noções de bioclimatologia

Faculdade de Ciências da Universidade do Porto

Departamento de Botânica

Noções de Bioclimatologia

João Honrado

Porto, Outubro de 2005

J. Honrado ‐ Bioclimatologia 2

1: INTRODUÇÃO

A ciência que estuda a relação entre a vida vegetal e o meio abiótico denomina-se Geobotânica, que pode ser entendida como sinónimo de Ecologia Vegetal.

A caracterização geobotânica de um dado território envolve a utilização de informação proveniente de diversas disciplinas científicas. Assim, como ciências geobotânicas particulares, destacam-se:

- a Bioclimatologia (estudo da relação entre a vegetação e os factores climáticos),

- a Fitossociologia (estudo e classificação das comunidades vegetais), e

- a Fitogeografia (estudo da distribuição dos táxones e comunidades vegetais).

2: O MODELO BIOCLIMATOLÓGICO MUNDIAL DE S. RIVAS-MARTÍNEZ

2.1: INTRODUÇÃO

O Modelo Bioclimatológico Mundial de S. Rivas-Martínez, desenvolvido durante a última década através de inúmeras aproximações, tem sido preferido em estudos fitossociológicos e fitogeográficos, uma vez que tem vindo a ser desenvolvido em íntima conexão com a descrição e cartografia da vegetação a diferentes escalas geográficas.

Outras vantagens deste modelo são:

i) a utilização exclusiva de dados climatológicos de fácil obtenção (basicamente termométricos e pluviométricos), e

ii) a utilização de um número limitado de parâmetros climáticos e de índices que incorporam, com adaptações, os conceitos e algoritmos anteriormente propostos por outros autores (Emberger, Gaussen, Thornwaite), e que, embora sendo muito simples, se têm revelado muito eficazes na previsão da paisagem vegetal da Península Ibérica.

A aproximação rivasmartineziana à bioclimatologia da Península Ibérica fundamenta a sua base conceptual nos seguintes seis pressupostos:

1. Existe uma relação estreita e recíproca entre clima, vegetação e territórios geográficos (leia-se: entre bioclimas, séries de vegetação e unidades biogeográficas).

2. A distribuição dos cinco macrobioclimas reconhecidos à escala planetária (Polar, Boreal, Temperado, Mediterrânico e Tropical) apresenta-se relacionada com determinados intervalos latitudinais.

3. Os contrastes térmicos (continentalidade) têm uma assinalável influência sobre a distribuição da vegetação, contribuindo para a definição de bioclimas.

4. O padrão de distribuição anual das precipitações é, pelo menos, tão importante na distribuição das comunidades vegetais como os totais anuais de precipitação.


5. Existe um macrobioclima Mediterrânico de ampla distribuição extratropical, caracterizado por um período de secura estival e relacionado com bosques e matagais esclerófilos.

6. As montanhas representam apenas variações altitudinais dos regimes termométrico e pluviométrico que podem, na generalidade dos casos, ser objectivadas sob a forma de uma zonação de andares bioclimáticos altitudinais dos macrobioclimas dos vales e planícies vizinhos.

2.2: METODOLOGIA: PARÂMETROS E ÍNDICES BIOCLIMÁTICOS

2.2.1: OS PARÂMETROS BIOCLIMÁTICOS

2.2.1.1: Parâmetros relacionados com o regime de temperaturas (ºC)

- Temperatura Média Anual (T)

- Temperatura Média Mensal (Ti)

- Temperatura Média do mês mais quente (Tmax.)

- Temperatura Média do mês mais frio (Tmin.)

- Temperatura Média das Máximas do mês mais frio (M) (Nota: O mês mais frio do ano é aquele que tiver o menor valor de Ti.)

- Temperatura Média das Mínimas do mês mais frio (m)

- Temperatura Máxima Absoluta (Max.) – temperatura máxima absoluta registada durante o período em análise (normalmente, um mês).

- Temperatura Mínima Absoluta (Min.) – temperatura mímima absoluta registada durante o período em análise.

- Temperatura Positiva Anual (Tp) – soma, em décimas de grau, das temperaturas médias mensais positivas. No caso de todos os meses terem temperatura média positiva, este valor é numericamente igual ao produto da temperatura média anual por 120.

