Processos Hidrológicos
CST 318 / SER 456
Tema 3 –Interceptação
ANO 2015
Laura De Simone Borma
Camilo Daleles Rennó
http://www.dpi.inpe.br/~camilo/prochidr/
Processos hidrológicos
Interceptação - definição
Interceptação
 primeiro processo hidrológico pela qual a água passa
 processo pelo qual a água da chuva é temporariamente retida pela
vegetação (folhas, galhos e troncos), sendo, em seguida, redistribuída
em:
 Água que goteja no solo
 Água que escoa pelo tronco
 Água que volta à atmosfera por evaporação direta
Interceptação - importância
 Reservatório que retém e devolve para a atmosfera uma importante
parcela da precipitação
 Processo eventual  ocorre quando há chuva
 Áreas de floresta  a interceptação pode atingir mais de 30% do total
precipitado
 Interfere no balanço hídrico da bacia hidrográfica:
 Contribui diretamente para a quantidade de vapor d´água da
atmosfera
 Influencia no comportamento da vazão ao longo do ano:
Favorece a infiltração da água no solo
Retarda e atenua o pico de cheias
 Frequentemente negligenciado devido à grande variabilidade e às
dificuldades de quantificação
 A sua não consideração pode induzir a erros na modelagem
Interceptação – o processo
 Uma parte da chuva é retida pela vegetação (interceptação)
 Outra parte percola através das folhas e troncos, quando a capacidade de
armazenamento é superada (precipitação efetiva)
 Parte da água interceptada evapora depois da chuva
Definições
Precipitação incidente (P) – quantidade
de chuva medida acima do dossel ou em
terreno aberto, adjacente à floresta
P
Precipitação interna ou throughfall (Pi)
– chuva que atravessa o dossel florestal,
englobando as gotas que passam
diretamente pelas aberturas das copas e
as gotas que respingam da água retida nas
copas
Escoamento pelo tronco ou stemflow
(Pt) – água de chuva que, após ser retida
pela copa, escoa pelo tronco em direção à
superfície do terreno
Precipitação efetiva  Pe = Pi+ Pt
Ps
Pt
Precipitação efetiva e interceptação
Precipitação efetiva (Pe) – chuva que efetivamente chega ao solo
Pe = Pi + Pt
Pe = P – I
Onde:
I - Interceptação – fração de chuva que é evaporada diretamente da
copa, não atingindo o solo, dada por:
I=S+E
Sendo:
S – capacidade de retenção do dossel - quantidade de água que pode
ser retida temporariamente na copa, antes do início dos processos de Pi e
Pt
E – evaporação da água retida na copa
Interceptação e armazenamento na folha
(S)
 No início da chuva, ocorre primeiramente o armazenamento de água na
folha e no dossel (S)
 Somente depois de S ter atingido seu ponto máximo, começam os
processos de escoamento pelo tronco (Pt) e precipitação interna (Pi)
 Capacidade de armazenamento (S):
 Equilíbrio entre a tensão superficial e a gravidade
 Tensão superficial na folha é função
 Do tipo de folha (vegetação)
 Das forças externas (clima)
Temperatura: influencia na viscosidade da água
Vento: quebra as forças de adesão
Intensidade da precipitação: influencia nas forças de adesão
 Maiores valores de S ocorrem nas seguintes condições
 Espécies com folhas grandes e rugosas
 Baixa temperatura do ar
 Ausência de ventos
 Baixa intensidade de precipitação
Equilíbrio entre tensão
superficial e gravidade
Foto: Ricardo Espinheira
Fatores condicionantes da interceptação
Condições meteorológicas
Precipitação
Altura
Duração
Intensidade
Vento
Temperatura
Umidade do ar
Período do ano
Características da vegetação
Folha
Tamanho
Forma
Rugosidade
Espécie
Bioma
Interceptação – o processo
 Horton (1919)  um dos primeiros trabalhos notáveis no estudo da
interceptação (descrição detalhada do processo)
 Estabeleceu as primeiras suposições sobre esse processo:
 O volume das perdas por interceptação é função da capacidade de
armazenamento da vegetação (S), da intensidade da chuva e da
evaporação durante o evento
 O percentual das perdas por interceptação decresce com a
intensidade de chuva
 Os volumes de escoamento de tronco são significativos, mas seu
percentual em relação à chuva é pequeno
 A interceptação é maior em coníferas do que em latifoliadas
Giglio e Kobiyama (2013)
