMÁTICOS APLICADOS NA CULTURA BRASIL Ometto (1974) SIMCANA (Pereira & Machado, 1986) - IAC Barbieri (1993) - ESALQ/USP Scarpari (2002) - ESALQ/USP Scarpari (2007) - ESALQ/USP ÁFRICA DO SUL Thompson (1976) CANEGRO - DSSAT (Inman-Bamber, 1995)
MODELOS MATEMÁTICOS APLICADOS NA CULTURA FRANÇA / REUNION MOSICAS - SIMULEX (Cirad, 1988) AUSTRÁLIA Bull & Tovey (1974) AUSCANE (Jones et al., 1989) QCANE (Liu & Kingston, 1995) APSIM (Keating et al., 1999)
MODELOS MATEMÁTICOS APLICADOS NA CULTURA PARTICULARIDADES DA CANAVICULTURA BRASILEIRA Área cultivada muito maior comparada a Austrália e a África do Sul Deste modo, convivemos com vários climas, ambientes de produção, tipos de solo (física e química), variedades, condições de sequeiro, etc... Por isso, todo o modelo deve ser calibrado nas condições locais de utilização para gerar resultados confiáveis.
Cenários climáticos: Ano 2014 2015 (Centro do Estado SP) 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 - Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Temp Max 2015 Temp Max 2014 Temp Min 2015 Temp Min 2014
Cenários climáticos: Ano 2014 2015 (Centro do Estado SP) 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 - Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Eta/Etm 2015 Eta/Etm 2014
Cenários climáticos: Ano 2014 2015 (Centro do Estado SP) 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 - Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Insolação 2015 Insolação 2014
Floração: Ano 2011 - (Ribeirão Preto/SP)
Floração: Ano 2015 - (Ribeirão Preto/SP) 2015 Dia MÊS TM Tm Amplitude Chuva Dias indutiveis FOTOPER 25 FEV 32,1 18,9 13,2 20,8 NÃO 12h35 26 FEV 31,6 18,0 13,6 29,2 NÃO 12h33 27 FEV 29,3 18,4 10,9 0,0 SIM 12h33 28 FEV 30,0 18,1 11,9 6,9 SIM 12h31 1 MAR 30,3 18,9 11,4 0,3 SIM 12h29 2 MAR 31,2 19,5 11,7 0,0 NÃO 12h27 3 MAR 30,1 20,5 9,6 0,0 SIM 12h27 4 MAR 31,3 20,5 10,8 0,3 NÃO 12h25 5 MAR 30,5 18,7 11,8 16,3 SIM 12h24 6 MAR 30,6 17,7 12,9 5,8 NÃO 12h23 7 MAR 30,5 18,1 12,4 0,0 SIM 12h21 8 MAR 28,4 19,8 8,6 0,0 SIM 12h20 9 MAR 27,7 19,1 8,6 12,7 SIM 12h19 10 MAR 23,8 19,0 4,8 34,8 SIM 12h18 11 MAR 28,0 19,0 9,0 0,8 SIM 12h17 12 MAR 29,7 19,3 10,4 0,0 SIM 12h16 13 MAR 26,1 19,5 6,6 0,0 SIM 12h14 14 MAR 25,6 20,0 5,6 0,0 SIM 12h13 15 MAR 24,2 19,2 5,0 5,6 SIM 12h12 16 MAR 28,2 19,3 8,9 0,8 SIM 12h10 17 MAR 28,7 19,0 9,7 6,1 SIM 12h09 18 MAR 26,9 18,4 8,5 1,3 SIM 12h08 19 MAR 22,3 18,4 3,9 14,7 SIM 12h07 20 MAR 21,3 18,3 3,0 14,0 SIM 12h06 170,4 19-0,80744 Indice Pereira et al. (1986).
Previsão climática: INPE FENÔMENO EL NIÑO SEGUE COM INTENSIDADE FRACA A MODERADA NO PACÍFICO EQUATORIAL Os modelos de previsão de anomalias da temperatura da superfície do mar indicam que o atual fenômeno El Niño atingirá seu pico no final de 2015, com intensidade fraca a moderada. Seus efeitos já podem ser notados em várias regiões do globo. No Brasil, em particular, houve acentuada redução das chuvas no norte das Regiões Norte e Nordeste no decorrer do último trimestre (AMJ/2015). Fonte: INFOCLIMA INPE (31/07/15)
Fonte: http://www.elnino.noaa.gov/
Previsão climática: INPE
Previsão climática: INPE
Previsão climática: INPE
MODELO PREVCANA COMO FUNCIONA? O modelo desenvolvido e apresentado nos trabalhos científicos utiliza: Parâmetros biológicos da planta; Parâmetros climáticos (histórico climático dos últimos dois anos); Resultado de produtividade (TCH) da última safra; Experimentos em campo para calibração do modelo. para simular, com base diária, o acúmulo de biomassa da cana de cada talhão; em três cenários climáticos para a região: Mais provável (dados de média histórica climática); Pessimista (Pior clima observado em tempo de ocorrência de 5 anos); Otimista (Melhor clima observado em tempo de ocorrência de 5 anos).
