ABSTRACT: Freshwater is a valuable resource worldwide given the growing demand of the global population. This study aimed to develop and validate an integrated assessment model by means of environmental footprint indices (water, ecological, and carbon), which measure the environmental sustainability of heterogeneous communities, people, and countries. An environmental footprint was firstly defined as a set of indicators to track human pressure on planet Earth under different angles, being a multidimensional index of environmental sustainability. A Delphi survey was used to bring together opinions from a diverse set of experts. The participants of this study consisted of 120 experts from several fields of knowledge belonging to the best-known research and education institutions in Brazil. Through this technique, an integrated environmental footprint index (IEFI) could be developed, being then validated with information from eight different communities located in the Paraíba State (Brazil). Afterwards, this index was applied to several representative countries from all continents. Our results indicated the sensitiveness of IEFI model to variations in natural ecosystems, in addition to its ability to identify the environmental balance of a person, community, or nation level.

RESUMO O conceito de pegada hídrica tem tido bastante interesse atualmente haja vista que a água doce é um recurso global utilizado em todos os ramos de atividades e pode ser fundamental para ajudar a compreender como as atividades e os produtos estão relacionados com a escassez de água. O objetivo deste estudo é comparar as medições da pegada hídrica da cana-de-açúcar derivadas pelo método tradicional utilizado na sua estimativa usando o balanço hídrico completo no solo em condições de campo. O experimento de campo foi realizado na Fazenda Capim II, localizada no litoral do estado da Paraíba, Brasil, no período de outubro de 2009 a agosto de 2010 com cana-de-açúcar, cultivar RB 92 579. Os resultados evidenciaram que os valores da pegada hídrica verde e cinza diminuem à medida que há acréscimo na lâmina de irrigação. Inversamente, os valores da pegada hídrica azul aumentam sempre que há incremento na lâmina de irrigação. A pegada hídrica da cana-de-açúcar obtida com base no modelo CROPWAT, superestima os valores da pegada hídrica verde e azul e subestima os valores da pegada hídrica cinza, obtidos com base no balanço hídrico do solo.

ABSTRACT The water footprint concept has gained interest because the freshwater is a global resource utilized in all activities and can be fundamental in helping to understand how activities and products are related to water scarcity. The purpose of this study is to compare the sugarcane water footprint measurements derived by the traditional method used for its estimation and using the complete water balance in the soil under field conditions. The field experiment was carried out at the Capim II farm located in the coastal area of state of Paraiba, Brazil, during the period from October 2009 to August 2010 with sugarcane. The results indicated that the green and gray water footprint values decrease as there is an increase in irrigation depth. Inversely, the blue water footprint values increase as there is an increase in irrigation depth. The sugarcane water footprint based on the CROPWAT model overestimates green and blue water footprint values and underestimates the gray water footprint values obtained from the soil water balance.

Este estudo avalia os impactos das alterações climáticas sobre o zoneamento agrícola de risco climático do milho cultivado na região Nordeste do Brasil, com base nos relatórios do IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). O modelo de balanço hídrico, combinado com técnicas de geoprocessamento, foi utilizado para identificar as áreas da região de estudo onde a cultura poderá sofrer restrições de rendimento devido à mudança do clima. Os dados utilizados no estudo foram as séries históricas de precipitação, com no mínimo 30 anos de dados diários, coeficientes de cultura, evapotranspiração potencial e a duração do ciclo da cultura. Os cenários de aumento na temperatura do ar utilizados nas simulações foram de 1,5; 3,0 e 5,0 ºC. A época de semeadura, de janeiro a março, da cultura de milho é menos afetada pelos cenários de aquecimento do que a semeadura nos meses de novembro e dezembro ou de abril e maio.

This study evaluates the impacts of climate change on the agricultural zoning of climatic risk in maize crop cultivated in the Northeastern of Brazil, based on the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) reports. The water balance model, combined with geospatial technologies, was used to identify areas of the study region where the crops could suffer yield restrictions due to climate change. The data used in the study were the time series of rainfall with at least 30 years of daily data, crop coefficients, potential evapotranspiration and duration of the crop cycle. The scenarios of the increasing of air temperature used in the simulations were of 1.5ºC, 3ºC and 5ºC. The sowing date of maize crop from January to March appears to be less affected by warming scenarios than the sowing in November and December or April and May.