Influência da vegetação
 Árvores, arbustos, gramíneas e serrapilheira
 Influenciam, principalmente, a capacidade de armazenamento
 Folhas mais largas têm maior área de captação, porém conduzem à
formação de gotas maiores, que pingam mais facilmente no solo
 Vegetações perenes têm capacidade de armazenamento mais uniforme do
que vegetações do tipo decíduas (caducifólias)
 Maior densidade de vegetação  maior capacidade de armazenamento 
maior interceptação
http://eyesnature.files.wordpress.com/2009/08/chuva-na-mata2-low.jpg
Influência da vegetação
 Richardson (2000)
 É difícil extrair conclusões gerais sobre a influência de um tipo de
floresta nas perdas por interceptação, porque essas dependem
também das características da chuva e outras condições
meteorológicas
 As características de uma floresta que influenciam a interceptação
não são fáceis de identificar e quantificar
 Densidade de árvores, inclinação dos galhos, uniformidade da altura da
copa, características da casca, forma e inclinação das folhas e índice
de área foliar são todas características que influenciam a
interceptação
Trabalho: Tema 1 – fazer uma revisão dos trabalhos acerca da influência da
vegetação sobre
a interceptação
http://eyesnature.files.wordpress.com/2009/08/chuva-na-mata2-low.jpg
Influência do clima
Interceptação x precipitação
De uma chuva pequena, p.e. 5mm, quase toda água será retida pelas
copas e evaporada  100% de “perda
Aproximadamente a mesma quantidade de chuva, 5mm, será perdida de
uma chuva maior (p.e. 100mm)  5% de perda
Kobyama, 2008
Influência da precipitação
 Kuraji et al (2001):
 mediram volumes mensais de chuva total, precipitação interna e
escoamento pelo tronco
 Observaram que o percentual de perdas por interceptação foi maior no
ano com mais eventos de chuva e menor volume total precipitado
 Cuartas et al. (2007)
 Observaram que a maior quantidade interceptada ocorre nos anos mais
secos
Trabalho: Tema 2 – fazer uma revisão dos trabalhos acerca da influência
dos parâmetros do clima sobre a interceptação
Alguns locais de medida para o Brasil
Giglio e Kobiyama (2013)
Alguns valores para o Brasil
Oliveira et al., 2008
Alguns valores para o Brasil
Trabalho: Tema 3 – fazer uma
revisão dos trabalhos acerca dos
valores de interceptação
identificados para regiões
brasileiras
Giglio e Kobiyama (2013)
Medida da interceptação
 Métodos empíricos
Considera-se um sistema onde:
Entrada = chuva total (P)
Saída = chuva interna (Pi) e escoamento pelo
tronco (Pt)
Diferença = interceptação
I = P – Pi – Pt  medida indireta
Variáveis a serem medidas:
P - precipitação total (externa)
Pi - precipitação interna
Pt - escoamento pelo tronco
Medida da precipitação interna - Pi
Podem ser utilizados pluviômetros comuns (interceptômetros) e/ou
calhas
Pluviômetros
 podem conduzir a erros – grande variabilidade espacial da
precipitação interna
 alternativa - vários pluviômetros + relocação periódica dentro
da parcela
Calhas
possuem maior área de captação
as chuvas coletadas devem ser conduzidas a um pluviômetro
zinco ou plástico/tamanho varia conforme a necessidade
Borda dobrada para dentro, para evitar perda por respingos
Ideal: Calhas + pluviômetros
Medida da precipitação interna - Pi
Kobyama, 2008
Medida do escoamento pelo tronco (Pt)
Utilização de uma calha bem vedada em torno da árvore (colar)
Chapa final de metal ou mangueira cortada ao meio
Uso de pregos e cola de silicone
Medição pode ser feita individualmente ou em grupo
Coleta em um reservatório
Floresta com grande número de árvores pequenas – medição é difícil
Kobyama, 2008
Medida do escoamento pelo tronco - Ps
Em geral, Pt constitui uma fração muito pequena da precipitação
incidente, variando de espécie para espécie
Espécies de tronco liso – 5 a 8% da precipitação incidente
Espécies de casca rugosa – 1 a 2% (ou até menos) da precipitação
incidente
Medem-se diversas árvores em uma parcela e utilizam-se cerca de
5 a 10 parcelas em uma floresta, distribuídas ao acaso
Como é feita a transformação do volume de água coletada em cada
árvore para a unidade mm de altura de água?
