Modelagem do Impacto de Modificações da Cobertura Vegetal Amazônica no Clima Regional e Global...

Modelagem do Impacto de Modificações da Modelagem do Impacto de Modificações da Cobertura Vegetal Amazônica no Clima Cobertura Vegetal Amazônica no Clima

Regional e GlobalRegional e Global

Francis Wagner Silva CorreiaCPTEC – INPA

([email protected])

Objetivo: Realizar um estudo de modelagem numérica, utilizando o Modelo Regional ETA e o Modelo de Circulação Geral da Atmosfera (MCGA/CPTEC), para avaliar as conseqüências climáticas decorrentes das mudanças na cobertura vegetal da região Amazônica, utilizando diferentes cenários de desflorestamento.

1- 1- IntroduçãoIntrodução

O território brasileiro, como um todo, tem apresentado diferentes transformações no padrão espacial de uso e cobertura da terra (desflorestamento e agricultura)

Amazônia Legal Taxa de desflorestamento 26.130 km2 (2003/2004) (6,2% maior que em 2002/2003) (Rondônia, Pará e Mato Grosso) – (INPE, 2005)

Monitoramento de vários anos 18% da Amazônia Legal desflorest. até 2004.

Campos de pastagens (1,7 – 17 milhões = gado)Campos de pastagens (1,7 – 17 milhões = gado)

Áreas de cultivoÁreas de cultivo

Corte de árvores - madeireirasCorte de árvores - madeireiras

Expansão da soja – cerrado (3 ton/ha). (Shean, 2004)Expansão da soja – cerrado (3 ton/ha). (Shean, 2004)

Estradas asfaltadas ( 80 mil Km – 1970-2000)Estradas asfaltadas ( 80 mil Km – 1970-2000)

75% desflorestamento – 100 km rodovia. (Alves, 2002)75% desflorestamento – 100 km rodovia. (Alves, 2002)

Programa de infra-estruturaPrograma de infra-estrutura

““Avança Brasil”Avança Brasil”

680 mil km680 mil km-2-2 – França e Portugal – França e Portugal

Programa Avança Brasil (Governo FHC) = Programa Avança Brasil (Governo FHC) = aplicação de USaplicação de US$ 43 bilhões, $ 43 bilhões, USUS$ 20 $ 20 bilhões são para obras de infra-estrutura bilhões são para obras de infra-estrutura (2000-2007) - (2000-2007) - Fearnside e Laurance, 2002Fearnside e Laurance, 2002

Asfaltamento de 7.500 km de rodovias Asfaltamento de 7.500 km de rodovias facilitará o acesso de fazendeiros e facilitará o acesso de fazendeiros e madeireiros e outros a regiões remotas –AMmadeireiros e outros a regiões remotas –AM

Custos Ambientais - 2020 - (Fearnside et al, Custos Ambientais - 2020 - (Fearnside et al, 2002) – 270 a 506 mil ha/ano.2002) – 270 a 506 mil ha/ano.

Gases “efeito estufa” – 52 a 98 milhões de ton Gases “efeito estufa” – 52 a 98 milhões de ton anuais na emissões.anuais na emissões.

IPAM = desmatamento adicional IPAM = desmatamento adicional de 120 mil a 270 mil kmde 120 mil a 270 mil km-2 -2 nos nos

próximos 20 ou 30 anospróximos 20 ou 30 anos

Essas mudanças poderiam causar impactos no clima? E, quais seriam Essas mudanças poderiam causar impactos no clima? E, quais seriam estes impactos? estes impactos?

Objetivo geral :Objetivo geral :

Realizar um estudo de modelagem físico-matemático da interação Realizar um estudo de modelagem físico-matemático da interação superfície-atmosfera para toda a Amazônia Legal, considerando superfície-atmosfera para toda a Amazônia Legal, considerando diferentes cenários de desflorestamento da Amazônia, a fim de diferentes cenários de desflorestamento da Amazônia, a fim de avaliar o impacto no clima nas escalas regional e global.avaliar o impacto no clima nas escalas regional e global.

Considerando um panorama mais realista da cobertura vegetal para a Considerando um panorama mais realista da cobertura vegetal para a Amazônia, quais seriam os efeitos climáticos detectados?Amazônia, quais seriam os efeitos climáticos detectados?

Etapa I = Etapa I = Calibração dos parâmetros do modelo SSiB Calibração dos parâmetros do modelo SSiB

Implementação dos cenários de desflorestamento nos modelos Implementação dos cenários de desflorestamento nos modelos atmosféricosatmosféricos

Etapa II = Etapa II = SimulaçõesSimulações dos dos Impactos climáticos comImpactos climáticos com o modelo global (CPTEC) o modelo global (CPTEC)

SimulaçõesSimulações dos dos Impactos climáticos com oImpactos climáticos com o modelo regional (ETA) modelo regional (ETA)

2- 2- Elementos teóricosElementos teóricos

Experimentos de campo na AmazôniaExperimentos de campo na Amazônia

Estudos na interação superfície - atmosferaEstudos na interação superfície - atmosfera

ARMEARME ABLE-2ABLE-2

RBLERBLE

ABRACOSABRACOS

LBALBA

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

Lean e Warrilow

(1989)

Nobre et al. (1991)

Dickinson e Kennedy

(1992)

Henderson-Sellers et al.