2.2.1.2: Parâmetros relacionados com o regime de precipitações (mm)

- Precipitação Total Anual (P)

- Precipitação Total Mensal (Pi)

- Precipitação Positiva Anual (Pp) – soma das precipitações totais dos meses com temperatura média superior a 0ºC. No caso de todos os meses terem temperatura média positiva, este valor é numericamente igual ao valor da Precipitação Total Anual.

- Precipitação de Verão (Ps) – soma das precipitações totais dos três meses de Verão (Junho, Julho e Agosto, no Hemisfério Norte; Dezembro, Janeiro e Fevereiro, no Hemisfério Sul).

- Precipitação de Inverno (Pw) – soma das precipitações totais dos três meses de Inverno (Dezembro, Janeiro e Fevereiro, no Hemisfério Norte; Junho, Julho e Agosto, no Hemisfério Sul).


2.2.2: OS ÍNDICES BIOCLIMÁTICOS

Para a caracterização bioclimática territorial, são usualmente calculados:

- o Índice de Termicidade,

- o Índice de Continentalidade,

- o Índice Ombrotérmico, e

- os Índices Ombrotérmicos Estivais Compensáveis.

2.2.2.1: Índice de Termicidade (It)

Cada região biogeográfica possui uma zonação altitudinal de tipos de vegetação (clissérie) que lhe é particular. Esta zonação altitudinal deve-se fundamentalmente à descida da temperatura média anual com o aumento da altitude.

Denominam-se termotipos os espaços termoclimáticos que se sucedem numa clissérie altitudinal (ou latitudinal), e que mostram uma relação íntima com a seriação altitudinal (ou latitudinal) das comunidades vegetais.

Estas unidades termoclimáticas delimitam-se em função de um Índice de Termicidade (It), que é calculado da seguinte forma:

It = 10.(T+M+m)

2.2.2.2: Índice de Continentalidade (Ic)

A continentalidade, em oposição à oceaneidade, é uma grandeza que caracteriza o clima de um dado território relativamente ao rigor do Inverno e do Verão, ou seja, retrata a variação (amplitude) da temperatura durante o ano. Considera-se que um clima é tanto mais continentalizado (menos oceânico) quanto maior for a amplitude térmica anual.

Pela sua simplicidade e adequação à escala global, é corrente utilizar o Índice de Continentalidade Simples Atenuado (Ic), que é numericamente igual à diferença entre a temperatura média dos meses mais quente e mais frio do ano, em graus centígrados:

Ic = Tmax. – Tmin.

2.2.2.3: Índice Ombrotérmico Anual (Io)

No âmbito de um mesmo andar termoclimático (termotipo), podem distinguir-se diversos tipos de vegetação de acordo com a precipitação local. Os intervalos de precipitação (ombrotipos), definidos no passado com base nos valores totais da precipitação anual, são actualmente calculados em função de um Índice Ombrotérmico Anual (Io):

Io = 10 . Pp/Tp


2.2.2.4: Índices Ombrotérmicos Estivais Compensáveis (Iosc)

Os Índices Ombrotérmicos Estivais Compensáveis relacionam os regimes termométrico e pluviométrico dos meses de Verão, e podem ser calculados para meses isolados (Iosi=Pi/Ti) ou para grupos de meses (Iosc). Foram propostos os seguintes Iosc: Ios2 (relativo ao bimestre mais quente do ano), Ios3 (para o trimestre mais quente do ano) e Ios4 (para o quadrimestre mais quente do ano), que –por convenção– se calculam da forma seguinte:

Ios2 = (Pjulho+Pagosto) / (Tjulho+Tagosto)

Ios3 = (Pjunho+Pjulho+Pagosto) / (Tjunho+Tjulho+Tagosto)

Ios4 = (Pmaio+Pjunho+Pjulho+Pagosto) / (Tmaio+Tjunho+Tjulho+Tagosto)

2.2.3: CARACTERIZAÇÃO BIOCLIMÁTICA TERRITORIAL

A caracterização do bioclima de um território é um processo sequencial constituído por três passos fundamentais:

1. Determinação do macrobioclima;

2. Determinação do bioclima;

3. Determinação do andar bioclimático (termotipo + ombrotipo).

2.2.3.1: Determinação do macrobioclima

Considera-se a existência, a nível global, de cinco macrobioclimas, grosseiramente correlacionados com a latitude (Polar, Boreal, Temperado, Mediterrânico e Tropical).

