Giarolla - Applications of the ETA/CPTEC Model in Agriculture

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Giarolla - Applications of the ETA/CPTEC Model in Agriculture

  1. 1. APLICAÇÕES DO MODELO Eta/CPTECEM AGRICULTURAIV WORKETA04 a 08/março/2013Cachoeira Paulista
  2. 2. Escala temporalPrevisão de tempo – tomada de decisãoPrevisão Climática Sazonal - planejamentoCenário de Mudanças climáticasIV WORKETA – 04 a 08/março/2013
  3. 3. IV WORKETA – 04 a 08/março/2013PREVISÃO DE TEMPOTomada de decisão
  4. 4. AVALIAÇÃO DAS PREVISÕES DETEMPERATURA DO AR DO MODELOEta/CPTEC PARA APLICAÇÃO EMRISCO DE GEADAGiarolla et al. (2009)GEADASIV WORKETA – 04 a 08/março/2013
  5. 5. Temperatura Letal dos Vegetais(abaixo de 0oC)DependeFase de desenvolvimentoEstadonutricionalEstado fitossanitárioEspécieResistência CulturaMuito Alta TrigoAveiaAlta FeijãoGirassolMédia SojaBaixa MilhoSorgoMuito Baixa AlgodãoArrozIV WORKETA – 04 a 08/março/2013Germinação, florescimento,frutificação
  6. 6. IV WORKETA – 04 a 08/março/2013
  7. 7. GEADA SEVERA EM CAFÉ – JULHO/2000Fonte: IAC/APTA(Campinas)
  8. 8. IV WORKETA – 04 a 08/março/2013Sites Latitude Longitude AltitudeCândido de Abreu 24,63 S 51,25 W 645 mCerro Azul 24,82 S 49,25 W 366 mGuaíra 24,07 S 54,25 W 645 mJaguariaiva 24,22 S 49,68 W 900 mPalmital 24,88 S 52,22 W 783 mParanavaí 23,08 S 52,43 W 480 mPonta Grossa 25,22 S 50,02 W 886 mTelemaco Borba 24,33 S 50,62 W 768 mPrevisão do Modelo Eta para 66 horas deantecendênciaTemperatura< 4°C
  9. 9. Avaliação do desempenho do modelo Eta/CPTEC (previsão curto prazo) parao risco de geada no Estado do Paraná, após a remoção do erro sistemáticoGiarolla et al. (2009)Cerro Azul JaguariaivaTelemaco Borba Ponta GrossaIV WORKETA – 04 a 08/março/2013
  10. 10. Sites R2MAE(ºC)RMSE(°C)Es(ºC)Cândido de Abreu 0.69 1,35 1.53 0,38Cerro Azul 0.74 1,50 0.65 -0,07Guaíra 0.66 1,62 3.34 0,16Jaguariaíva 0.71 1,46 4.43 0,69Palmital 0.69 1,50 2.36 0,67Paranavaí 0.59 1,70 2.04 0,35Ponta Grossa 0.72 1,45 3.51 -0,26Telemaco borba 0.74 1,42 1.27 0,22IV WORKETA – 04 a 08/março/2013
  11. 11. Cobertura de mudas de eucalipto compolipropileno (Não-tecido) e sobrite.LCE 360 - Meteorologia Agrícola Sentelhas/AngelocciCobertura de plantas
  12. 12. Melhorias- Utilizar escala horaria da previsão- Topografia- Considerar mais regiõesIV WORKETA – 04 a 08/março/2013
  13. 13. PREVISÃO CLIMÁTICA SAZONALPlanejamento AgrícolaIV WORKETA – 04 a 08/março/2013
  14. 14. Temperatura do ar e Dormência de Plantas de Clima TemperadoEspécies frutíferas de clima temperado, de folhas caducas (criófilas oucaducifólias) apresentam um período de repouso invernal, durante oqual as plantas não apresentam crescimento vegetativo. Esse repousoé condicionado pelas condições climáticas, que atuam sobre osreguladores de crescimento.Fonte: Sentelhas e Angelocci
  15. 15. A temperatura do ar é o fator ambientalreconhecidamente importante no balançohormonal da frutíferas de clima temperado,condicionando o repouso ou a dormência.Um novo ciclo vegetativo/reprodutivo seráiniciado somente após as plantas sofrerem aação das baixas temperaturas, sendo que aquantidade de frio requerida para o términodo repouso é conhecida como Número deHoras de Frio (NHF).RepousoCiclo Vegetativo/ReprodutivoMacieiras em período de dormênciaMacieiras em florescimentoVideira emdesenvolvimentovegetativoFonte: Sentelhas e Angelocci
  16. 16. Caso o inverno de determinado ano ou do local de cultivo não tenham NHF suficiente paraatender à exigência da espécie/variedade, poderão ocorrer as seguintes anomalias nas plantas:a) Queda de gemas frutíferas;b) Atraso e irregularidade na brotação e floração;c) Ocorrência de florescimento irregular e prolongado.O resultado dessas anomalias é a redução dosrendimentos e da longevidade da culturaDesse modo, antes de se implantar uma área comercial de um frutífera de clima temperadodeve-se conhecer o NHF<7oC médio normal do período de inverno do local, de modo a seavaliar a possibilidade de sucesso da cultura em função de sua exigência de frio (“chillingrequirements”).