(1993)

Lean eRowntree

(1993)

Polcher e Laval

(1994a)

Polcher e Laval

(1994b)

Walker et al.

(1995)

Manzi e Planton(1996)

MCGA UKMOa NMCb CCM1c CCM1 UKMO LMDd LMD GLAe EMERAUDE

Resolução 2,5o x 3,75o

1,8o x 2,8o 4,5o x 75o 4,5o x 7.5o 2,5o x 3,75o

2,0o x 5,6o

2,0o x 5,6o 4o x 5o 2,8o x 2,8o

Esquema desuperfície

- SSiBg BATSh BATS Warrilow et al.

(1986)

SECHIBA

SECHIBA SiB ISBAi

ComprimentoSimulaçãof

3 anos 1 ano 3 anos 6 anos 3 anos 1,1 anos 11 anos 3 anos 3 anos

Comprimento Rugosidade

0,79/0,04 2,65/0,08 2,00/0,05 2,00/0,20 0,80/0,04 2,30/0,06 2,30/0,06 2,65/0,85 2,00 / 0,026

Albedo 0,136/0,18 0,13/0,20 0,12/0,19 0,12/0,19 0,14/0,19 0,098/0,18

0,14/0,22 - 0,12/0,163

P (mm dia-1) -1,3 -1,8 -1,4 -1,6 -0,8 +1,1 -0,5 -1,2 -0,4

E (mm dia-1) -0,8 -1,4 -0,7 -0,6 -0,6 -2,7 -0,3 -0,8 -0,3

R (mm dia-1) -0,5 -0,4 -0,7 -0,9 -0,2 +3,8 -0,2 -0,4 +0,3

T (oC) +2,4 +2,0 +0,6 +0,6 +2,1 +3,8 +0,1 +0,4 +1,3

C Redução Redução Redução Redução Redução Aumento Redução Redução Aumento

Modelagem AtmosféricaModelagem Atmosférica

Sud et al.(1996a)

Sud et al.(1996b)

Zhang e Henderson-

Sellers(1996)

Zhang et al.(1996)

Lean e Rowntree

(1997)

Hahmann e Dickinson

(1997)

Costa e Foley(2000)

Voldoire e Royer(2004)

MCGA GLA GLA CCM1 CCM1 UKMO CCM2 GENESIS

ARPEGE

Resolução 4,0ox5,0o 4o x 5o 4,5o x 7,4o 4,5ox 7,4o 2,5ox3,75o 2,8ox 2,8o 4,5ox 7,5o 2,8ox 2,8o

Esquema desuperfície

SSiB SiB BATS BATS Warrilow et al.(1986

BATS IBISj ISBA

ComprimentoSimulação

3 anos 5 anos 25 anos 25 anos 10 anos 10 anos 15 anos 29 anos

Comprimento Rugosidade(m)

2,65/0,08 2,65/0,85 2,00/0,20 2,00/0,20 2,10/0,026 2,00/0,05 1,51/ 0,05

2,8/1,0

Albedo 0,092/0,14 - 0,12/0,19 0,12/0,19 0,13/0,18 0,12/0,19 0,135/0,173

13,5/17,0

P (mm dia-1) -1,5 -0,3 -1,1 -1,6 -0,4 -1,0 -0,7 -0,4

E (mm dia-1) -1,2 -1,2 -0,6 - -0,8 -0,4 -0,6 -0,4

R (mm dia-1) -0,3 +0,8 -0,5 - +0,4 -0,6 -0,1 -0,01

T (oC) +2,0 +2,6 +0,3 +2,7 +2,4 +1,0 +1,4 -0,1

C Redução Aumento Redução Redução Aumento Redução Redução Redução

Modelagem RegionalModelagem Regional

Silva Dias e Regnier, 1996; Avissar e Liu, 1996; Avissar e Schmidt, 1998; Wang et al., 1996, Silva Dias e Regnier, 1996; Avissar e Liu, 1996; Avissar e Schmidt, 1998; Wang et al., 1996, 1998; Li e Avissar, 1994; Lynn et al., 1995; Dalu et al., 1996; Chen e Avissar, 1994a; Chen e 1998; Li e Avissar, 1994; Lynn et al., 1995; Dalu et al., 1996; Chen e Avissar, 1994a; Chen e

Avissar, 1994b; Wetzel et al., 1996; Wang et al., 2000; Roy Baidya e Avissar, 2002. Avissar, 1994b; Wetzel et al., 1996; Wang et al., 2000; Roy Baidya e Avissar, 2002.

