Zimmer, Tamíres, Roberti, Débora Regina, Rosolem, Rafael, Herdies, Dirceu Luis, Lyra, Gustavo Bastos, and Buligon, Lidiane
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Para caracterizar a dinâmica térmica do solo é necessário determinar suas propriedades térmicas, pois são elas que descrevem como a energia térmica é armazenada e distribuída de acordo com o tempo e a profundidade. Assim, quantificar as temperaturas do solo e da superfície e estimar o armazenamento de calor são fundamentais para estudos de balanço de energia de superfície e este conhecimento é importante para caracterizar o microclima local. Este estudo tem como objetivo quantificar e analisar as propriedades térmicas do solo em campos nativos do bioma Pampa brasileiro por meio de métodos híbridos baseados em dados experimentais e métodos analíticos por meio de dois artigos. No primeiro, investiga-se a influência de condições climáticas como cobertura do céu e umidade do solo ( ) na dinâmica das variáveis térmicas do solo (fluxo de calor, G, e temperatura do solo, Ts) e propriedades térmicas do solo. Os resultados mostraram que os maiores valores de condutividade térmica ( ) e difusividade térmica (k) foram obtidos em períodos com solo úmido. Além disso, observou-se maior variabilidade das propriedades térmicas do solo com o aumento da umidade. A proposta de um novo modelo empírico para ( ) forneceu bons resultados para representar o experimental e estimar G. O segundo artigo apresenta a estimativa das propriedades térmicas e temperatura do solo obtidas a partir da solução analítica da equação de transferência de calor por condução e condução-convecção. Os resultados obtidos esclarecem melhor a dinâmica térmica do solo ao considerar os processos de condução e convecção de calor no solo em diferentes profundidades. Além disso, as propriedades térmicas do solo mostraram variar em diferentes níveis, além da heterogeneidade vertical nas propriedades térmicas do solo em função da umidade do solo para períodos secos e úmidos. Os resultados do estudo mostram a influência da umidade do solo e das condições climáticas na caracterização termodinâmica do solo. To characterize the soil thermal dynamics, it is necessary to determine its thermal properties because they describe how thermal energy is stored and distributed according to time and depth; this knowledge is important for characterizing the local microclimate. Hence, quantifying soil and surface temperatures and estimating heat storage are pivotal for surface energy balance studies. Given the above, this study aims to quantify and analyze soil thermal properties in native grasslands in the Brazilian Pampa biome through hybrid methods based on experimental data and analytical methods through two articles. In the first, the influence of climatic conditions such as sky cover and soil moisture ( ) on the dynamics of soil thermal variables (soil heat flux, G, and soil temperature, Ts) and soil thermal properties is investigated. The results showed that the highest values of thermal conductivity ( ) and thermal diffusivity (k) were obtained in periods with moist soil. Moreover, greater variability of soil thermal properties with increasing moisture was observed. The proposal of a new empirical model for ( ) provided good results to represent the experimental and estimate G. The second article presents the estimation of thermal properties and soil temperature obtained from the analytical solution of the heat transfer equation by conduction and conduction-convection. The obtained results shed more light on the thermal dynamics of the soil by considering the conductive and convective processes of heat in the soil at different depths. Moreover, the thermal properties of the soil were shown to vary at different levels, in addition to vertical heterogeneity in the thermal properties of the soil as a function of soil moisture for dry and wet periods. The study results show the influence of soil moisture and climatic conditions on soil thermal dynamic characterization.