Dissertação apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de Pós- Graduação em Agronomia, área de concentração Fisiologia Vegetal, para a obtenção do título de Mestre.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESFisiologia VegetalA preocupação com as alterações climáticas globais e seus prognósticos para a agricultura são temas que têm atraído a atenção de pesquisadores. Diante disso, este trabalho objetivou desenvolver um modelo teórico do comportamento de parâmetros fisiológicos, a eficiência intrínseca do uso da água (EIUA) e a fotossíntese (A) em relação a componentes climáticos como temperatura do ar (T) e água disponível no solo (ADS), para a cultura da cana-de-açúcar. Para isso, baseou-se em trabalhos anteriores com a cultura da cana ou com outras gramíneas C4 em diferentes condições de temperatura e disponibilidade de água. A partir desses dados, formulou-se o modelo teórico. Esse modelo foi inicialmente aplicado a condições históricas de temperatura e água disponível no solo, para três localidades diferentes, na região da Bacia do Rio Grande (Areado- MG, Ribeirão Preto-SP e Uberaba-MG), a fim de verificar sua sensibilidade a alterações climáticas. Posteriormente, esse modelo foi validado através da correlação entre os parâmetros fisiológicos preditos pelo modelo e dados históricos de um índice de sensoriamento remoto (NDVI) para cada uma das áreas, no período entre 2002-2011. Finalmente esses modelos foram utilizados para prever o comportamento teórico dos parâmetros fisiológicos em cenários climáticos futuros propostos. Verificou-se que os modelos apresentam sensibilidade espaço-temporal e respondem às alterações, em longo prazo, das condições climáticas e dos locais de estudo.Concerns about global climate change and the predictions to agriculture are issues that have attracted the attention of researchers. Therefore, this study aimed to develop a theoretical model of the behavior of physiological parameters, the intrinsic water use efficiency (IWUE) and photosynthesis (A) in relation to climatic components as air temperature (T) and soil water (SWR), to the sugarcane culture. This model was based on previous works with the cultivation of sugarcane or other C4 grasses in different conditions of temperature and water availability. From these data, it was formulated the theoretical model. This model was initially applied to historical conditions of temperature and water availability in the soil for three different locations in the region of the Rio Grande Basin (Areado-MG, Ribeirão Preto-SP and Uberaba- MG), to verify its sensitivity to climate changes. Later, this model was validated by the correlation between physiological parameters predicted by the model and historical data from a remote sensing index (NDVI) for each of the areas in the period 2002-2011. Finally, these models were used to predict the theoretical behavior of physiological parameters in future proposed climate scenarios. It was found that the models exhibit sensitivity spatiotemporal and respond to changes in long-term climatic conditions and places of study.