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A Amazônia e os Processos GlobaisA Amazônia e os Processos Globais

Carlos A. NobreCentro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC-INPE)

“VI Congresso Brasileiro de Ecologia”Fortaleza, 10 de Novembro de 2003

Amazônia em números ... O Sistema NaturalAmazônia em números ... O Sistema Natural

• cerca de 6 milhões de km2 de florestas tropicais contíguas

• 15% a 20% da biodiversidade do planeta

• chuvas abundantes (2.2 m de total médio anual)

• 18% da água doce que chega aos oceanos (220,000 m3/s)

• mais de 120 G ton C armazenados na vegetação e nos solos

• uma multitude de ecossistemas, diversidade biológica e étnica

Desmatamento ...

PECUÁRIA

AGRICULTURA EXPLORAÇÃO DE MADEIRA

Fogo ...

Fogo ...

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MAPA DE VEGETAÇÃO (RADAM 1:5000000) + MAPA DE DESMATAMENTO

(PRODES, 1997)

Courtesia: R. Alvalá, E. Kalil, INPE

Extração seletiva de madeira...

Área total afetada por extração de madeira = 1,277 kmÁrea total afetada por extração de madeira = 1,277 km22

Cena223/62

05/07/99

Courtesia: INPE/OBT

Dinâmica da Cobertura Florestal na Amazônia:Dinâmica da Cobertura Florestal na Amazônia:fragmentação florestalfragmentação florestal

Dinâmica da Cobertura Florestal na Amazônia:Dinâmica da Cobertura Florestal na Amazônia:Crescimento secondárioCrescimento secondário

Dinâmica da Cobertura Florestal Dinâmica da Cobertura Florestal na Amazônia:na Amazônia:

Incêndios florestais acidentaisIncêndios florestais acidentais

As duas questões fundamentais do LBAAs duas questões fundamentais do LBA

De que modo a Amazônia funciona, atualmente, como uma entidade regional com respeito aos ciclos naturais de água, energia, carbono, gases traço e nutrientes?

De que modo as mudanças dos usos da terra e do clima afetarão o funcionamento biológico, químico e físico da Amazônia, incluindo sua sustentabilidade e sua influência no clima global?

O LBA como um Estudo Regional Integrado (perspectiva do IGBP)

• Tais estudos irão fornecer um novo referencial para o endendimento da dinâmica do Planeta Terra

• Um EstudoRegional Integrado deve ser proposto e liderado por cientistas da região (para responder a questões científicas relevantes para a região e com colaboração internacional)

• O estudo deve avaliar a influência de processos regionais no ambiente global e vice-versa

• O estudo deve integrar aspectos naturais e sociais

• O LBA tem servido como modelo a tais estudos

Courtesy: GSFC/NASA

””Amazônia e os Processos Globais”Amazônia e os Processos Globais”

Aquecimento Global e Ciclo de Carbono

• Contribuição da Amazônia ao aquecimento global• Resposta dos ecossistemas àsmudanças climáticas futuras

Ciclo de Carbono ContemporCiclo de Carbono Contemporâneâneo:o:

Balanço de carbono global: Assimilação total da biota terrestre é de cerca de 3 Gton C/ano

(total de emissões de CO2 = 8 Gton C/ano; 3.2 Gton C/ano permanecem na atmosfera; 1.8 Gton C/ano vão para os oceanos)

Mais de 120 bilhões de ton C armazenadas

nos biomas da Amazonia

A Amazônia é fonte ou sumidouro de carbono?

Hipótese de “Climax Ecológico” revista: O Clima e a composição da atmosfera estão mudando!

Conclusão Antecipada …Conclusão Antecipada …Ciclo de CarbonoCiclo de Carbono

• mais de 120 G ton C armazenadas na vegetação e nos solos

• emissões resultantes do desmatamento: (200 ± 100) Mton C/ano

• o balanço de evidências fornecidas por um conjunto de observações diferentes e independentes (cálculos “inversos”, inventários florestais, estudos de fluxos e de reservatórios de carbono, medições em torres de fluxos, câmaras de medidas de respiração dos solos, balanço da camada limite atmosférica, mudanças dos usos da terra, emissões por queimadas,etc.) ainda não permitem conclusões seguras, mas correntemente a hipótese de que a Amazônia funcione como um sumidouro de carbono não pode ser descartada (sumidouro de aproximadamente 0 a 0,5 Pg C/ano)

Modelo de Vegetação Potencialdistribuição de biomas somente depende da

distribuição de temperatura, precipitação e água no solo

Oyama and Nobre, 2002

SiB BiomeClassification

VEGETAÇÃO NATURAL VEGETAÇÃO POTENCIAL

Aplicação do Modelo de Vegetação Potencial do CPTEC Aplicação do Modelo de Vegetação Potencial do CPTEC para Cenários de Mudanças Climáticas Futuras de Dois para Cenários de Mudanças Climáticas Futuras de Dois

Modelos Climáticos GlobaisModelos Climáticos Globais

Oyama, 2002

CPTEC-PBMGCM scenarios for 2100

Current Potential Vegetation

””Amazônia e os Processos Globais”Amazônia e os Processos Globais”

Desmatamentos, Queimadas e Clima

•Impactos regionais e globais dodesmatamento no clima

•Queimdas, aerossóis e clima

Cortesia: A Nobre

De floresta para pastagem ...

