A Figura 10 mostra o ciclo médio diário dos componentes do BE observados na Caatinga durante cada estação em 2014 (painel esquerdo) e 2015 (painel direito). Com relação aos valores médios anuais, observou-se que os valores de H corresponderam a mais de 50% do Rn e que os valores do 𝜆𝐸 corresponderam a aproximadamente 20% do Rn. Em geral, os componentes se comportaram de acordo com o comportamento diurno da radiação solar, com valores máximos ocorrendo entre 11:00 e 12:00 h (hora local). Esse comportamento era esperado, sendo também observado em outras regiões com diferentes condições climáticas, como na Amazônia (ZERI e SÁ, 2010; GERKEN et al., 2018). A maior parte do Rn durante o ciclo diário foi claramente convertida em H, exceto nas estações chuvosas de 2014 e 2015. No entanto, mesmo durante a estação chuvosa, a porção do 𝜆𝐸 não excede H, quando ambas representam cerca de 40% do Rn. Esses altos valores de H ilustraram as condições de aridez às quais a região havia sido submetida desde 2012.
Durante a estação seca (Figura 10g e 10h), os valores do 𝜆𝐸 foram muito pequenos e durante as estações de transição (Figura 10a e 10b, 10e e 10f), os valores do G e λE foram aproximadamente equivalentes. Por outro lado, observou-se que o valor máximo diário do G durante a estação chuvosa e estação de transição chuvosa-seca ocorreu durante a tarde. Este comportamento foi provavelmente devido à ocorrência de chuvas que nesta região é predominantemente do tipo convectivo e associada à ZCIT (HASTENRATH, 2012), ocorrendo principalmente durante a tarde. Assim, houve um aumento na umidade do solo e consequentemente na sua condutividade térmica.
O resíduo (
𝜀
) apresentou um comportamento diurno semelhante ao do 𝜆𝐸 nas estações de transição (Figura 10a e 10b, 10e e 10f), e um comportamento bastante diferente durante as estações chuvosa e seca (Figura 10c e 10d, 10g e 10h), quando foi maior durante a manhã e diminui após as 12h (hora local). Um aumento em ε durante a manhã também foi observado em todas as estações. O mesmo comportamento foi observado por Gerken et al. (2018) em uma floresta tropical seca da Amazônia central, que foi atribuído à energia dos fluxos armazenados no dossel.Figura 10 – Ciclo diário médio dos fluxos de energia em 2014 (painel esquerdo) e 2015 (painel direito) durante a estação de transição seca-chuvosa (a e b); estação chuvosa (c e d); estação de transição chuvosa-seca (e e f); e estação seca (g e h). Barras verticais indicam o desvio padrão dos fluxos
A Tabela 2 mostra os valores médios sazonais e anuais dos componentes do BE e sua partição, além dos valores médios do NDVI. Os valores médios sazonais do Rn variaram de 128,3 W m-2 na estação chuvosa-seca a 174,6 W m-2 na estação seca, de acordo com a variação
anual da radiação solar. Valores mínimos e máximos do H e 𝜆𝐸 ocorreram de forma oposta durante as estações seca e chuvosa. Os fluxos médios do 𝜆𝐸 variaram de 3,4 W m-2 (durante
2014, estação seca) a 71,5 W m-2 (durante 2014, estação chuvosa), enquanto os valores de H
variaram de 59,7 W m-2 (durante a estação chuvosa de 2014) e 120,0 W m-2 (durante a estação
seca de 2015). Em geral, os valores médios sazonais e anuais do G foram baixos, inferiores a 7,0 W m-2 e com uma variabilidade sazonal semelhante à do H. Os maiores valores do G
ocorreram durante a estação seca e durante a estação de transição seca-chuvosa em que a Caatinga é desfolhada e o solo ficou mais exposto à radiação.
