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Universidade do Estado de Santa Catarina UDESCUniversidade do Estado de Santa Catarina UDESC
Centro de Cincias Agroveterinrias CAVCentro de Cincias Agroveterinrias CAV
Departamento de Agronomia - AGRDepartamento de Agronomia - AGR
Disciplina Meteorologia e Climatologia 2009 / IDisciplina Meteorologia e Climatologia 2009 / I
Aula IXAula IXELEMENTOS E FENMENOSLEMENTOS E FENMENOSMETEOROLGICOSETEOROLGICOST EM P ERAT URA D O SO LOEM P ERAT URA D O SO LO
Andr Julio do AmaralAndr Julio do AmaralEng. Agron. Msc. Cincia do Solo-CAV/UDESCEng. Agron. Msc. Cincia do Solo-CAV/UDESC
Lages, SC, Abril de 2009Lages, SC, Abril de 2009
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1. INTRODUO2. FATORES QUE INFLUENCIAM
- Absoro e perda de energia solar3. PROPRIEDADES TRMICAS DOS SOLOS4. MTODOS PARA MODIFICAR A TEMPERATURA DO SOLO5. MOVIMENTO DE CALOR NOS SOLOS
6. OBSERVAO DA TEMPERATURA DOS SOLOS7. CLCULOS COM INFORMAES DE TEMPERATURA DO SOLO
T P IC OS D A A U LA PI CO S D A A U LA
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FATORES QUE INFLUENCIAM NA TEMPERATURA DO SOLOFATORES QUE INFLUENCIAM NA TEMPERATURA DO SOLO
1) Saldo lquido de calor, absorvido pelo solo;
2) Quantidade de energia, exigida para mudana detemperatura (capacidade trmica);
3)Energia necessria para evaporao (gua), calorespecfico;
4) Energia gasta pela fauna e flora do solo (desprezada)
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ABSORO E PERDA DA ENERGIA SOLARABSORO E PERDA DA ENERGIA SOLAR
Determinada pelo total de energia que atinge a superfcie(Rg) que representa parte da radiao solar total, emitidapelo solo (Rs). Assim:
- Regies ridas (sem nuvens):75% da Rs atinge o solo- Regies midas (com nuvens): 35 a 45% da Rs atinge o
solo
- Mdia global: =~ 50% da Rs atinge o solo
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FONTE ENERGTICA
SOL- Energia radiante atravs de radiao de ondacurta (0,2 a 4 m).
Do total da energia irradiada pelo sol,* 45% incide na superfcie da terra
* 28% refletida pelas nuvens
* 16% absorvida por molculas de dixido deC, oznio e vapor de gua na atmosfera
* 11% dispersa e retorna ao espao exterior
100%
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FATORES QUE AFETAM A ABSORO DA RADIAO SOLARFATORES QUE AFETAM A ABSORO DA RADIAO SOLAR
a) ALBEDO - Coeficiente de reflexoVARIA DE 0,1 A 0,4
COR, RUGOSIDADE, INCLINAO, UMIDADE
b) EXPOSIO - (NORTE-SUL)
c) LATITUDE:
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- Diferena entre regies geogrficas
A quantidade de energia que chega ao solo em um
determinado local varia em funo da constituio da
atmosfera, da latitude e poca do ano.
- Equador - Latitude zero
- Pequena amplitude durante todo o ano
- Incidncia vertical
- Menor percurso
- Energia mxima
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Com aumento da latitude
- Amplitude de variao dentro do ano aumenta- Menores valores atingidos no inverno e maiores no
vero
Regies com baixas temperaturas
* Adotar prticas para aumentar temperatura do solo.
Regies tropicais e subtropicais com altastemperaturas
* Amenizar as temperaturas a fim de otimizar (ou
viabilizar) desenvolvimento vegetal.