Em Portugal, estão representados os macrobioclimas Temperado e Mediterrânico.

O Clima Mediterrânico é um tipo de clima extratropical em que, coincidindo com o Verão, existe um período de aridez igual ou superior a dois meses. Aceita-se que um mês tem carácter árido (ou seco) quando a precipitação total desse mês (mm) é inferior ao dobro do valor da temperatura média mensal (ºC): Pi<2Ti.

Pelo contrário, o Clima Temperado caracteriza-se por uma maior regularidade na distribuição das precipitações ao longo do ano.

As variantes bioclimáticas são unidades tipológicas que traduzem certas particularidades ombroclimáticas no âmbito dos macrobioclimas. Diz-se Submediterrânica a variante do macrobioclima Temperado em que:

i) pelo menos um mês apresenta precipitação inferior a duas vezes o valor da temperatura média mensal (Pi<2Ti), ou

ii) a precipitação do bimestre mais seco do ano é inferior a duas vezes e meia a soma das temperaturas médias desses dois meses, ou seja, Ios2<2,5.

Esta variante tem posto em evidência a influência mediterrânica do clima de grande parte dos territórios eurossiberianos da Península Ibérica. Nestes territórios, os macrobioclimas Temperado (variante Submediterrânica) e Mediterrânico apenas podem ser discriminados com exactidão a partir dos valores dos Iosc, de acordo com o esquema apresentado no Quadro I.


QUADRO I: Valores dos índices ombrotérmicos que discriminam os macrobioclimas Temperado (Submediterrânico) e Mediterrânico na Península Ibérica. Se Ios2 > 2.0, o macrobioclima é Temperado. Se Ios2 < 2.0, o macrobioclima pode ainda ser Temperado, bastando para isso que Ios4 > 2.0, desde que Ios2 e Ios3 se situem acima dos valores-limite indicados na tabela.

Io Ios2 Ios3 Ios4

2,0 < Io ≤ 3,6 > 1,9 > 1,9 > 2,0

3,6 < Io ≤ 4,8 > 1,8 > 1,9 > 2,0

4,8 < Io ≤ 6,0 > 1,7 > 1,8 > 2,0

6,0 < Io ≤ 8,0 > 1,5 > 1,8 > 2,0

8,0 < Io ≤ 10,0 > 1,2 > 1,6 > 2,0

10,0 < Io ≤ 12,0 > 0,7 > 1,4 > 2,0 Io > 12,0 - - > 2,0

2.2.3.2: Determinação do bioclima

Os macrobioclimas Temperado e Mediterrânico dividem-se, respectivamente, em 4 e 5 bioclimas, que são determinados a partir dos valores para os Índices Ombrotérmico (Io) e de Continentalidade (Ic) (Quadro II). No Quadro III, encontram-se representados os tipos e subtipos de continentalidade previstos pelo modelo bioclimatológico.

QUADRO II: Bioclimas a considerar na classificação bioclimática da Península Ibérica.

Macrobioclima Temperado Macrobioclima Mediterrânico Bioclima Ic Io Bioclima Ic Io

Temperado Hiper-oceânico < 11 > 3,2 Mediterrânico Pluvi-estacional Oceânico ≤ 21 > 2,0

Temperado Oceânico 11-21 > 3,2 Mediterrânico Pluvi-estacional Continental > 21 > 2,2

Temperado Continental > 21 > 3,2 Mediterrânico Xérico Oceânico ≤ 21 1,0-2,0

Temperado Xérico ≥ 7 ≤ 3,2 Mediterrânico Xérico Continental > 21 1,0-2,2

Mediterrânico Desértico Oceânico ≤ 21 0,1-1,0

QUADRO III: Tipos e subtipos de continentalidade, e respectivos intervalos de Ic.