  17. 17. Número de horas de frio para fruticulturas de clima temperado: Previsões do Modeloregional EtaTavares et al (2011)IV WORKETA – 04 a 08/março/2013
  18. 18. Cálculo do Número de Horas de Frio (NHF)O NHF foi quantificado de acordo com relações estatísticas determinadas por PedroJunior et al. (1979) para o estado de São Paulo.Os autores estabeleceram equações para estimativa do NHF com temperaturasinferiores a 7,0°C (NHF<7) e 13°C (NHF<13) em função somente da temperaturamédia do mês de julho.NHF<7 = 401,9038 - 21,5142*TmedjulhoNHF<13 = 4482,8811 - 231,2112*TmedjulhoIV WORKETA – 04 a 08/março/2013
  19. 19. Erros sistemáticos do modelo Eta para a localidade de Jundiaí-SP,para os anos de 1997 a 2001 e para a média do períodoIV WORKETA – 04 a 08/março/2013Foram utilizados cinco anos de climatologia da previsão sazonal do Modelo realizadaspor Bustamante et al. (2006), equivalente ao período de 1997 a 2001 e as previsõesclimáticas dos anos de 2004 a 2010, válidas para o mês de julho com prazos de um aquatro meses de antecedência, ou seja, previsões iniciadas em junho, maio, abril emarço.
  20. 20. Valores de NHF (número de horas de frio) obtidos a partir de dados do modelo Etapara Jundiaí-SP (2004 a 2010), considerando: valores de temperatura do ar semajuste para NHF <7 (A); com ajuste para NHF <7 (B).IV WORKETA – 04 a 08/março/2013
  21. 21. As previsões sazonais do modelo regional Eta podem fornecer informações docomportamento do NHF com prazos razoáveis de antecedência podendo contribuirpotencialmente para o auxilio do planejamento das fruticulturas.IV WORKETA – 04 a 08/março/2013Melhorias:Ampliar localidadesAmpliar período de meses
  22. 22. Seasonal climate and crop forecasts for agricultural risk managementIV WORKETA – 04 a 08/março/2013Peru Colombia
  23. 23. MUDANÇAS CLIMÁTICASIV WORKETA – 04 a 08/março/2013
  24. 24. CULTURA DO CAFÉEstimativa da ocorrência de temperatura máxima maior que 34°C durante o florescimento ematuração do cafeeiro, baseada no modelo Eta/CPTEC 40km – cenário A1BRodrigues et al. (2011)Objetivo:Analisar ocorrências de temperaturasmáximas superiores a 34°C em Estado deSão Paulo, durante o clima presente (1961-1990) e no clima futuro (2011-2100),utilizando o modelo de projeções climáticasEta/CPTEC, resolução 40 km, para o cenáriode mudanças climáticas A1B.Temperaturas máximas extremas prejudicama produção de grãos de café. Fonte: Centro de Café AlcidesCarvalhoIV WORKETA – 04 a 08/março/2013