Principais resultados encontrados:Principais resultados encontrados:

ou ou PrecipitaçãoPrecipitação

EvapotranspiraçãoEvapotranspiração

ou ou RunoffRunoff

Temperatura da superfícieTemperatura da superfície

ou ou Convergência de umidade Convergência de umidade

Heterogeneidade da superfície – gradientes de Heterogeneidade da superfície – gradientes de pressão e temperatura – circulação mesoescalapressão e temperatura – circulação mesoescala

3 - 3 - Modelos atmosféricos e hidrológicoModelos atmosféricos e hidrológico

3.1 – MCGA/CPTEC3.1 – MCGA/CPTEC

Modelo Espectral – T62L28 (2Modelo Espectral – T62L28 (2ºº););

Coordenada vertical Coordenada vertical ;;

Parametrização de Kuo – convecção Parametrização de Kuo – convecção profunda;profunda;

Parametrização de Tiedtke – convecção Parametrização de Tiedtke – convecção rasa;rasa;

Condensação de grande escala;Condensação de grande escala;

Turbulência (CLP) – Mellor e Yamada Turbulência (CLP) – Mellor e Yamada (1982);(1982);

Radiação onda curta – Lacis e Hansen Radiação onda curta – Lacis e Hansen (1974);(1974);

Radiação onda longa – Hashvardhan et al. Radiação onda longa – Hashvardhan et al. (1987);(1987);

Esquema de superfície – SSiB;Esquema de superfície – SSiB;

TSM – Climatológica;TSM – Climatológica;

Água no solo – balanço hídrico;Água no solo – balanço hídrico;

3.2 – Modelo ETA/SSiB3.2 – Modelo ETA/SSiBResolução 40km e 38 camadas vertical;Resolução 40km e 38 camadas vertical;

Coordenada vertical Coordenada vertical ;;

Parametrização de Betts e Miller (1986) – Parametrização de Betts e Miller (1986) – convecção profunda e rasa;convecção profunda e rasa;

Condensação de grande escala;Condensação de grande escala;

Turbulência (CLP) – Mellor e Yamada 2.5 Turbulência (CLP) – Mellor e Yamada 2.5 (atmosfera livre) e 2.0 (CLP);(atmosfera livre) e 2.0 (CLP);

Radiação onda curta – Lacis e Hansen Radiação onda curta – Lacis e Hansen (1974);(1974);

Radiação onda longa – Fels e Radiação onda longa – Fels e Schwarztkopf (1975);Schwarztkopf (1975);

Esquema de superfície – SSiB;Esquema de superfície – SSiB;

TSM – Climatológica;TSM – Climatológica;

Água no solo e condições de contorno – Água no solo e condições de contorno – do MCGA/CPTEC;do MCGA/CPTEC;

Supercomputador = NEC SX6Supercomputador = NEC SX6

Paralelizado – MCGA; Seqüencial - ETAParalelizado – MCGA; Seqüencial - ETA

4 – 4 – Simulações numéricasSimulações numéricas4.1 – MCGA/CPTEC4.1 – MCGA/CPTEC

Experimentos Inicialização Integração TSM Água no solo

CONTROL 1,2,3,/12/1997 1096, 1095, 1094 dias Climatológica Mod. Bal. Hídrico

PROVEG 1,2,3,/12/1997 1096, 1095, 1094 dias Climatológica Mod. Bal. Hídrico

CEN2033 1,2,3,/12/1997 1096, 1095, 1094 dias Climatológica Mod. Bal. Hídrico

DESFLOR 1,2,3,/12/1997 1096, 1095, 1094 dias Climatológica Mod. Bal. Hídrico

- C.I. – análises do NCEPC.I. – análises do NCEP- “- “EnsembleEnsemble” – filtrar variabilidade natural do modelo (3 membros).” – filtrar variabilidade natural do modelo (3 membros).- 2 anos iniciais ignorados – ajustamento da água no solo e c.i. – análise (ano 2000)- 2 anos iniciais ignorados – ajustamento da água no solo e c.i. – análise (ano 2000) 4.2 – ETA -SSIB4.2 – ETA -SSIB

Experimentos Inicialização Integração TSM Água no solo

CONTROL 1/12/1999 396 dias Climatológica MCGA/CPTEC

PROVEG 1/12/1999 396 dias Climatológica MCGA/CPTEC

CEN2033 1/12/1999 396 dias Climatológica MCGA/CPTEC

DESFLOR 1/12/1999 396 dias Climatológica MCGA/CPTEC

- C.I. e C.C. – MCGA/CPTECC.I. e C.C. – MCGA/CPTEC- rodada única para cada experimento iniciada no mês de dezembro de 1999- rodada única para cada experimento iniciada no mês de dezembro de 1999- condição de contorno e inicialização de água no solo do MCGA/CPTEC - condição de contorno e inicialização de água no solo do MCGA/CPTEC

5 – 5 – Cenários de desflorestamentoCenários de desflorestamento5.1 – CONTROL5.1 – CONTROL

-Projeto Proveg (Sestini et al., 2002)Projeto Proveg (Sestini et al., 2002)

-(1x1 km)(1x1 km)