Tipos Subtipos Intervalos de Ic Extremamente hiperoceânico 0 a 4

Eu-hiperoceânico 4 a 8 Hiperoceânico (0<Ic<11) Pouco hiperoceânico 8 a 11 Semi-hiperoceânico 11 a 13

Euoceânico 13 a 17 Oceânico (11<Ic<21) Semicontinental 17 a 21 Subcontinental 21 a 28 Eucontinental 28 a 46 Continental (21<Ic<65)

Hipercontinental 46 a 65


2.2.3.3: Definição do andar bioclimático

Os territórios bioclimáticos acima definidos são subdivididos em andares bioclimáticos.

A definição destes andares resulta da intercepção de um termoclima e de um ombroclima. Na determinação do termotipo é habitualmente usado o Índice de Termicidade (It); para a definição do ombrotipo, é utilizado o valor do Índice Ombrotérmico Anual (Io). Dentro de cada termotipo ou ombrotipo, é habitual reconhecer dois horizontes: Superior e Inferior (exemplos: Mesotemperado Superior, Húmido Inferior).

Os termotipos e os ombrotipos a considerar na classificação bioclimática da Península Ibérica são os indicados nos Quadros IV e V, respectivamente.

QUADRO IV: Horizontes termoclimáticos (termotipos) e respectivos valores de It.

Macrobioclima TEMPERADO Macrobioclima MEDITERRÂNICO Intervalo de It Termotipo Intervalo de It Termotipo

355 a 410 Termotemperado Inferior 400 a 450 Termomediterrânico Inferior 300 a 355 Termotemperado Superior 350 a 400 Termomediterrânico Superior 240 a 300 Mesotemperado Inferior 280 a 350 Mesomediterrânico Inferior 180 a 240 Mesotemperado Superior 210 a 280 Mesomediterrânico Superior 100 a 180 Supratemperado Inferior 145 a 210 Supramediterrânico Inferior

<100 (800<Tp<1100) Supratemperado Superior 80 a 145 Supramediterrânico Superior

<100 (590<Tp<800) Orotemperado Inferior <80 (675<Tp<900) Oromediterrânico Inferior

<100 (380<Tp<590) Orotemperado Superior <80 (450<Tp<675) Oromediterrânico Superior

QUADRO V: Horizontes ombroclimáticos (ombrotipos) e respectivos valores de Io.

Ombrotipo Intervalo de Io

Seco Inferior 2.0 a 2.8

Seco Superior 2.8 a 3.6

Sub-húmido Inferior 3.6 a 4.8

Sub-húmido Superior 4.8 a 6.0

Húmido Inferior 6.0 a 9.0

Húmido Superior 9.0 a 12.0

Hiper-húmido Inferior 12.0 a 18.0

Hiper-húmido Superior 18.0 a 24.0

Ultra-hiper-húmido >24.0

Os andares bioclimáticos, assim definidos pelo cruzamento dos termotipos e dos ombrotipos, apresentam uma considerável coincidência com a zonação altitudinal da vegetação, o que lhes confere uma assinalável capacidade de previsão da vegetação.


2.2.4: OUTROS PARÂMETROS CLIMÁTICOS RELEVANTES PARA A DISTRIBUIÇÃO DA VEGETAÇÃO

Outros parâmetros que, embora com menor valor informativo isolado, podem pontualmente contribuir para a completa caracterização bioclimática de um dado território são:

- o tipo de Inverno,

- o Período de Actividade Vegetal, e

- a frequência de determinadas ocorrências climáticas.

2.2.4.1: Rigor da estação fria : o tipo de Inverno

O frio é sem dúvida um factor de grande importância na distribuição das comunidades vegetais, devido à limitação que impõe à ocorrência de actividade vegetal.

O uso da temperatura média das mínimas do mês mais frio (m) como indicador do rigor dos Invernos tem tido grande aceitação, não só por ser de aplicação muito simples, mas também porque este parâmetro revela uma correlação muito estreita com a distribuição da vegetação. É frequente usar uma escala única para as duas regiões biogeográficas representadas na Península Ibérica (Quadro VI).

QUADRO VI: Valores de m e tipos de Inverno.