No presente estudo se avaliam os impactos da mudança do clima com base nos relatórios do Painel Intergovernamental em Mudanças do Clima (IPCC), no zoneamento agrícola de riscos climáticos para a cultura do feijão-caupi (Vigna unguiculata L. Walp) cultivado em sistema de sequeiro, no Estado da Paraíba. Utilizou-se o modelo do balanço hídrico associado a técnicas de geoprocessamento, e se objetivou a identificação das regiões do Estado em que a cultura do feijão-caupi sofrerá restrições em face das mudanças climáticas. As variáveis consideradas no modelo foram precipitação pluvial, coeficientes de cultura, evapotranspiração potencial e duração das fases fenológicas da cultura. Adotou-se, como limite para o índice de satisfação da necessidade de água para a cultura (ISNA), o valor de 0,50. A data foi considerada adequada para a semeadura quando a simulação do balanço hídrico apresentou resultados de ISNA com frequência mínima de 80%, superior ao valor do critério adotado. Tendo em vista um aumento de temperatura do ar de 3 e 6 oC, como sugerido pelo IPCC, o cultivo do feijão-caupi sofrerá uma redução significativa nas áreas atualmente favoráveis ao seu cultivo no Estado da Paraíba.

This study evaluates the impacts of climate change, based on the reports of the IPCC, on the agricultural zoning of climatic risk of the rainfed cowpea (Vigna unguiculata L. Walp) crop grown in the Paraíba state. The water balance model combined with GIS techniques was used for identifying areas in the state where the cowpea crop will suffer yield restrictions due to climate changes. Model input variables were: rainfall, crop coefficients, potential evapotranspiration and duration of the crop cycle. The limit value of 0.5 was adopted for the water requirement satisfaction index (WRSI). The date acceptable for seeding was that when the water balance simulation presented, for at least 80% minimum frequency, WRSI value greater than that limit value. An increase in air temperature of 3 and 6 oC, as suggested by the IPCC, will cause a significant reduction in the areas currently favorable for cowpea crop growth in the Paraíba state.

Neste estudo, realizado em quatro microrregiões da Paraíba no período de 1990 a 2005, objetivou-se determinar as correlações entre as precipitações pluviais durante a safra para as culturas de cana-de-açúcar e abacaxi, nas microrregiões do Litoral e Brejo, e as correlações entre as precipitações durante o período chuvoso e as produtividades de algodão herbáceo, na microrregião do Sertão e do sisal, no Cariri/Curimataú. Os testes realizados com as equações de regressões polinomiais utilizando-se apenas a precipitação pluvial da pré-estação chuvosa ou do período chuvoso como variável independente, não foram suficientes para estimar a produtividade da cana-de-açúcar no Litoral, vez que pequenos volumes de precipitação não suprem as necessidades hídricas da cultura. A produtividade do abacaxi não mostrou correlações significativas com as precipitações pluviais nas microrregiões do Litoral e Brejo. Obtiveram-se fortes correlações entre as precipitações pluviais durante o período chuvoso e as produtividades de algodão herbáceo no Sertão paraibano e, para o sisal no Cariri/Curimataú. Com a estimativa da precipitação durante o período chuvoso poder-se-á decidir plantar, ou não, em determinada microrregião.

This study was carried out in four homogeneous pluviometric micro regions of Paraíba State between 1990 and 2005. The aims were to determine the relationships between crops of sugar-cane and pineapple productivity and production season rainfall in the Litoral and 'Brejo' micro regions, the relationships between the rainy season precipitations and herbecious cotton productivity in the Sertão, and sisal in the Cariri/Curimataú micro regions. Tests accomplished with polinomial regression equations, using only early rainy season or rainy season as the independent variable were not sufficient to estimate sugar-cane productivity in the Litoral, therefore small rainfall quantities do not supply the crop water contents. Pineapple productivity did not present significant correlations with rainfall in Litoral and 'Brejo' micro regions. Strong correlations were obtained between the rainy season precipitations and the herbecious cotton productivity in the 'Sertão', and with sisal in the Cariri/Curimataú. With the estimated precipitation values during the rainy season one could decide to plant, or not, in a particular micro region.

Neste estudo se objetivou a avaliação da contribuição do calor armazenado acima das placas de fluxo de calor no solo e no dossel vegetativo sobre os componentes do balanço de energia, no pomar de mangueiras. Os componentes do balanço de energia foram obtidos pelo método do balanço de energia com base na razão de Bowen. O teste t-Student foi usado para avaliar a existência de diferença significativa entre as médias dos componentes do balanço de energia, obtidas mediante as seguintes condições: (i) considerando-se o calor armazenado acima dos fluxímetros e (ii) desconsiderando-se o calor armazenado acima dos fluxímetros, cujos resultados indicaram que: 1) o efeito do calor armazenado no dossel vegetativo é irrelevante quando comparado com os outros componentes do balanço de energia em pomar de mangueiras; 2) o calor armazenado acima das placas de calor no solo não interfere significativamente no cálculo dos fluxos de calor sensível e latente nem na evapotranspiração da mangueira irrigada; 3) o fluxo de calor no solo, corrigido com o calor armazenado acima dos fluxímetros, difere estatisticamente a nível de 5% de probabilidade, daquele obtido sem a correção do fluxo.