-Sem desflorestamentoSem desflorestamento

-IBGE (1993) = 1:5.000.000 (35 classes-Brasil)IBGE (1993) = 1:5.000.000 (35 classes-Brasil)

-RADAMBRASIL – 26 cartas = 1:1.000.000RADAMBRASIL – 26 cartas = 1:1.000.000

Resolução das áreas de contato - TM Landsat Resolução das áreas de contato - TM Landsat (Mosaico 1999/2000)(Mosaico 1999/2000)

5.2 – PROVEG5.2 – PROVEG

-Projeto Proveg (Sestini et al., 2002)Projeto Proveg (Sestini et al., 2002)

-(1x1 km)(1x1 km)

-Desflorestamento: PRODES (OBT-INPE)Desflorestamento: PRODES (OBT-INPE)

-112 cenas do ano base 1997112 cenas do ano base 1997

-Resolução da áreas de “contatos”Resolução da áreas de “contatos”

5.3 – CEN20335.3 – CEN2033

-Cenário ano 2033Cenário ano 2033

-(2x2 km)-(2x2 km)

-Modelo de dinâmica de paisagem Modelo de dinâmica de paisagem

““Dinâmica”Dinâmica”

-Elaborado pela cooperação entre a Elaborado pela cooperação entre a Unversidade Federal de Minas Gerais, The Unversidade Federal de Minas Gerais, The Woods Hole Research Center e o IPAMWoods Hole Research Center e o IPAM

(Soares-Filho et al., 2002; 2004)(Soares-Filho et al., 2002; 2004)

-Desflorestamento grande escala (AM)Desflorestamento grande escala (AM)

-Toda a floresta Amazônia – pastagemToda a floresta Amazônia – pastagem

-Nobre et al., 1991; Lean e Rowntree, 1997;Nobre et al., 1991; Lean e Rowntree, 1997;

Hahmann e Dickinson, 1997; Kleidon e Hahmann e Dickinson, 1997; Kleidon e Heimann (2000), Voldoire e Royer, 2004.Heimann (2000), Voldoire e Royer, 2004.

5.4 – DESFLOR5.4 – DESFLOR

(Soares-Filho et al., 2002; 2004)(Soares-Filho et al., 2002; 2004)

6 – 6 – Calibração SSiB e desempenho do M. HidrológicoCalibração SSiB e desempenho do M. Hidrológico6.1 – Calibração dos parâmetros físicos – fisiológicos (SSiB)6.1 – Calibração dos parâmetros físicos – fisiológicos (SSiB)

- Sítios de pastagem (NS) e floresta (RJ) - (LBA).- Sítios de pastagem (NS) e floresta (RJ) - (LBA).

- Versão SSiB “off-line”.Versão SSiB “off-line”.

- KK, L , L , T, V, q, P, Ppt., T, V, q, P, Ppt.

- H e LE (Inst. resposta rápida) – “H e LE (Inst. resposta rápida) – “eddy eddy correlationcorrelation”.”.

-Água solo – sonda nêutrons.Água solo – sonda nêutrons.

- 15 dias (NS) e 14 dias (RJ). (ago/set - 200115 dias (NS) e 14 dias (RJ). (ago/set - 2001))

-Parâm. Iniciais (NS) = Rocha et al., (1996)Parâm. Iniciais (NS) = Rocha et al., (1996)

-Parâm. Iniciais (RJ) = (Nobre et al. (1991); Sellers -Parâm. Iniciais (RJ) = (Nobre et al. (1991); Sellers et al. (1989); Dorman e Sellers (1989).et al. (1989); Dorman e Sellers (1989).

-Equilíbro água-solo. (1 ano de integração) 25x-Equilíbro água-solo. (1 ano de integração) 25x

-Algoritmo de mínimos quadrados (ZXSSQ, IMSL, -Algoritmo de mínimos quadrados (ZXSSQ, IMSL, 1984)1984)

Oi

OiI

i

Cii

ii E

HE

E

HE

EF

0),........,(

),........,(

21

21

__

n

n

xxx

xxxF21

1

21

/

N

iFNF

Convergência - parâmetros calibradosConvergência - parâmetros calibrados

Resultado do processo de calibração:Resultado do processo de calibração:__F

Pastagem (NS) Floresta (RJ)

Parâmetros Inicial Calibrado Inicial Calibrado

Índice de área foliar - Lt (m2 m-2) 1,610 1,530 5,000 4,819

Fração de folha verde - Nc 0,930 0,901 0,950 0,912

Fração de cobertura vegetal - Vc 0,790 0,742 1,000 0,927

Parâmetros de resistência estomática à radiação PAR(a)(J m-3)(b)(W m-2)(c)(s m-1)

11554,02,100110,00

11591,42,899107,90

2336,00,010

154,00

2357,10,093150,89

Comprimento de rugosidade – zo (m) 0,022 0,020 2,650 2,550

Deslocamento do plano zero - D (m) 0,170 0,200 27,400 29,102

Porosidade - s (m3 m-3) 0,460 0,490 0,420 0,482

Condutividade hidráulica à satura-ção - Ks (m s-1)