Valor de m (ºC) Tipo de Inverno < -7 Extremamente frio

-7 a -4 Muito frio -4 a -1 Frio -1 a 2 Fresco 2 a 5 Temperado 5 a 9 Quente

9 a 14 Muito quente > 14 Extremamente quente

2.2.4.2: Período de Actividade Vegetal (Pav)

O Período de Actividade Vegetal avalia a influência da duração do frio sobre a distribuição da vegetação, e é numericamente igual ao número de meses do ano cuja temperatura média mensal é superior a um determinado valor crítico (2,5ºC).

2.2.4.3: Frequência anual de alguns parâmetros climáticos

A frequência de alguns parâmetros climáticos e fenómenos atmosféricos de menor relevância à escala global pode revelar-se de grande sensibilidade na descrição da vegetação em territórios fronteiriços ou com características topográficas especiais.

Pela sua relevância na caracterização pormenorizada da bioclimatologia territorial, é geralmente anotado o número de dias por ano com:

- Max.>25 ou Min.<0;

- queda (detectável ou significativa) de precipitação;


- queda de neve, granizo ou saraiva;

- solo coberto de neve;

- formação de geada ou orvalho;

- ocorrência de nevoeiro;

- ocorrência de trovoada.

2.3: CLIMATOGRAMAS

A construção de climatogramas é um método gráfico de caracterização do clima, em que são relacionados dois ou mais parâmetros climáticos.

Os climatogramas que relacionam a variação anual da temperatura e da precipitação são também designados “diagramas ombrotérmicos”. A combinação de parâmetros relativos a estes dois elementos do clima num único diagrama permite uma leitura fácil e rápida dos regimes termométrico e pluviométrico do território.

A elaboração de diagramas ombrotérmicos obedece a um conjunto de normas que tende a variar, ainda que ligeiramente, de acordo com a metodologia utilizada. No âmbito do modelo bioclimático aqui adoptado, os diagramas incluem, além da representação gráfica do ciclo termo-pluviométrico anual, informação relativa à estação climatológica e os valores de alguns parâmetros e índices bioclimáticos.

1. Nome da estação climatológica 2. Altitude (m) 3. P 4. Latitude 5. Longitude 6. Período de observação termométrica 7. Período de observação pluviométrica 8. T: temperatura média anual 9. Ic: índice de continentalidade 10. Tp: temperatura positiva 11. Tn: temperatura negativa 12. m: temperatura média das mínimas do mês mais frio 13. M: temperatura média das máximas do mês mais

frio 14. It: índice de termicidade 15. Io: índice ombrotérmico anual 16. Período húmido (P>100 mm) 17. T’: temperatura máxima absoluta 18. Período húmido (P<100 mm) 19. Período seco 20. Escala de temperaturas (ºC) 21. Escala de precipitação (mm) - cada intervalo

equivale ao dobro do intervalo na escala de temperaturas

22. Curva de precipitação média mensal 23. Curva de temperatura média mensal 24. m’: temperatura mínima absoluta 25. Meses 26. Período de geadas certas (meses com m<0ºC) 27. Período de geadas prováveis (meses com min.<0ºC) 28. Período livre de geadas 29. Pav: período de actividade vegetal 30. Bioclima 31. Andar bioclimático


TRABALHO PRÁTICO (1):

1. Leitura e interpretação de dados climatológicos

2. Cálculo de índices bioclimáticos

A primeira aula prática relativa à Bioclimatologia tem dois objectivos fundamentais:

1. Extrair dados climatológicos de tabelas de Normais Climatológicas publicadas pelo Instituto de Meteorologia;

2. Calcular os índices bioclimáticos do modelo de Rivas-Martínez para 11 estações seleccionadas em Portugal Continental.

Como já antes referido, a caracterização do bioclima de um território é um processo sequencial constituído por três passos fundamentais:

1. Determinação do macrobioclima;

2. Determinação do bioclima;

3. Determinação do andar bioclimático (termotipo + ombrotipo).

Nessa caracterização, são utilizados dados climatológicos para calcular um conjunto limitado de índices bioclimáticos. Os dados climatológicos relativos às estações nacionais são usualmente extraídos das Normais Climatológicas publicadas pelo Instituto de Meteorologia de Portugal.