  25. 25. Cereja PassaPezzopane, J.R. et al., 2003Altas temperaturasANO 1PERÍODO VEGETATIVOSet Out Nov Dez Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago(1) Vegetação e formação das gemas vegetativas (2) Indução e maturação das gemas floraisRepousoANO 2PERÍODO REPRODUTIVOSet Out Nov Dez Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago(3) Florada, chumbinho eexpansão dos frutos(4) Granação dos frutos (5) Maturação dos frutos (6) Repouso, senescênciados ramos 3º e 4ºPeríodo reprodutivo (novo período vegetativo) Autopoda
  26. 26. Locais de estudoCampinas, Mococa, Pindorama eRibeirão PretoTemperatura Mínima Temperatura MáximaCampinasMococaPindoramaRibeirãoPretoFigura 3 – Simulações dos valores de temperaturas mínimas e máximas do modelo Eta, antes e após aSimulações dos valores detemperaturas mínimas emáximas do modeloEta/CPTEC, antes e após aremoção dos errossistemáticos.Período: 1986 a 1990.Rodrigues et al. (2011)
  27. 27. Representação do número de dias com temperaturas máximas acima de 34°C durante osmeses de setembro, outubro, novembro e dezembro. Observa-se um aumento donúmero de dias com temperaturas acima de 34°C para o período futuro (2011-2100).Campinas MococaPindorama Ribeirão PretoIV WORKETA – 04 a 08/março/2013Rodrigues et al. (2011)
  28. 28. Campinas MococaPindorama Ribeirão PretoFigura 4 - Duração dos estádios floração-maturação do café arábica (em dias), para total acumulado deGD de 2733ºC.dia para as estações de Campinas, Mococa, Pindorama e Ribeirão Preto. Cenário presente(1961-1990) e projeções do cenário A1B (2011-2040; 2041-2070; 2071-2100).Duração dos estádios floração-maturação do café arábica (em dias), para total acumulado de GD de 2733ºC.dia.Cenário presente (1961-1990) e projeções do cenário A1B (2011-2040; 2041-2070; 2071-2100).Temperaturaselevadas aceleram ociclo e prejudicam aformação do grãoRodrigues et al. (2011)IV WORKETA – 04 a 08/março/2013
  29. 29. Ocorrência da doença ferrugem-do-café (hemileia vastatrix) em São Paulo, baseada nasprojeções climáticas do Modelo Eta/CPTEC (cenário A1B-IPCC/SRES)CULTURA DO CAFÉResende et al. (2011)IV WORKETA – 04 a 08/março/2013
  30. 30. Locais de estudo – Estado São Pauloa) b)c) d)Figura 3 – Temperaturas médias simuladas pelo modelo antes e apósremoção dos erros sistemáticos e temperaturas médias observadas na estaçãometeorológica, em Campinas, para o período de 1986 -1990, segundo osmembros de simulação a) CNTRL, b) HIGH, c) LOW e d) MIDI.Temperaturas médiassimuladas pelo modeloantes e após remoçãodos erros sistemáticos etemperaturas médiasobservadas na estaçãometeorológica, emCampinas, para operíodo de 1986-1990,segundo os membrosde simulação a) CNTRL,b) HIGH, c) LOW e d)MIDI.