1,0x10-5 1,5x10-5 2,0x10-5 4,6x10-6

Parâmetro do déficit de pressão de vapor d’água - h5 (hPa-1)

0,0184 0,0165 0,0222 0,0201

Parâmetros do potencial de água no solo1 (m)

2 (m)

1,8005,670

1,8505,777

1,2006,250

1,1906,270

(W m-2) 4338,9 1451,4 240,9 142,7

Erro médio (“bias”) de E (W m-2) 98,9 86,3 132,3 117,4

Erro médio (“bias”) de H (W m-2) 43,6 55,6 32,5 38,5

-Convergência = 27 Convergência = 27 iteraçõesiterações

-Desvio médio erro (F) -Desvio médio erro (F) caiu 70%caiu 70%

-Erros para H e -Erros para H e E E reduziramreduziram

- Poucas mudanças - Poucas mudanças parâmetros – não-parâmetros – não-linearidade, exceto na linearidade, exceto na condutividade condutividade hidráulicahidráulica

(Fazenda NS)(Fazenda NS) (Floresta RJ)(Floresta RJ)

-Erro reduziu Erro reduziu E E

-Erro reduziu Erro reduziu H H

-Pequenas mudanças = -Pequenas mudanças = parâmetros ajustados ou não parâmetros ajustados ou não fechamento do balanço de fechamento do balanço de energia.energia.

-Aperfeiçoamento dos sensoresAperfeiçoamento dos sensores

-Aperfeiçoamento dos -Aperfeiçoamento dos algoritmos de cálculo dos fluxos algoritmos de cálculo dos fluxos turbulentosturbulentos

7 – Mudanças regionais – Modelo ETA / SSiB.7 – Mudanças regionais – Modelo ETA / SSiB.

(a) Temperatura da superfície (oC) (b) Calor latente (W m-2); (c) Precipitação (mm dia-1); (d) Convergência de umidade (mm dia-1).

(Média Anual = PROVEG-CONTROL)(Média Anual = PROVEG-CONTROL) -Ts = 1,5 a 2,5Ts = 1,5 a 2,5ooCC

-Tc = CLP (0,2-Tc = CLP (0,2ooC) (PA e RO)C) (PA e RO)

- q = - 0,6 a 0,8g kg- q = - 0,6 a 0,8g kg-1-1

-Atmosfera mais seca e quente Atmosfera mais seca e quente (redução umidade relativa)(redução umidade relativa)

- Aquecimento = Redução Evp e rAquecimento = Redução Evp e rdd – –

(menor LAI e capac. Armazenagem, (menor LAI e capac. Armazenagem, redução perda interceptação.)redução perda interceptação.)

-Aumento na cobertura de nuvens Aumento na cobertura de nuvens (baixos níveis) – Cutrim et al. (1995) e (baixos níveis) – Cutrim et al. (1995) e Durieux et al. (2003).Durieux et al. (2003).

-Aumento precipitação (0,9 mmdiaAumento precipitação (0,9 mmdia-1-1) ) Leste Pará – Converg. Umidade Leste Pará – Converg. Umidade (circulação mesoescala)(circulação mesoescala)

-Runoff – aumento da ppt econverRunoff – aumento da ppt econver

-E. seca = mudanças mais intensas. E. seca = mudanças mais intensas. (estresse água solo – raízes)(estresse água solo – raízes)

Significância estatística Significância estatística t de Studentt de Student

pag. 112pag. 112

(a) (b)

(c) (d)

(Média Anual = CEN2033-CONTROL)(Média Anual = CEN2033-CONTROL) -Ts = 2 a 3Ts = 2 a 3ooC (PA e norte MT)C (PA e norte MT)

-Tc = CLP (0,4-Tc = CLP (0,4ooC) C)

-q = - 0,8 kgq = - 0,8 kg-1-1

-UR = 10% (PA)UR = 10% (PA)

-Atmosfera + seca e + quenteAtmosfera + seca e + quente

-Mudança + significativa que no -Mudança + significativa que no cenário PROVEGcenário PROVEG

-Aumento na cob. nuvens = local Aumento na cob. nuvens = local aumento da ppt (circulação aumento da ppt (circulação mesoescala) (Avissar e Liu, 1996; mesoescala) (Avissar e Liu, 1996; Wang et al. 2000).Wang et al. 2000).

-Aumento ppt no leste (AM)Aumento ppt no leste (AM)

-Na média = aumento ppt, devido ao Na média = aumento ppt, devido ao aumento na convergência umidade aumento na convergência umidade (circulação mesoescala)(circulação mesoescala)

-Mudanças mais intensa na estaçãoMudanças mais intensa na estação seca e neste cenário.

Modelo ETA, pag. 127Modelo ETA, pag. 127(a) Temperatura da superfície (oC) (b) Calor latente (W m-2); (c) Precipitação (mm dia-1); (d) Convergência de umidade (mm dia-1).

