Modelagem hidrodinâmica do solo em áreas de caatinga e pastagem na Bacia do Pajeú

Abstract

Detentor dos registros climáticos mais extremos do país, as regiões semiáridas do Nordeste brasileiro sofrem historicamente com a escassez hídrica. Além disso, com o aumento do desmatamento e a substituição da Caatinga nativa por pastagens extensivas, ocorre uma redução da capacidade de infiltração do solo, o que afeta negativamente a dinâmica de água nessa etapa do ciclo hidrológico. Nesse contexto, monitorar e modelar a dinâmica da água no solo com modelos hidrológicos em regiões naturais (como a Caatinga) e degradadas (como a pastagem) é de fundamental importância para compreender a dinâmica dos processos hidrológicos nesses ambientes. Por tudo isso, o objetivo deste trabalho é avaliar a modelagem hidrodinâmica do solo de Caatinga e pastagem na bacia do rio Pajeú. As áreas de estudo estão localizadas no município de Serra Talhada – PE, onde estão instaladas duas torres de monitoramento de fluxos atmosféricos do Observatório Nacional da Dinâmica da Água e de Carbono no Bioma Caatinga (ONDACBC). Os dados de umidade do solo foram obtidos no ano de 2014 com sensores TDR, dos quais foram calibrados em laboratório com os solos para ambas as estações. Os parâmetros hidrodinâmicos iniciais foram estimados a partir das equações de pedotransferência com o Rosetta-Lite. Após isso foi realizada a análise de sensibilidade dos parâmetros com o método das superfícies de resposta e o método Sobol. Em seguida, foram avaliados os modelos de porosidade única (SP), Dupla Porosidade de Durner (DPD), Dupla Porosidade com Transferência de Massa (DPTM), Dupla Porosidade com Transferência de Pressão (DPTP) e com Histerese na Curva de Retenção e na Curva de Condutividade Hidráulica (HRCC) do programa Hydrus-1D para dinâmica de umidade nas estações. Ainda foi avaliada a capacidade dos modelos em simular a evapotranspiração real medida por Eddy Covariance (EC). Por fim, foi avaliado o impacto dos modelos de cenários históricos e futuro do BESM. A calibração das sondas TDR demonstrou que a relação entre a resposta do sensor e o conteúdo volumétrico de água no solo foi mais bem ajustada por modelos cúbicos. Em geral, os modelos hidrodinâmicos apresentaram melhores ajustes na área de Caatinga (RMSE = 0.01-0.02, R2 = 0.61-0.97) que na Pastagem (RMSE = 0.01-0.03, R2 = 0.61-0.90). Em relação aos parâmetros hidrodinâmicos, foi possível observar que a pastagem apresentou em todos os modelos menores Ks e θsm, o que demonstra o impacto negativo da compactação e da mudança da vegetação da vegetação natural no semiárido brasileiro. O modelo de dupla porosidade com transferência de pressão apresentou o melhor ajuste aos dados medidos na estação BR-GST, entretanto, foi possível notar que a divergência entre os modelos para a estação BR-CST foi mínima, podendo considerar o modelo de porosidade única para representar a região. Os resultados apresentados mostram a necessidade de testar mais de um modelo na análise hidrodinâmica de uma região. Os resultados demonstram que o número de dias futuros com a umidade abaixo o ponto de murcha permanente (PMP) indicando que o número de dias em que as áreas ficarão abaixo ao PMP irá aumentar de acordo com os cenários futuros.