Simulando os impactos do desmatamento

Forest Pasture

Caatinga

Cerrado

CerradoOceano Atlântico

Pacífic Ocean

P pasture - P forest ( annual, in mm)

EEfeitos de Desmatamento de Grande Escalafeitos de Desmatamento de Grande Escala

Rocha, 2001.

Simulações Numéricas de desmatamento • 1 a 2.5 C aumento da temperature do ar• 15% a 30% redução de evapotranspiração• 5% a 20% diminuiição de chuva

Category Precipitation Feb 1999 (mm)

All 194.0

Non-Elevated 181.0

Elevated 206.4

Non-Forest 183.1

Forest 198.5

NFor NElev 176.2

NFor Elev 193.6

For NonElev 183.7

Forest Elevated 210.7

Carey et al 2001

~20%

Efeito do desmatamento na precipitação totalCampanha LBA (WET-AMC), Rondônia

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

0 20 40 60 80 100Desfl orestamento (%)

Prec

ipit

ação

Rel

ativ

a

. Avissar et al 2002

Modelo conceitual de desmatamento regional na Amazônia

Efeitos sinergísticos de mudanças climáticas regionais ( induzidas por mudanças na vegetação) e globais (induzidas por aquecimento global) na

Amazônia

Cenário 1

Mudança Climática Global + quente + seco+ seco

Mudança Climática Regional + quente + seco+ seco

Cenário 2

Mudança Climática Global + quente + úmido+ úmido

Mudança Climática Regional + quente + seco+ seco

Alta sensibilidade associada ao clima (fogo, biodiversidade, etc)

Moderada sensibilidade

associada ao clima

Fluxos de Fluxos de Superfície Superfície

IntensificaIntensificadosdos

Nuvens Tropicais e o Clima

Efeito Estufa Efeito Estufa das Nuvensdas Nuvens

Interceptação Interceptação dede Radição Solar

Calor Calor Latente Latente LiberadoLiberado

Cortesia: A Costa, UECE, Fortaleza, CE

Modelo Conceitual

Figure 6. Correlations between South American precipitation and the Scandinavia index for boreal Autumn (SON), 1960-1990. Although 5% of points are expected to exceed a correlation of ±0.37, corresponding to the 95% confidence level, by chance, a coherent pattern of negative correlations occurs north of 10°S, coincident with the upper tropospheric convergence anomalies observed during Autumn 2000, depicted in Fig. 5. Blackburn and Hoskins, 2001.

Correlação entre a Precipitação na América do Sul e o Índice da Escandinavia

SON, 1960-1990

Figure 7. Barotropic model streamfunction anomaly (coloured in m 2 s -1 ) for idealised convergence forcing over the tropical Atlantic (bold contours, interval 10 -6 s - 1 ), using the 300hPa Autumn climatological flow as background state and a linearised form of the vorticity forcing (-fD). The anomaly is for day 15, approximating the steady-state solution. It is dominated by a Rossby wavetrain propagating northeast over the Atlantic and Europe, similar to the observed 2000 anomaly (Fig. 2) and the regression with wet UK Autumns (Fig. 3). Blackburn and Hoskins, 2001.

Anomalia da função de corrente para forçamento idealizado de convergênciasobre o Atlântico Tropical produzida por modelo barotrópico

“ “ Caçando” e medindo Caçando” e medindo PironuvensPironuvens

Cortesia: P. Artaxo, SMOCC, 2002

Bruma de fumaçaVisibilidade ~ 800 mNCN ~ 10000 cm-3 BC ~ 7 g m-3

Dia claroVisibilidade ~ ??? kmNCN ~ 500 cm-3 BC ~ 0.2 g m-3

Andrea et al

Freitas, Longo and Silva Dias, 1996

Trajetórias de plumas de queimadas de biomassa

SCAR-B, 1995

Nuvem de fumaça de queima de biomassa cobrem milhões de km2

Hei

ght

Efeitos Diretos dos Aerossóis:

Normalmente, espalhamento da radiação solar Esfriamento

Se houver aerossóis que absorvem radiação solar (carbono elementar) Aquecimento

””Amazônia e os Processos Globais”Amazônia e os Processos Globais”

Biomas e Biodiversidade

•Múltiplos estados de equilíbriobioma-clima

•Implicações para políticas dedesenvolvimento sustentável ede conservação

Interações Vegetação-Clima

Clima Vegetação

Bidirecional em quais escalas temporais?

Resultados do Modelo de Vegetação Dinâmica do CPTEC para duas condições iniciais: todos os

continentes cobertos por deserto (a) ou por floresta (b)

Oyama, 2002

Biome-climate equilibrium solution with IC as forest (a) is similar to current natural vegetation (c); when the IC is desert (b), the final equilibrium solution is different for Tropical South America

a

b

c

Condições Iniciais

Oyama and Nobre, 2003

Dois Estados de Equilíbrio Bioma-Clima para a América do Sul!

O grande legado do LBA para a Amazônia

• tre3inamento avançado para centenas de estudantes e jovens pesquisadores, principalmente da Amazônia

• capacitação das instituições amazônicas

• o LBA auxlia na construção da prática da interdisciplinaridade

• “local to global to local thinking”

• um grande desafio: fixar centenas de jovens pesquisadores na região

As florestas ...

Cortesia: A. Nobre

As chuvas ...

Cortesia: A Nobre

Os rios ...

Biodiversidade...

Courtesy: GSFC/NASA

OBRIGADO!