(d)

(a) (b)

(c)

(Média Anual = DESFLOR-CONTROL)(Média Anual = DESFLOR-CONTROL)-Mudanças mais acentuadas que Mudanças mais acentuadas que PROVEG e CEN2033PROVEG e CEN2033

-Ts = 3 a 4Ts = 3 a 4ooC (PA)C (PA)

-Tc = CLP (1,0-Tc = CLP (1,0ooC) C)

-q = - 1,2 kgq = - 1,2 kg-1-1

-UR = 15% (PA)UR = 15% (PA)

-Cobertura nuvens = redução no Cobertura nuvens = redução no nordeste AS, aumento sul e oeste da nordeste AS, aumento sul e oeste da Amazônia (convergência de umidade). Amazônia (convergência de umidade).

-Precipitação = redução significativa Precipitação = redução significativa leste PA e no Amazonas – reciclagem leste PA e no Amazonas – reciclagem água - e aumento extremo oeste – água - e aumento extremo oeste – converg. umidadeconverg. umidade

-Na média = ppt reduziu 12% e Evap. Na média = ppt reduziu 12% e Evap. 32%32%

-E. seca = mudanças intensas E. seca = mudanças intensas

Modelo ETA, pag. 139Modelo ETA, pag. 139(a) Temperatura da superfície (oC) (b) Calor latente (W m-2); (c) Precipitação (mm dia-1); (d) Convergência de umidade (mm dia-1).

(a) (b)

(c) (d)

7.1 – Balanço de radiação e energia7.1 – Balanço de radiação e energia (PROVEG-CONTROL)(PROVEG-CONTROL)

-Aumento albedo = 0,13 – 0,20Aumento albedo = 0,13 – 0,20

-Aumento Temp. = 2,0-Aumento Temp. = 2,0ooCC

-Redução SWRedução SW = nebulosidade – = nebulosidade – redução Rn.redução Rn.

-Aumento em LWAumento em LW = nebulosidade = nebulosidade

-Redução Rn = (15%) – albedo e -Redução Rn = (15%) – albedo e perda de onda longa (albedo domina)perda de onda longa (albedo domina)

-Impactos em H e Impactos em H e E maiores na E maiores na estação seca.estação seca.

-Topo atmosfera = mudanças na rad. Topo atmosfera = mudanças na rad. onda curta.onda curta.

-Redução na pressão – aumento na Redução na pressão – aumento na temp. e PW aumentou – converg. temp. e PW aumentou – converg. umidade.umidade.

Modelo ETA, pag. 156Modelo ETA, pag. 156

(W m-2)

(CEN2033-CONTROL)(CEN2033-CONTROL)


-Aumento Temp. = 2,4-Aumento Temp. = 2,4ooC (> PROVEG)C (> PROVEG)

-Redução SWRedução SW = nebulosidade – = nebulosidade – redução Rn.redução Rn.

-Aumento em LWAumento em LW = Ts = Ts

-Redução Rn = (16%) – albedo Redução Rn = (16%) – albedo

-Topo atmosfera = mudanças na rad. Topo atmosfera = mudanças na rad. onda curta e longa.onda curta e longa.

-Redução na pressão – aumento na Redução na pressão – aumento na temp. e PW aumentou – converg. temp. e PW aumentou – converg. umidade. > que PROVEGumidade. > que PROVEG


(W m-2)

(DESFLOR-CONTROL)(DESFLOR-CONTROL)


-Aumento Temp. = 2,8-Aumento Temp. = 2,8ooC (> CEN2033)C (> CEN2033)

-Aumento SWAumento SW = redução nebulosidade = redução nebulosidade (médio e altos).(médio e altos).

-Redução LW Redução LW = redução nebulosidade= redução nebulosidade

-Redução Rn = (17%) – maior perda de Redução Rn = (17%) – maior perda de onda longa.onda longa.

- Estação seca = Ts maior - LWEstação seca = Ts maior - LW - Rn - Rn

-Topo atmosfera = mudanças na rad. Topo atmosfera = mudanças na rad. onda longa. (redução na nebulosidade)onda longa. (redução na nebulosidade)

-Redução na pressão – aumento na Redução na pressão – aumento na temp. e PW reduziu – redução evap. temp. e PW reduziu – redução evap. (mesmo com convergência umidade)(mesmo com convergência umidade)


(W m-2)

7.2 – Balanço de água – ciclo hidrológico7.2 – Balanço de água – ciclo hidrológico(PROVEG-CONTROL)(PROVEG-CONTROL)

P = precipitação; ET e ES = transpiração e evaporação do solo; EL = evaporação da água interceptada pela vegetação; R = escorrimento “runoff” (mm dia-1)

CONTROLE:CONTROLE:

-Da precipitação total = (63% - ET e ES) e -Da precipitação total = (63% - ET e ES) e (15,7% - perda por interceptação)(15,7% - perda por interceptação)

-78% da ppt = reciclagem local de água78% da ppt = reciclagem local de água

- 25% = runoff (transporte de umidade)25% = runoff (transporte de umidade)