As Normais climatológicas são médias de valores dos parâmetros climáticos relativas a períodos de observação relativamente longos, geralmente de 30 anos. A utilização destes dados normalizados permite assegurar a representatividade e validade estatística dos dados e dos índices a calcular.

Para a realização do trabalho teórico-prático, serão fornecidas Normais relativas a 11 estações climatológicas, distribuídas pelo território de Portugal Continental por forma a tentar cobrir a diversidade climática nacional:

1. Alcácer do Sal

2. Bragança

3. Coimbra

4. Évora

5. Lamas de Mouro

6. Marvão

7. Miranda do Douro

8. Mirandela

9. Penhas da Saúde

10. Porto / Pedras Rubras

11. Vila Real de Stº António

1. Utilize os dados das Normais Climatológicas no preenchimento das Tabelas I e II;

2. Calcule os valores para os índices bioclimáticos, inserindo os valores obtidos na Tabela III.


TABELA I: Principais parâmetros climáticos.

Estação climatológica Altitude Tp Pp T M m Tmax. Tmin. Meses Pi<2Ti

Meses Pi<2,5Ti

Alcácer do Sal

Bragança

Coimbra

Évora

Lamas de Mouro

Marvão

Miranda do Douro

Mirandela

Penhas da Saúde

Porto/Pedras Rubras

Vila Real Stº António

TABELA II: Frequência anual de alguns eventos climáticos e fenómenos atmosféricos com importância para a caracterização bioclimática do território.

Número de dias / ano com:

Estação climatológica

Min

.<0

Max

.>25

P>0,

1

P>10

Nev

e

Gra

nizo

ou

Sara

iva

Trov

oada

Nev

oeiro

Orv

alho

Gea

da

Cob

. de

neve

Alcácer do Sal

Bragança

Coimbra

Évora

Lamas de Mouro

Marvão

Miranda do Douro

Mirandela

Penhas da Saúde

Porto/Pedras Rubras



Tabela III : Índices bioclimáticos, tipo de Inverno e Período de Actividade Vegetal.

Estação climatológica It Io Ios2 Ios3 Ios4 Ic Inverno Pav

Alcácer do Sal

Bragança

Coimbra

Évora

Lamas de Mouro

Marvão

Miranda do Douro

Mirandela

Penhas da Saúde

Porto/Pedras Rubras



TRABALHO PRÁTICO (2):

1. Diagnose bioclimática

2. Diagramas ombrotérmicos

A segunda aula prática relativa à Bioclimatologia tem como objectivos:

1. A elaboração da diagnose bioclimática de cada estação climatológica em análise;

2. A construção de um diagrama ombrotérmico para cada estação;

3. A construção de uma carta bioclimática de Portugal Continental.

CARACTERIZAÇÃO BIOCLIMÁTICA TERRITORIAL – A DIAGNOSE BIOCLIMÁTICA

A caracterização bioclimática territorial é objectivada com a elaboração da Diagnose Bioclimática, uma frase-diagnóstico onde são referidos os principais elementos do bioclima territorial, de acordo com o seguinte esquema:

Bioclima + Termotipo + Ombrotipo

1. Utilizando os resultados obtidos na aula anterior, determine o macrobioclima, o bioclima e o andar bioclimático do território onde se insere cada uma das estações analisadas;

2. Elabore a diagnose bioclimática de cada estação;

3. Utilize os resultados de todos os grupos de trabalho no preenchimento da Tabela IV;

4. Construa um diagrama ombrotérmico para cada estação, de acordo com a metodologia descrita nos apontamentos;

5. Construa uma carta bioclimática de Portugal Continental.


TABELA IV: Diagnoses bioclimáticas relativas às estações climatológicas estudadas.

Diagnose bioclimática Estações climatológicas

Bioclima Termotipo Ombrotipo

Alcácer do Sal

Bragança

Coimbra

Évora

Lamas de Mouro

Marvão

Miranda do Douro

Mirandela

Penhas da Saúde

Porto/Pedras Rubras



CLIMATOGRAMA

Estação de __________________________ (19___-19___)

noções de bioclimatologia

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