  31. 31. a) b)c) d)Figura 14 – Distribuição de frequência de chuvas, para a cidade deCampinas, no período de 1986 -1990, segundo os membros de simulação: a)CNTRL, b) HIGH, c) LOW e d) MIDI.Distribuição de frequência dechuvas, para a cidade deCampinas, no período de 1986-1990, segundo os membros desimulação: a) CNTRL, b) HIGH,c) LOW e d) MIDIConsiderou-se para o risco da doença da ferrugem: temperatura do ar entre20 e 25°C e chuva maior ou igual a 30mm (quantidade e número de dias)IV WORKETA – 04 a 08/março/2013
  32. 32. Tabela 6. Viés (erros sistemáticos) obtidos na s estimativas de temperaturasmédias do ar (°C) a partir do modelo Eta/CPTEC, segundo os diferentesmembros de simulação, para a cidade de Campinas.Meses CNTRL HIGH LOW MIDIJan -1,30 -1,16 -2,07 -0,74Fev -1,98 -1,59 -2,42 -1,59Mar -1,99 -1,59 -2,33 -1,56Abr -0,87 0,04 -1,11 -0,22Mai -0,84 0,09 -0,61 0,10Jun -0,73 0,09 -0,03 -0,28Jul -0,10 0,75 -0,24 -0,01Ago 0,24 0,09 -0,68 0,37Set 1,40 1,75 -0,40 1,23Out 0,57 0,64 -0,09 0,52Nov -0,50 0,08 -1,20 0,08Dez -1,33 -0,78 -1,83 -0,61Média -0,62 -0,13 -1,09 -0,23a) b)c) d)Figura 2 – Gráfico de ganho do BIAS (°C) antes e depois da correção daGráfico de ganho do BIAS(°C) antes e depois dacorreção da temperaturamédia do ar, em Campinas,para os membros desimulação a) CNTRL, b) HIGH,c) LOW e d) MIDI.Resende et al. (2011)Erros sistemáticos obtidos nasestimativas de temperaturas médiasdo ar (°C) a partir do modeloEta/CPTEC, segundo os diferentesmembros de simulação, para a cidadede Campinas.IV WORKETA – 04 a 08/março/2013
  33. 33. Tabela 10 – Número de dias em que ocorrem precipitação acima de 30 milímetros para a região de Campinas, segundo dados simulados pelomodelo Eta/CPTEC e dados observados; e o valor de precipitação do modelo que corresponde a 30 milímetros de chuva nos dados observados,para o período de 1986-1990.Membros N°dias - precobs > 30 mm N°dias – precETA/CPTEC> 30 mm PrecETA/CPTEC que corresponde a 30mm de PrecobsCNTRL 59 54 26HIGH 62 59 30LOW 59 55 26MIDI 59 63 32Número de dias em que ocorrem precipitação acima de 30 milímetros para a região deCampinas, segundo dados simulados pelo modelo Eta/CPTEC e dados observados; e ovalor de precipitação do modelo que corresponde a 30 milímetros de chuva nos dadosobservados, para o período de 1986-1990Resende et al. (2011)
  34. 34. a) CNTRL b) HIGHc) LOW c) MIDIIV WORKETA – 04 a 08/março/2013Número de dias com condições ideais de temperatura média do ar e precipitação para aocorrência de ferrugem-do-café nos períodos de 1986-1990; 2011-2040; 2041-2070; 2071-2099.Campinas
  35. 35. AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DO CAFÉ PRODUZIDO EM SÃO PAULO, BASEADAS NASPROJEÇÕES CLIMÁTICAS DO MODELO ETA/CPTEC (CENÁRIO A1B-IPCC/SRES)Resende et al. (2011)Tabela 5. Classificação da qualidade do café, segundo Camargo & Cortez (1998).Relação das temperaturas médias com a qualidade natural da bebidaInaptidão por calor T média Anual > 24°CBebida Rio T média Anual > 23°CBebida Dura 21°C < T Média Anual < 23°CBebida Mole 18°C < T Média Anual < 21°CBebida Estritamente MoleInaptidão por risco de GeadasT média Anual < 18ºCT Média Anual < 17º CTabela 4. Classificação da qualidade sensorial da bebida do café, adaptado de Bressani(2007).Qualidade sensorial da bebida do caféBebida Rio Sabor forte e desagradávelBebida Dura Sabor adstringente, gosto ásperoBebida Mole Sabor suave e adocicadoBebida Estritamente Mole Sabor muito suave e adocicado