-IMPACTOIMPACTO::

-Aumento na ppt (15,2% - anual)Aumento na ppt (15,2% - anual)

- Redução de 68% na perda por interc. Redução de 68% na perda por interc. (mudanças parâmetros fisiológicos = (mudanças parâmetros fisiológicos = importante na reciclagem local de água)importante na reciclagem local de água)

-Convergência e Evap. = sentidos Convergência e Evap. = sentidos contrárioscontrários

-Aumento na convergência sobrepujou a -Aumento na convergência sobrepujou a redução na evap. = aumento na ppt redução na evap. = aumento na ppt (estação úmida)(estação úmida)

ANUALANUAL


CONTROLCONTROL

PROVEG-CONTROLPROVEG-CONTROL

(CEN2033-CONTROL)(CEN2033-CONTROL)


IMPACTO:

- Aumento na ppt (8% - anual) - Aumento na ppt (8% - anual)

- Convergência e Evap. = sentidos Convergência e Evap. = sentidos contrárioscontrários

-Aumento na convergência sobrepujou a -Aumento na convergência sobrepujou a redução na evap. = aumento na ppt.redução na evap. = aumento na ppt.

-Estação seca = pouca mudança na ppt.-Estação seca = pouca mudança na ppt.

- Atmosfera age no sentido de reduzir os - Atmosfera age no sentido de reduzir os efeitos da redução na evap.efeitos da redução na evap.


CONTROLCONTROL

CEN2033 - CONTROLCEN2033 - CONTROL

(DESFLOR-CONTROL)(DESFLOR-CONTROL)


IMPACTO:IMPACTO:

Redução na ppt (11,5% - anual) Redução na ppt (11,5% - anual)

- Convergência e Evap. = sentidos Convergência e Evap. = sentidos contrárioscontrários

-Redução evap. sobrepujou a -Redução evap. sobrepujou a convergência umidade = redução na ppt.convergência umidade = redução na ppt.

-Atmosfera age no sentido de reduzir os Atmosfera age no sentido de reduzir os efeitos da redução na evap.efeitos da redução na evap.

-Redução intensa na Evap. > Redução intensa na Evap. > convergência de umidade – menos pptconvergência de umidade – menos ppt

- Redução significativa na Evap estação - Redução significativa na Evap estação seca = comprimento das raízes.seca = comprimento das raízes.


CONTROLCONTROL

DESFLOR - CONTROLDESFLOR - CONTROL

8.1 – Fluxo de umidade integrado verticalmente

-Estação Úmida-Estação Úmida

-Transporte de leste baixa latitudes = -Transporte de leste baixa latitudes = ventos Alíseos, e de oeste alta latitudesventos Alíseos, e de oeste alta latitudes

- Aumento na velocidade vento na CLP = - Aumento na velocidade vento na CLP = produziu forte confluência do escoamento produziu forte confluência do escoamento – regiões de anomalias de converg. – regiões de anomalias de converg. umidade.umidade.

-PROVEG = confluência de umidade PROVEG = confluência de umidade (Tocantins e Bahia) – aumento na ppt. Na (Tocantins e Bahia) – aumento na ppt. Na Bolivia red.precipitação. Bolivia red.precipitação.

-CEN2033 = confluência Brasil central – CEN2033 = confluência Brasil central – aumento ppt no nordeste.aumento ppt no nordeste.

-DESFLOR = confluência no oeste do AM DESFLOR = confluência no oeste do AM – ppt. Aumento para o centro do Brasil.– ppt. Aumento para o centro do Brasil.

Fluxo de umidade integrado verticalmente para estação úmida (kg m -1 s-1): (a) simulação de controle; (b) mudanças decorrentes do cenário PROVEG; (c) CEN2033; (d) DESFLOR

01p

pt

qVdpg

Q

MCGA/CPTEC, pag. 280MCGA/CPTEC, pag. 280

PROVEG

CEN2033

DESFLOR


-1,2

-2,4

Divergência

Unidade:106 kg/s

8.3 – Energia Estática Úmida

Precipitação na Amazônia = sistemas convectivos. Mudanças na superfície e converg. umidade afetam a estabilidade local. Analisa o impacto na estabilidade e Convecção através da EEU.

-Gradiente vertical negativo de EEU = atm Gradiente vertical negativo de EEU = atm Instável.Instável.