CARACTERIZAÇÃO DOS CENÁRIOS CLIMÁTICOS Cenário pessimista CENÁRIO CLIMA NEGATIVO Temp. máx. Temp. mín. Precipitação março 29,2 18,3 95,9 abril 27,5 14,6 75,8 maio 26,8 11,5 22,7 junho 25,8 11,7 7,7 julho 25,3 8,4 39,1 agosto 27,9 8,1 0 setembro 29,1 11,7 55,5 outubro 28,5 15,2 32,3 novembro 29,2 17,2 155,9 dezembro 30,3 18,8 171,7 Cenário otimista CENÁRIO CLIMA POSITIVO Temp. máx. Temp. mín. Precipitação março 30,7 19,4 200,3 abril 29,9 17,2 107,8 maio 27,4 13,9 79,4 junho 27,7 13,7 32,4 julho 25,9 13,1 43,1 agosto 29,6 13 11,2 setembro 30,5 16,8 110,1 outubro 32,7 18,4 80,6 novembro 31 19,4 182,9 dezembro 30,1 19,4 209
FLUXOGRAMA COMPLETO
PRIMEIRA CALIBRAÇÃO MODELO PREVCANA RIBEIRÃO PRETO/SP SAFRA 2007 GRUPO FITOTECNICO IAC: 6/3/2007 Período: Maio/2005 a Maio/2006 ANO MES ETa/ETm TM Tm T méd insolação nuvens (1-F) F Qo N CB max Correções TCH (mm) (h/dia) (h/dia) fração claro fração nublado (cal/cm2/dia) (h/dia) (kg/ha/dia) (kg/ha) 2005 MAI 1,00 27,62 15,74 21,68 5,15 5,95 0,464 0,536 638 11,1 738,428 XX 302,038 2005 JUN 0,91 26,22 14,81 20,52 3,63 7,17 0,336 0,664 561 10,8 592,500 XX 562,539 2005 JUL 0,97 25 12,38 18,69 4,50 6,4 0,413 0,587 582 10,9 666,842 XX 609,686 2005 AGO 0,45 30,38 13,922 22,15 7,32 3,98 0,648 0,352 677 11,3 973,327 XX 4561,691 2005 SET 1,00 29,74 15,94 22,84 4,70 7,3 0,392 0,608 808 12 954,478 XX 9850,428 2005 OUT 0,60 33,28 18,8 26,04 5,75 6,85 0,456 0,544 935 12,6 1190,740 XX 23746,844 2005 NOV 1,00 31,64 17,95 24,80 5,83 7,37 0,442 0,558 987 13,2 1243,141 XX 17682,940 2005 DEZ 1,00 30,21 18 24,11 4,26 9,24 0,316 0,684 1038 13,5 1152,411 XX 11546,831 2006 JAN 1,00 32,18 19,7 25,94 5,22 8,2 0,390 0,610 1031 13,4 1217,312 XX 14515,799 2006 FEV 1,00 31,51 18,95 25,23 4,89 7,91 0,382 0,618 976 12,8 1127,419 XX 7469,612 2006 MAR 1,00 31,65 18,84 25,25 5,53 6,67 0,453 0,547 882 12,2 1090,495 XX 6389,205 2006 ABR 0,74 30 16,28 23,14 7,07 4,53 0,609 0,391 746 11,6 1065,065 XX 2642,292 2006 MAI 0,40 26,82 12,46 19,64 5,05 6,05 0,455 0,545 638 11,1 808,108 XX 526,484 100406,389
PRIMEIRA CALIBRAÇÃO MODELO PREVCANA RIBEIRÃO PRETO/SP SAFRA 2007 GRUPO FITOTECNICO IAC: 6/3/2007 Produtividade estimada safra 2006 Safra Corte anterior Corte atual TCH estimado Outono mai/05 mai/06 100,4 Inverno ago/05 ago/06 100,5 Primavera nov/05 nov/06 69,2 média 90,0 Produtividade estimada safra 2007 Ano 2007 normal Safra Corte anterior Corte atual TCH estimado % em relação a safra 2006 Outono mai/06 mai/07 92,6-8,4 Inverno ago/06 ago/07 93,8-7,1 Primavera nov/06 nov/07 72,9 5,1 média 86,5-3,5 *Última atualização = 8/5/2007
PRIMEIRA CALIBRAÇÃO MODELO PREVCANA RIBEIRÃO PRETO/SP SAFRA 2007 Evolução mensal de produtividade agrícola (TCH) - própria Região Safra Unidades Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Acum. até Set Var. (%) Ribeirão Preto 06/07 26 103,8 100,6 95,8 90,5 85,0 80,0 77,6 81,3 87,8 91,9 07/08 26 96,3 90,7 92,0 87,7 85,1 81,6 88,2-4,0% Comparativo (%) -7,2-9,8-4,0-3,1 0,1 2,0 FONTE: PAMPA/CTC (Setembro 2007)