 Mede-se Pt em todas as árvores de uma parcela pequena e calculase o volume total em relação à área da parcela [L3/L2)
Medida de P, Pi e Pt
(1) pluviógrafo medindo chuva externa,
(2) Pluviógrafo medindo escoamento de tronco e
(3) pluviógrafo medindo chuva líquida coletada pelas calhas
Kobyama, 2008
Análise
(1) Área de cálculo para
escoamento pelo tronco e
pelo dossel
(2) Pluviômetro para medida da
chuva externa
(3) Calha para medição da chuva
interna
(4) Colar para medição do
escoamento pelo tronco
 Primeiro passo: transformar os volumes medidos em mm
 Pi: dividir o volume de água coletado pela área de coleta da calha, projetada
em planta (p.e. m3/m2)
 Pt: dividir o volume escoado pelo tronco pela área de influência aproximada
das copas das árvores (p.e. m3/m2)
Kobyiama, 2009
Exemplo de lay-out
Santos Junior, 2008
Métodos alternativos
Lorenz & Gallard (2000)
Método simples
Consiste em medir o armazenamento em elementos da
vegetação (folhas, galhos, troncos)
 Extrapolar para uma área a partir da quantificação desses
elementos com o uso de fotografias áereas da vegetação,
capturadas do solo para cima
Czikowsky & Fitzjarrald (2009)
Novo método
Medições micrometeorológicas de fluxo turbulento
Evita erros de medição devido à heterogeneidade da copa
Ferramenta útil para alimentação de modelos com infos de
interceptação
Modelagem – influência de S e E
Ponto A - Início da chuva – E representa o componente principal da perda
por interceptação
Entre A e B – À medida em que a chuva continua, a evaporação tende a
diminuir devido à alteração das condições microclimáticas (temperatura,
gradiente de pressão de vapor, disponibilidade de energia) enquanto a folha
passa a reter mais água
Ponto B – S atinge seu máximo e, se a chuva continuar, o aumento de I
ocorre devido à continuação da evaporação, porém a taxas menores que as
iniciais
Hipótese – interceptação
cresce exponencialmente com P
até o momento em que S atinge
seu máximo. A partir daí, a
taxa fica constante e
equivalente à taxa de
evaporação
Lima, 2008
Estimativa da interceptação
Regressão linear (equação de Horton)
I = aPn + b
Onde:
I – quantidade interceptada (mm)
P – precipitação incidente (mm)
a,b e n – parâmetros de ajuste
Vantagem – pode ser usado com chuvas totais, e não por evento
Desvantagem – não leva em conta certas variáveis, como intensidade
e duração da chuva
Estimativa da interceptação
Parâmetros da Equação de Horton
Cobertura
vegetal
a
b
N
Pomar
0,04
0,018
1,00
Carvalho
0,05
0,18
1,00
Maple
0,04
0,18
1,00
Pinus
0,05
0,20
0,50
Arbustos
0,02
0,40
1,00
Exercícios
1. Considerando duas florestas exatamente iguais em tudo, a perda por
interceptação (para uma mesma chuva) deve ser maior em Brasília do que
em Campos do Jordão. Certo ou errado? Justifique.
2. Florestas de Pinus, em regiões temperadas, apresentam perda média por
interceptação de acordo com a seguinte equação:
I = 0,1P – 0,1n
Sendo:
I = perda por interceptação (mm)
P = precipitação incidente (mm)
n = número de chuvas no ano
Calcular a interceptação em dado ano cuja precipitação, em 80 chuvas, atingiu
o total de 820mm. Expressar I de forma percentual a P.
Lima, 2008