A porção do Rn convertida para 𝜆𝐸 durante a estação seca foi inferior a 5,0%, enquanto na estação chuvosa foi superior a 40%. Por outro lado, a porção do Rn convertida em H variou de 40% (estação chuvosa) a aproximadamente 70% (estação seca). Os valores do Rn convertidos em G representaram menos de 5% do Rn total. O
ε
foi de 24%, variando de 17% (estação chuvosa) a 29% (transição chuvosa-seca) (Tabela 2). Ainda conforme a Tabela 2, observou-se que a variabilidade média do índice de Bowen (β) foi alta, variando de 0,83 (estação chuvosa) a 35,29 (estação seca), com valores maiores em 2015.A importância da variabilidade sazonal da precipitação para o particionamento de energia e o FBE na Caatinga foi evidente. Essa importância foi relatada em outras regiões semiáridas do mundo (CHEN et al., 2009; MAJOZI et al., 2017) e os resultados apresentados na Tabela 2 o destacam. Com o estabelecimento da estação chuvosa, a Caatinga quebrou seu estado de dormência, produzindo novas folhas e aumentando o índice de área foliar. Nesse período, a Caatinga atingiu o ápice de suas atividades fisiológicas e metabólicas e o valor do NDVI foi maior que 0,60. Assim, durante a referida estação, porções maiores de Rn foram convertidas em 𝜆𝐸 (~ 40%). Durante a estação seca, a vegetação da Caatinga, que consiste principalmente de espécies decíduas e semidecíduas, atingiu seu nível mínimo de atividades fisiológicas e metabólicas, sendo pouco suficiente para a manutenção das plantas. Isso pode ser corroborado pelos valores de NDVI, que foram 0,31 (2014) e 0,29 (2015) na estação seca (Tabela 2). Durante esta temporada também há uma redução considerável na demanda de 𝜆𝐸 e, consequentemente, a maior parte do Rn foi convertida em H (~ 70%).
Tabela 2 – Valores médios de radiação líquida (Rn), fluxo de calor latente (λE), fluxo de calor sensível (H), fluxo de calor do solo (G), resíduo (
𝜀
), bem como a partição do balanço de energia, relação de Bowen (β) e NDVI (com desvio padrão) nas estações chuvosa, seca e transição nos anos estudados.Estação Ano Rn 𝜆E H G 𝜀 𝜆E/Rn H/Rn G/Rn 𝜀/Rn Β NDVI ± SD
--- W m-2 --- --- adimensional --- Seca-Chuvosa 2014 166,5 25,9 96,3 5,1 39,2 0,15 0,58 0,031 0,24 3,72 0,46 ± 0,12 2015 172,3 17,0 111,8 5,5 38,0 0,15 0,57 0,032 0,22 6,58 0,35 ± 0,07 Chuvosa 2014 164,6 71,5 59,7 -0,8 34,2 0,44 0,40 -0,04 0,21 0,83 0,65 ± 0,10 2015 162,6 68,1 64,6 2,3 27,6 0,42 0,40 0,014 0,17 0,95 0,63 ± 0,10 Chuvosa-Seca 2014 134,8 24,4 69,2 1,8 39,4 0,18 0,51 0,013 0,29 2,84 0,45 ± 0,07 2015 128,3 19,6 73,2 1,7 33,8 0,10 0,65 0,013 0,26 3,73 0,50 ± 0,08 Seca 2014 168,7 5,2 113,7 5,4 44,4 0,03 0,67 0,032 0,26 21,87 0,31 ± 0,02 2015 174,6 3,4 120,0 6,5 44,7 0,02 0,69 0,037 0,26 35,29 0,29 ± 0,04 Todos os valores 2014 161,1 35,7 83,9 2,6 38,9 0,22 0,52 0,016 0,24 2,35 0,49 ± 0,16 2015 159,7 25,8 93,0 4,1 36,8 0,17 0,58 0,026 0,23 3,60 0,44 ± 0,15
Essa variação sazonal observada na partição de Rn entre 𝜆𝐸 e H foi destacada pela variação sazonal da β. Observou-se que o ano mais seco (2015) apresentou maiores valores de H se comparado a 2014, enquanto os valores de 𝜆𝐸 foram maiores em 2014 (Tabela 2). Como consequência, durante 2014, a β foi menor do que em 2015, o que pode ser atribuído ao fato de que 2014 foi um ano mais chuvoso com mais dias de chuva.
A magnitude de G foi em torno de 3% do Rn, de acordo com a análise anterior sobre áreas preservadas da Caatinga (TEIXEIRA et al., 2008; SILVA et al., 2017; PIRES et al. 2017). Os maiores valores de G ocorreram na estação seca e na estação de transição seca-chuvosa (~ 4% do Rn), períodos em que a Caatinga possui baixa densidade foliar e o solo está mais exposto à radiação. Por outro lado, as duas placas de fluxo de calor do solo provavelmente não foram suficientes para representar de forma realista a cobertura do solo, recuperando valores de G menores do que o esperado. A fim de melhorar estes resultados, fluxos adicionais de calor no solo devem ser instalados em múltiplos locais, como discutido por Sauer e Horton (2005).