PROJETO PREVCLIMACANA NO CAMPO (Acompanhamento da biomassa e calibração do modelo) ROTINA: Exemplo de instalação de 1 módulo de observação para levantamento de biomassa e calibração do modelo PREVCANA Escolha das variedades mais representativas na usina e em ambientes de Produção de maior proporção na unidade nos diversos ciclos de crescimento (cana planta de ano e meio, cana planta de ano e socas de início, meio e final de safra). Marcar a parcela de contagem de perfilhos com estacas e mantê-la até o final. Sugere-se demarcar a parcela central para contagem dos perfilhos. A contagem de perfilhos deve ser feita mensalmente nessa mesma parcela de 20 metros lineares.
PROJETO PREVCLIMACANA NO CAMPO Explicações detalhadas na parcela da contagem de perfilhos para stand das canas (onde são contados os 20 metros centrais)
PROJETO PREVCLIMACANA NO CAMPO (Acompanhamento da biomassa e calibração do modelo) Cada ponto de amostra refere-se ao mês de amostragem e consta de 3 linhas onde serão retirados 30 perfilhos (10 por linha) na seqüência do sulco, independente do comprimento que isso representar. As 3 repetições devem ser representativas do talhão, sendo que teremos diversos delineamentos iguais ao croqui adiante representando os ciclos de produção. Se necessário (por exemplo, talhão muito desigual), instalar mais módulos na área. Caracterização do ambiente de produção (AMBICANA IAC) em cada ponto de amostragem.
PROJETO PREVCLIMACANA NO CAMPO (Acompanhamento da biomassa e calibração do modelo) CANA PLANTA 2 m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 10 m Novembro Outubro Setembro 2 m 20 10 m Fevereiro Contagem Perfilho Maio Março 2 m 20 10 m Agosto Abril Dez./Jan. 2 m Bordadura 9 linhas de cana Bordadura
t/ha estimado PROJETO PREVCLIMACANA VALIDAÇÃO TCH estimado x TCH realizado y = 0.871x + 8.768 140.0 R² = 0.757 Abril 120.0 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 140.0 t/ha Realizado
t/ha Estimado PROJETO PREVCLIMACANA VALIDAÇÃO TCH estimado x TCH realizado Maio 140.0 120.0 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 y = 0.795x + 14.15 R² = 0.791 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 140.0 160.0 t/ha Realizado
t/ha Estimado PROJETO PREVCLIMACANA VALIDAÇÃO TCH estimado x TCH realizado Junho 140.0 120.0 y = 0.815x + 10.82 R² = 0.814 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 140.0 160.0 t/ha Realizado
PROJETO PREVCLIMACANA - RESUMINDO Busca das produtividades realizadas na safra passada no banco de dados (PIMS, Softfácil, Excel); Caracterização dos blocos (maior nível) ou talhão (menor nível quando confiável): Unidade de estimativa: área, solos, variedades, ambientes de produção, data corte, número corte, etc..; Estimativa de produtividade (TCH e ATR) utilizando o modelo PREVCANA ; Uso das previsões climáticas para a construção de cenários futuros (até 3 meses para frente com certa confiança); Validação: TCH (erro médio < 2%).
PROJETO PREVCLIMACANA - Relatório executivo
PROJETO PREVCLIMACANA - PRÓXIMOS PASSOS Espacialização com imagens de satélite
PROJETO PREVCLIMACANA - PRÓXIMOS PASSOS Espacialização + Plantio MPB = AP em cana-de-açúcar
PROJETO PREVCLIMACANA - CONSEQUÊNCIAS...
OBRIGADO PELA ATENÇÃO!!! E-mail: msscarpa@iac.sp.gov.br