The objective of this study was to investigate the contribution of the heat storage above the soil heat flux plates and within the canopy upon the components of the energy balance in the mango orchard. The Bowen energy-ratio balance method was used for obtaining the energy balance components and evapotranspiration of the mango orchard. The t-Student test was applied to evaluate statistical significance of the difference between energy balance component averages under the following conditions: (i) considering and (ii) not considering the heat storage above the fluximeters. The results suggested that: 1) the canopy heat storage is irrelevant compared to the other energy balance components; 2) the above soil heat plates heat storage does not influence the sensible and latent heat fluxes nor the irrigated mango orchard evapotranspiration; 3) the soil heat flux, when corrected for the heat storage above the soil heat plates differs statistically, at the 5% probability level, from that obtained without correction.

Este trabalho objetivou determinar a evapotranspiração e a produtividade da mangueira e investigar o manejo da irrigação mais apropriado para esta frutífera. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com quatro tratamentos e quatro repetições; os tratamentos de irrigação foram baseados no coeficiente de cultura de referência (Kcr) como: tratamento T1 (Kcr - 20%), tratamento T2 (Kcr), tratamento T3 (Kcr + 20%) e tratamento T4 (controle). Obteve-se a evapotranspiração do pomar de mangueira por meio do método do balanço hídrico no solo e os componentes de produção, também foram avaliados. A umidade do solo foi estimada com base em doze baterias de tensiômetros de mercúrio posicionadas sob o dossel das plantas, cujas medidas foram realizadas três vezes por semana, às 08, 12 e 16 h. A evapotranspiração do pomar de mangueiras apresentou, durante o seu ciclo produtivo, taxas médias de 3,0; 3,2; 3,6 e 4,0 mm dia-1 mediante os tratamentos T1, T2, T3 e T4, respectivamente; as produtividades máxima e mínima foram de 31,1 e 28,1 t ha-1, nos tratamentos T3 e T4, respectivamente, enquanto o tratamento de irrigação, T3, é o mais apropriado para a região de estudo.

The objective of this study was to determine the evapotranspiration and yield as well, as the appropriate irrigation scheduling, for mango. The experimental design was in randomized blocks, with four treatments and four repetitions. The irrigation treatments were established based on the reference crop coefficient (Kcr), such as: treatment T1 (Kcr - 20%), treatment T2 (Kcr), treatment T3 (Kcr + 20%) and treatment T4 (control). The evapotranspiration of mango was obtained by the soil water balance method and the production components were also evaluated. Soil water pressure suction was measured based on twelve sets of mercury tensiometers positioned under the canopy of individual trees. Measurements were recorded three times per week at 08:00, 12:00 and 16:00 h. Throughout the mango fruiting cycle the mean daily evapotranspirations were 3.0, 3.2, 3.6 and 4.1 mm day-1 in the treatments T1, T2, T3 and T4, respectively. The maximum and minimum yields were 31.1 and 28.1 t ha-1 in the T3 and T4 treatments, respectively. The T3 treatment is more appropriate for the studied area.

Neste trabalho, apresenta-se um programa computacional denominado SEVAP (Sistema de Estimativa da Evapotranspiração) com o objetivo de se estimar a evapotranspiração através de oito métodos. Os métodos indicados no programa são: Penman-Monteith, Hargreaves, Jensen-Haise, Linacre, Makkink, Priestley & Taylor, Tanque Classe A e Thornthwaite. A eficiência do SEVAP foi avaliada com a aplicação dos dados da estação Meteorológica de Petrolina, PE, referentes ao ano 2002. Foram utilizados as médias mensais desse ano e os valores diários dos meses de março e agosto, do mesmo ano, das seguintes variáveis meteorológicas: temperaturas máxima e mínima do ar, umidade relativa do ar, insolação, velocidade do vento, evaporação do Tanque Classe A e radiação solar global. Os resultados evidenciam que o modelo SEVAP possibilita estimativas confiáveis e contínuas da evapotranspiração de referência; além disso, ele pode ser utilizado no monitoramento local e regional da evapotranspiração potencial, em escala diária ou mensal. Na ausência dos dados de insolação e de velocidade do vento, o método de Penman-Monteith pode ser substituído pelo método de Hargreaves.

This work presents a computer program denominated "Sistema de Estimativa da Evapotranspiração (SEVAP)" with the objective of computing the reference evapotranspiration through different methods. The methods presented in the SEVAP program are: Penman-Monteith, Hargreaves, Jensen-Haise, Linacre, Makkink, Priestley & Taylor, Pan evaporation and Thornthwaite. The performance of the software program was evaluated with climatological data of Petrolina station, Pernambuco state. Mean monthly data and daily data (March to August 2002) of maximum and minimum air temperatures, relative humidity, insolation, wind velocity, Class A pan evaporation and solar radiation were used. The results show that the program produces accurate evapotranspiration values on a monthly and daily basis. In the absence of insolation and wind velocity data the Penman-Monteith method can be replaced by Hargreaves method, with good accuracy.