ABSTRACT This study aimed to evaluate the spatial dependence between agrometeorological variables and upland cotton yield the microregion of Cariri Oriental, Paraíba state (Brazil), using weighted spatial modeling system. In this study, we used the historical agricultural production data from the Brazilian Institute of Geography and Statistics (IBGE), observed rainfall data from the Executive Water Management Agency of Paraíba State (AESA), and air temperature averages estimated by the Estima_T software. Spatial regression models (classical - CR, autoregressive - SARM, and spatial error - SEM) were used to correlate the dependent variable (upland cotton yield) with covariates (agrometeorological variables). Fitted model parameters were estimated using the Maximum Likelihood method. Model performance was evaluated based on coefficient of determination (R2), maximum likelihood function logarithm (AIC), and spatial residue analysis. Moreover, an exploratory spatial analysis allowed us to verify spatial autocorrelation between upland cotton yield and agrometeorological elements, using statistical tools such as Moran’s index I.

RESUMO As condições climáticas durante o ciclo da cultura são os principais fatores responsáveis pela produção final de qualquer cultivo. Este estudo teve o objetivo de avaliar as condições atuais e os efeitos dos cenários de mudanças climáticas sobre a produtividade da soja cultivada na região de Matopiba, localizada entre os Estados do Tocantins, Sul e Nordeste do Maranhão, Sul do Piauí e Oeste da Bahia. O modelo AquaCrop, versão 5.0 da FAO foi calibrado com dados do ano de 2014 e validado com os de 2016 em Palmas, TO, usando parâmetros de clima, solo, manejo da cultura coletados em duas campanhas experimentais realizadas entre os meses de junho e outubro nos anos de 2014 e 2016. O desempenho do modelo foi avaliado utilizando os indicadores estatísticos: erro de previsão (EP), coeficiente de determinação (R2), raiz quadrada do erro médio normalizado (RMSEN), coeficiente de eficiência do modelo Nash-Sutcliffe (EF) e o índice de concordância de Willmott (d). Verificou-se que o modelo AquaCrop subestima a produtividade de grãos de soja, na condição de déficit hídrico severo durante todo o ciclo do cultivo. O aumento da concentração de CO2 e da temperatura, projetada pelos modelos climáticos HadGEM2-ES e MIROC5 sob o cenário de estabilização (RCP 4.5) e o cenário de progressão RCP 8.5, contribuem para o aumento da produtividade de soja até o final deste século.

ABSTRACT The climatic conditions along the cycle are the main factors responsible for the final production of any crop. This study aimed to evaluate the current conditions and the effects of climate change scenarios on the yield of soybean grown in the Matopiba region, located between the states of Tocantins, south and northeast of Maranhão, south of Piauí and west of Bahia, Brazil. The AquaCrop model of FAO, version 5.0, was calibrated with data of 2014 and validated with those of 2016, using climate, soil and crop management parameters collected in two experimental campaigns conducted between June and October in 2014 and 2016 in Palmas, TO, Brazil. The performance of the model was evaluated using the following statistical indicators: prediction error (PE), coefficient of determination (R2), normalized root mean square error (NRMSE), Nash-Sutcliffe model efficiency coefficient (EF) and Willmott’s index of agreement (d). It was verified that the AquaCrop model underestimates soybean grain yield under severe water stress conditions throughout the growing cycle. The increase in CO2 concentration and in the air temperature, projected by the climate models HadGEM2-ES and MIROC5 under the scenario of stabilization (RCP 4.5) and the scenario of progression (RCP 8.5), have contributed to the increase in soybean yield by the end of this century.

RESUMO A escassez de água deve intensificar-se no futuro e a irrigação se tornar alternativa essencial da produção agrícola, especialmente nas regiões áridas e semi-áridas, onde os recursos hídricos disponíveis são limitados. Foram realizados quatro experimentos de campo em ambiente tropical (2013 e 2014) com o objetivo de avaliar o efeito da data de plantio sobre a evapotranspiração da cultura (ETc), o coeficiente de cultura (Kc), as variáveis de crescimento e a eficiência de uso de água de coentro (Coriandrum sativum). Os plantios foram realizadas durante as estações de cultivo de inverno, primavera, verão e outono. A ETc foi obtida através do método do balanço hídrico do solo e da evapotranspiração de referência (ETo) pelo método de Penman-Monteith, utilizando dados coletados de uma estação meteorológica automática localizada próxima à área experimental. Os resultados da pesquisa mostraram que os valores médios de ETc e Kc do coentro foram 139,8 mm e 0,87, respectivamente. A demanda hídrica da cultura foi maior durante o verão e menor no inverno; e no entanto, a sua produtividade é maior no outono e menor no inverno. Os resultados também indicaram que o coentro tem maior produtividade e desenvolvimento de suas variáveis de crescimento durante o período de outono. As variações climáticas exerceram efeitos significativos sobre a maioria das variáveis de crescimento, produtividade, ETc e Kc de coentro cultivadas em ambiente tropical no Brasil.