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d) Cobertura do terreno:
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e) Tipo de solo:
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PROPRIEDADES TRMICAS DO SOLO
Quantidade de calor transmitido por conduodepende:
Condutividade trmica do solo (J/m.s.k)
- a propriedade do meio em transmitir calor
- a quantidade de energia trmica (J) que o solo
pode transmitir por segundo a uma distncia de
1m, quando a diferena de temperatura nessa
distncia de 1K
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Calor especfico (Cg=J/kg.k, Cv=J/m3.k)
a quantidade de energia trmica que uma massa
ou volume de solo armazena antes que sua
temperatura se eleve
O Cg ou Cv do solo a quantidade de energiatrmica que 1 kg (ou 1 m3) de solo necessita para
aumentar a temperatura em 1k
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O calor especficoreflete a capacidade do
solo atuar como um reservatrio de calor
A condutividade trmica representa
capacidade do solo de transmitir calor
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Calor especfico gravimtrico, condutividade trmica e
massa especfica de constituintes do solo
cal/kg C mcal/cm s C kg/m3
Quartzo 170 21
mineral 170 7 2650
orgnica 460 0,6 1400
gua 1000 1,37 1000
Constituinte Cg 1 k 2 p
ar 240 0,06 1,3
1 Prevedello (1996)2 Hillel (1998)
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EFEITO DA UMIDADE NAS PROPRIEDADES
TRMICAS DO SOLO
Calor especfico
Quanto maior a umidade, maior o calor especfico do
solo (capacidade calorfica). Relacionando Cv com (umidade volumtrica) do solo obtm-se uma relao
linear onde o coeficiente linear igual ao Cv, e o
coeficiente angular 4,19 J/kg.K.
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Condutividade trmica
Solo mido > Solo seco-Solo seco a transmisso de calor por conduonum meio poroso limitada pelas reas de contatoentre as partculas. Embora a fase gasosa sejacontnua, o ar seco tem baixa condutividadetrmica e o movimento do calor por conveco pequeno
Solo mais mido, a presena de gua envolvendoas partculas slidas acarreta num aumento efetivoda seo de contato capaz de propagar calor e,com isso, a condutividade trmica se eleva
rapidamente
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Propagao de calor por conduo em meio poroso
seco (a) e mido (b)
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MTODOS PARA MODIFICAR A TEMPERATURA DO SOLO
Os princpios mais importantes p/ modificar a temp do solo
so: - regular o recebimento ou a perda de energia e- alterar as propriedades trmicas da superfcie do solo.
As prticas p/ regular o recebimento de energia no solo so:- Colocar uma camada de um material isolante, sobre ou perto
da superfcie do solo, tal como palha, papel, vidro, polietileno, etc.;
- Aquecer ou resfriar a superfcie do solo;- Mudar a absorvidade do terreno (alterar a inclinao com
sistematizao);
- Variar a temperatura do ar pelo uso de ventiladores ou
abrigos (quebra-ventos).
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MOVIMENTO DO CALOR NOS SOLOS
Grande parte da energia solar dissipada na atmosfera, entretanto parte delapenetra sob a forma muito lenta no perfil do solo por condutibilidade.
Condutibilidade a condutividade trmica de um solo, ou seja, a veloc de aquecto
por unidade de profundidade na unidade de tempo e temperatura (cal/cm/min/oC).
O calor se transfere do solo p/ a gua, cerca de 150 vezes mais facil te do q/ do solopara o ar. Na medida em q/ aumenta a qtde de umidade do solo, diminui igual te a qtde de ar
nos poros do solo e a resistncia transferncia de calor diminuda. Qdo existir qtdesuficiente de umidade p/ unir a maioria das partculas do solo, adies posteriores de guatero efeito pqno na condutividade trmica.
Nas regies temperadas, os solos de superfcie so, em geral, mais quentes no vero e mais frios no inverno, quando comparados aos subsolos, especialmente oshorizontes mais profundos destes ltimos. Isso explica-se em parte devido a grandeumidade que o solo possui no inverno.
As curvas que indicam os valores da temperatura ao longo do perfil dos solos sochamadas de Tautcronas. Na figura a seguir observa-se as tautcronas em 5 horrios dodia obtidas de um experimento com um Latossono desnudo (sem vegetao)
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Variao temporal e espacial da temperatura do solo
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Manejo: no retira-se os termmetros do solo, l-se diretamente a temp no local por ocasiodas 3 observaes dirias (9, 15 e 21 horas).