  36. 36. Tabela 15 – Classificação da qualidade da bebida do café, nas projeções do modelo Eta/CPTEC sem e com correçãodos erros sistemáticos (Eta1 e Eta2, respectivamente), para as cidades de Campinas, Mococa, Pindorama e RibeirãoPreto, segundo os membros de simulação CNTRL, HIGH, LOW e MIDI.CAMPINASANOS Obs CNTRL HIGH LOW MIDIEta1 Eta2 Eta1 Eta2 Eta1 Eta2 Eta1 Eta21986-1990 2 3 2 2 2 3 2 2 22011-2040 - 2 1 1 1 2 2 1 12041-2070 - 1 0 0 0 2 1 0 02071-2099 - 0 0 0 0 1 0 0 0MOCOCAANOS Obs CNTRL HIGH LOW MIDIEta1 Eta2 Eta1 Eta2 Eta1 Eta2 Eta1 Eta21986-1990 2 2 2 2 2 2 2 2 22011-2040 - 1 0 0 0 2 1 0 02041-2070 - 0 0 0 0 1 0 0 02071-2099 - 0 0 0 0 0 0 0 0PINDORAMAANOS Obs CNTRL HIGH LOW MIDIEta1 Eta2 Eta1 Eta2 Eta1 Eta2 Eta1 Eta21986-1990 2 0 2 0 1 0 1 0 12011-2040 - 0 0 0 0 0 0 0 02041-2070 - 0 0 0 0 0 0 0 02071-2099 - 0 0 0 0 0 0 0 0RIBEIRÃO PRETOANOS Obs CNTRL HIGH LOW MIDIEta1 Eta2 Eta1 Eta2 Eta1 Eta2 Eta1 Eta21986-1990 2 2 2 1 2 2 2 1 22011-2040 - 0 0 0 0 1 1 0 02041-2070 - 0 0 0 0 0 0 0 02071-2099 - 0 0 0 0 0 0 0 0Classificação da qualidade dabebida do café, nas projeções domodelo Eta/CPTEC sem e comcorreção dos erros sistemáticos(Eta1 e Eta2, respectivamente), paraas cidades de Campinas, Mococa,Pindorama e Ribeirão Preto,segundo os membros de simulaçãoCNTRL, HIGH, LOW e MIDI.Em que:0 - Inaptidão por calor1 - Bebida Rio2 - Bebida Dura3 - Bebida Mole4 - Bebida Estritamente Mole5 - Inaptidão por risco deGeadasResende et al. (2011)
  37. 37. Café x GrevilleaCafé x BananeiraCafé x BracatingaFonte: IAC/APTA
  38. 38. CULTURA DA SOJAProjeções da duração do ciclo da cultura da soja baseadas no modelo regional Eta/CPTEC40km (cenário A1B)Tavares et al. (2010)a) b)c) d)Temperatura média observada e simulada (membros CNTRL, HIGH, LOW e MIDI) apósremoção dos erros sistemáticos do modelo, no período de 1986-1990, para as cidades de a)Cândido Abreu, b) Cerro Azul, c) Ponta Grossa e d) Telêmaco Borba.Temperatura média observada e simulada (membros CNTRL, HIGH,LOW e MIDI) após remoção dos erros sistemáticos do modelo, noperíodo de 1986-1990, para as cidades de a) Cândido Abreu, b) CerroAzul, c) Ponta Grossa e d) Telêmaco Borba – PR.
  39. 39. a) b)c) d)Média do número de dias do ciclo da cultura da soja por período, considerando 1030°Cacumulados, para as cidades de a) Cândido Abreu, b) Cerro Azul, c) Ponta Grossa e d)Telêmaco Borba.
  40. 40. 2) Projeções futuras de ocorrência de geadas baseadas no cenário A1B de mudançasclimáticas regionalizadas para o Sul-Sudeste do Brasil(em desenvolvimento - CCST/CPTEC)Objetivo:Verificar os impactos das mudanças climáticas futuras na frequência de ocorrênciageadas no Sul do Brasil para o cenário A1B. Estas projeções são provenientes do modeloHadCM3 do Hadley Centre e regionalizadas pelo Modelo Eta do INPE para a América doSul na resolução de 40km.Grupos de culturas agrupadas por sensibilidade ao frio.(Camargo et al., 1993)
  41. 41. Vieira Junior et al. Previsões meteorológicas do Modelo Eta para subsidiar o uso de modelos deprevisão agrícola no Centro-Sul do Brasil, Ciência Rural, 2009.
  42. 42. 02.0004.0006.0008.00010.00012.00015/10/199929/10/199912/11/199926/11/199910/12/199924/12/19997/1/200021/1/20004/2/200018/2/20003/3/200017/3/200031/3/200014/4/200028/4/200012/5/200026/5/20009/6/2000kg.ha-1Rendimento de grãos estimado (kg-ha-1) Rendimento de grãos observado (kg-ha-1)Crop model driven by Eta model seasonal forecastsoct1999 - jun2000forecast vs observed corn production - Piracicaba, SP(Vieira Junior & Dourado Neto, 2006)

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