ABSTRACT The water scarcity is expected to intensify in the future and irrigation becomes an essential component of crop production, especially in arid and semiarid regions, where the available water resources are limited. Four field experiments were carried out at tropical environment in Brazil in 2013 and 2014, in order to evaluate the effect of planting date on crop evapotranspiration (ETc), crop coefficient (Kc), growth parameters and water use efficiency (WUE) of coriander (Coriandrum sativum) plants. The planting dates occurred during winter, spring, summer and autumn growing seasons. ETc was obtained through the soil water balance method and the reference evapotranspiration (ETo) through the Penman-Monteith method, using data collected from an automatic weather station located close to the experimental area. The results of the research showed that the mean values of coriander ETc and Kc were 139.8 mm and 0.87, respectively. Coriander water demand is higher in the summer growing season and lower in the winter; however, its yield is higher in the autumn and lower in the winter. Coriander has higher yield and development of its growth variables in the autumn growing season. The results also indicated that the interannual climate variations had significant effects on most growth variables, as yield, ETc and Kc of coriander grown in tropical environment.

Três experimentos de campo foram conduzidos em ambiente tropical no Brasil com o objetivo de avaliar os efeitos da data de plantio sobre a evapotranspiração (ETc), o coeficiente de cultivo (Kc) e eficiência de uso da água (EUA) de três variedades de alface (Lactuca sativa L.). A cultura foi cultivada em diferentes épocas do ano (outono, inverno e verão) sob clima tropical. Os valores de ETc foram obtidos através do método do balanço hídrico do solo e a evapotranspiração de referência (ETo) pelo método de Penman-Monteith, utilizando dados coletados em uma estação meteorológica automática localizada próxima à área experimental. Os resultados da pesquisa mostraram que os valores médios de ETc e Kc do alface foram 3,5 mm dia-1 e 0,82, respectivamente. A variedade crespa apresentou a maior produtividade (40,8 kg ha-1) durante o plantio de outono. Os resultados também evidenciaram que as três variedades de alface têm respostas diferentes às condições climáticas da região. A maior EUA das três variedades de alface ocorreram quando elas foram cultivadas durante a estação o outono e os valores mais baixos ocorreram durante o cultivo de inverno.

Three field experiments were carried out in a tropical environment in Brazil in order to evaluate the effect of planting date on crop evapotranspiration (ETc), crop coefficient (Kc) and water use efficiency (WUE) of three lettuce (Lactuca sativa L.) cultivars grown in different seasons (autumn, winter and summer) under tropical climate. ETc values were obtained through the soil water balance method and reference evapotranspiration (ETo) through the Penman-Monteith method, using data collected in an automatic weather station located close to the experimental area. The results of the research showed that the mean values of ETc and Kc for lettuce were 3.5 mm day-1 and 0.82, respectively. The curly cultivar showed the highest yield (40.8 kg ha-1) during the autumn transplanting date. Results also showed that the three lettuce varieties have different responses to the climatic conditions. The greatest WUE was observed for the three lettuce varieties when they were grown during the autumn growing season, and the lowest values occurred during the winter growing season.

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.

ABTSRACT Erosion risk mapping and assessment are important for planning of natural resource management tool. The objective of this study was to simulate different scenarios of land use in the Sub-Middle of the São Francisco River Basin using the Soil and Water Assessment (SWAT) model to analyze the effects of changes in sediment yield, making comparisons with the present land use classification. The scenario analysis was (i) vegetation type characteristic of the semiarid region, (ii) growing corn and (iii) bare soil. For calibration procedure, the first three years of time series from 1993 to 1994 were validated using data from 1995 to 2004. The SWAT model employs the Modified Universal Soil Loss Equation (MUSLE) to compute soil erosion data. The results of simulations for different land uses allowed the identification of areas with a high potential for erosion by water. The major impact produced by sediment inflow was in the bare soil scenario, corresponding to an increase of 93.7% over the current land use. The landscape management in river basins using SWAT model can help identify areas particularly susceptible to erosion process.