B) Fluxmetros:Se constituem de placas medidoras de fluxo, destinam-se a medir o
fluxo de calor no solo, placa c/ junes termoeltricas.
A) Geotermmetros:
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CALCULOS COM INFORMAES DE TEMPERATURA DO SOLO
a) Determinao do Gradiente Vertical de Temp.: vem a ser avariao de temp do solo por unidade de profundidade do mesmo,calculada pela seguinte expresso.
12
A
VVh=Gdh
d
=G h
B
Este gradiente sofrer variaes c/ o passar do tempo em seu transcurso dirio, assim teremos:
Dia GV(+) - (a>b) temperatura mais alta na superfcie.
Noite GV(-) - (a
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b) Estimativa do Fluxo de Calor: o fluxo de calor entre duas superfcies paralelas, nointerior do solo, pode ser calculado por:
Fc = - K.(d/dh )
onde, Fc o fluxo de calor (cal/cm2
.min.); K a condutividade trmica do solo(cal/cm.min.oC); d/dh o gradiente de temperatura do solo ( oC/cm).
Exemplo:camada de 0 - 5 cm, temperatura de 10 - 14oC
K = 0,18 cal/cm.min.oC
OBS: O fluxo ocorre de um ponto mais quente para o mais frio. Assim neste exemplo ofluxo ocorre de baixo para cima.
c) Variao Diria do Fluxo de Calor: por conveno, quando aenergia estiver em direo a superfcie (Positiva) e quandoestiver em direo ao interior do solo (Negativa).
Durante o Dia: a superfcie recebe calor, mandando o mesmo para o interior do solo.Durante a Noite: a superfcie no recebe energia, o solo perde calor por irradiao (inversodo fluxo).
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TEMPERATURA DE GERMINAO E EMERGNCIA
A temperatura do solo afeta a germinao das sementes. Algumas espcies s germinamassim que as condies externas de temperatura, umidade e concentrao de oxignio sejam
favorveis.Baixas temperaturas, entre 0 a 10o C, por algumas semanas ou meses tem efeito na quebra dedormncia (macieira, pereira, pessegueiro, etc.).
Pesquisas estabelecem 3 pontos principais com respeito a temperatura do solo em relao asplantas.
* Uma temperatura mnima abaixo da qual no h atividade.
* Uma temperatura tima onde ocorre o mximo de atividade.
* Uma temperatura mxima acima da qual a atividade nula.
Temperaturas elevadas no solo causa degenerao dos tubrculos de batata. Sendo
recomendado como temperatura ideal para a batata 17o C, temperaturas de solo superiores a29o C inibem o crescimento.
O rendimento do milho influenciado pela temperatura do solo na ocasio da germinao.Temperaturas abaixo do normal, por ocasio da semeadura do milho, e as condiesindicarem tempo mido e frio, comprometero o rendimento. Pode-se aumentar a temperatura
do solo atravs da semeadura em camalhes, com arao leve para arejar o solo.
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A T solo tem mostrado ser um importante fator a condicionar a durao do ciclo de algumasculturas. Tendo maior ou menor influncia dependendo da cultura e at mesmo da variedade.
Na tabela a seguir observa-se os valores de temperatura do solo mnima, mxima e tima paraa germinao e o crescimento inicial de algumas culturas cultivadas. importante observarque estes valores so mdias de um determinado perodo, pois o tempo de exposio temperaturas extremas um parmetro importante a ser considerado, ao se estudar danoscausados s sementes e materiais de propagao.
Temperatura do soloCulturaMnima tima Mxima
Algodo 15 20 30 33 37Aveia 0 5 25 31 31 37
Centeio 0 5 25 31 31 37Cevada 0 5 25 31 31 37
Ervilha 3 5 25 31 31 43Feijo 9,4 33,7 46,1
Girassol 5 10 31 37 37 44Milho 5 10 37 44 44 50Trigo 0 5 25 31 37 44
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OBRIGADO