Neste artigo investiga-se numericamente a interação entre brisas marítima-terrestre e de vale-montanha, que ocorrem no nordeste brasileiro devido à presença do Planalto da Borborema, aplicando o trabalho de expansão associado ao ramo inferior das circulações. Resultados da teoria da máquina térmica são comparados aos resultados 3D, obtidos com a versão brasileira do modelo RAMS. Os resultados indicaram que o efeito do contraste de temperatura no trabalho ligado às circulações (Wa), isoladamente, contribui para a formação de brisas marítimas mais intensas e de brisas terrestres menos intensas. Na realidade, o que se observa são brisas terrestres com intensidades iguais ou até maiores que das brisas marítimas. Assim, a contribuição da montanha para a intensidade das circulações de brisa no período noturno mostra-se extremamente não-linear. O trabalho de expansão que realmente está ligado às circulações, contribui em apenas 7% para o trabalho total. Dessa forma, a maior parte do trabalho total está associada ao trabalho de compressão que a atmosfera realiza para compensar a perda por resfriamento radiativo, e muito da energia disponibilizada para as circulações é gasta para vencer os processos dissipativos.

The purpose of this work is to further understand the interactions between sea-land breeze and valley-mountain breeze that occur at the coast of Northeast Brazil due to the presence of the Borborema plateau, using the associated expansion work at the lower branch of these circulations. Results of the thermal machine theory are compared to the 3D results obtained from the Brazilian RAMS model version. The results indicate that the sole effect of temperature contrast on the work associated with circulations (Wa) is more intense sea breezes and weaker land breezes. Actually, one can observe land breezes whose intensities are equal or even larger than sea breezes. Thus, the mountain contribution for the intensity of the breeze circulations in the nighttime is extremely non-linear. The expansion work that is actually associated with these circulations contributes only with 7% for the total work. Consequently, the larger part of the total work is associated with the compression work performed by the atmosphere in order to compensate long-wave cooling and much of the energy available for the circulations is consumed to overcome dissipation.

Neste trabalho estudou-se a variação sazonal de energia estática da atmosfera sobre a região Nordeste do Brasil (NEB). Foram utilizados dados climatológicos de Reanálises do "National Center for Environmental Prediction - National Center for Atmospheric Research" (NCEP-NCAR) referentes à média do período de 12 anos (1982 a 1993), em 17 níveis de pressão. Analisaram-se os perfis verticais médios das energias estáticas seca, úmida e saturada, assim como os campos do fluxo e da divergência do fluxo das respectivas energias, para os meses de março, junho, setembro e dezembro. Os resultados revelam que os valores de energia total indicam diferença quase insignificante mês a mês; entretanto, as diferenças entre as energias úmidas e saturadas são significativas e conduzem a interpretações úteis. A convergência e a divergência de massa, que são entendidas como efeitos dinâmicos, são os principais responsáveis para que ocorra a precipitação, e o que determina a possibilidade de convecção sobre a região é a quantidade de energia de inibição convectiva. A atmosfera sobre o NEB exporta vapor d'água durante os meses secos e o importa nos meses chuvosos.

In this work the seasonal variation of static energy of the atmosphere over Brazil's Northeast region (NEB) was studied. Climatological data of "Reanálises" of the National Center for Environmental Prediction - National Center for Atmospheric Research (NCEP-NCAR) referring to average of 12 years (1982 to 1993) in 17 pressure levels were used. The average vertical profiles of the dry, moist and saturated static energies, as well as the field of the flow and of the divergence of the flow of the respective energies were analyzed, for the months of March, June, September and December. The results reveal that the values of total energy indicate almost insignificant difference month by month; however, the differences among moist and saturated energies are significant and lead to useful interpretations. The convergence and the mass divergence, which are understood as dynamic effects, are responsible for the occurrence of precipitation, and what determines the convection possibility over the region is the inhibition convective energy quantity. The atmosphere over NEB exports water vapor during dry months and imports in the rainy months.

Alguns parâmetros da atmosfera superior são calculados a partir de dados meteorológicos de superfície, coletados em alta resolução na cidade de Campina Grande, PB. Verificando-se, a cada dez minutos, os valores médios de temperatura, umidade e saldo de radiação, é possível ter-se uma idéia, nessa resolução temporal, de parâmetros importantes, tais como efeitos da cobertura de nuvem, altura da base das nuvens, energia potencial convectiva disponível e energia de inibição de convecção. Foi mostrado como a evolução desses parâmetros pode ser usada como ferramenta de análise meteorológica. A presença de nuvens altera bastante o valor dos parâmetros que podem ser estimados com dados de superfície.

Some parameters of the upper atmosphere are calculated from high-resolution surface data collected in the city of Campina Grande, PB. By verifying ten-minute mean values of temperature, moisture and radiation budget, it is possible to have an idea, in this time resolution, of parameters like: cloud cover effects, cloud base height, convective available potential energy and convection inhibition energy. It is shown how the evolution of these parameters can be used as a meteorological analysis tool. The presence of clouds changes the values of the parameters that can be estimated from surface data.