-EEU - energia disponível para a -EEU - energia disponível para a convecçãoconvecção

-EEU - instável todos os cenáriosEEU - instável todos os cenários

-Gradiente menos negativo – DESFLOR e -Gradiente menos negativo – DESFLOR e CEN2033 ( + estabilidade atm)CEN2033 ( + estabilidade atm)

-Maior EEU cenário PROVEG (energia -Maior EEU cenário PROVEG (energia para convecção)para convecção)

- Mudanças na veg = altera perfil de EEU - Mudanças na veg = altera perfil de EEU e portanto a estabilidade e portanto a estabilidade


Lqsh

gZTcs P

8.5 – Perfil Vertical

Perfil vertical médio anual da (a) temperatura (oC), (b) umidade especifica (g kg-1), (c) velocidade zonal (m s-1), (d) velocidade meridional (m s-1), (e) vento horizontal (m s-1)

- Forte escoamento de leste em baixos níveis (AM) e aumento de v de oeste (superiores)- Forte escoamento de leste em baixos níveis (AM) e aumento de v de oeste (superiores)

- As mudanças acompanharam o grau do desflorestamento- As mudanças acompanharam o grau do desflorestamento

- Baixos níveis – troposfera tornou-se mais seca – redução na evapotranspiração (mesmo Baixos níveis – troposfera tornou-se mais seca – redução na evapotranspiração (mesmo conv. umid) conv. umid)

- Mudança na temperatura limitada aos baixos níveis – redução na evapotranspiraçãoMudança na temperatura limitada aos baixos níveis – redução na evapotranspiração

- Dinâmica da CLP afetada nos cenários de desflorestamentoDinâmica da CLP afetada nos cenários de desflorestamento


8.6 – Mudanças sazonais-Aumento T – redução na evap.Aumento T – redução na evap.

-Rn reduziu = aumento perda de rad. onda -Rn reduziu = aumento perda de rad. onda longa.longa.

-Sazonalidade da ppt bem representada. -Sazonalidade da ppt bem representada. (subestimou nos meses úmidos)(subestimou nos meses úmidos)

-DESFLOR - Redução em ppt (maio-DESFLOR - Redução em ppt (maio-outubro) – aumento do período seco outubro) – aumento do período seco (conseqüências ecológicas)(conseqüências ecológicas)

-Redução evap. intensa est. seca – Redução evap. intensa est. seca – limitada pela disponibilidade de água no limitada pela disponibilidade de água no solo – redução das raízes.solo – redução das raízes.

- Runoff aumentou = redução da infiltraçãoRunoff aumentou = redução da infiltração

-Aumento da conv. umidade quase todo -Aumento da conv. umidade quase todo ano.ano.


ANEEL, INMET, CPTEC

PROVEG

- Valores T. próximos aos de Von - Valores T. próximos aos de Von Randow et al. (2004)Randow et al. (2004)

-Rn reduziu = aumento perda de rad. -Rn reduziu = aumento perda de rad. onda longa.onda longa.

-Ppt aumentou – estação úmida -Ppt aumentou – estação úmida (convergência de umidade)(convergência de umidade)

-Evapotranspiração reduziu estação Evapotranspiração reduziu estação seca – disponibilidade de água soloseca – disponibilidade de água solo

- Runoff aumentou – taxa de infiltração e Runoff aumentou – taxa de infiltração e distribuição de precipitação.distribuição de precipitação.

- Sem aumento do período seco – sem - Sem aumento do período seco – sem implicações ecológicasimplicações ecológicas


9 – Mudanças Globais – MCGA/CPTEC9 – Mudanças Globais – MCGA/CPTEC-As mudanças nos usos da terra poderiam causar As mudanças nos usos da terra poderiam causar impactos na circulação em escala global?impactos na circulação em escala global?

-E quais seriam os impactos na precipitação em áreas E quais seriam os impactos na precipitação em áreas remotas? remotas?

Velocidade vertical (102 x Pa s-1) : (a) simulação controle; (b) mudanças na velocidade vertical - DESFLOR; (c) do cenário PROVEG e (d) do cenário CEN2033 (Média de 180oO a 180oL ) )

Janeiro/2000

-DESFLOR = pouca mudança na área – redução mov. ascendente 10DESFLOR = pouca mudança na área – redução mov. ascendente 10 ooS. S. Enfraquecimento circulação pólo. H.N = redução mov. ascendente 10Enfraquecimento circulação pólo. H.N = redução mov. ascendente 10 ooN e N e enfraquecimento C.M em 50enfraquecimento C.M em 50ooN]N]

-PROVEG = aumento no mov. ascende. – sul Amazônia. Mudança no HN -PROVEG = aumento no mov. ascende. – sul Amazônia. Mudança no HN (menos significante) – aumento no ramo descendente (25(menos significante) – aumento no ramo descendente (25ooN) e redução mov. N) e redução mov. ascendente (60ascendente (60ooN)N)

-CEN2033 = enfraquecimento da circulação NH (pólo)-CEN2033 = enfraquecimento da circulação NH (pólo)

MCGA/CPTEC, pagina 298MCGA/CPTEC, pagina 298

9.1 - Circulação Meridional

REDUÇÃOREDUÇÃO

Sul AMZSul AMZAumentoAumento

Alterações na circulação de grande escala são sentidas remotamente e Alterações na circulação de grande escala são sentidas remotamente e perturbações na estrutura dinâmica propagam-se para outras regiões.perturbações na estrutura dinâmica propagam-se para outras regiões.

9.2 – Mudanças remotas na precipitação

Distribuição média anual da precipitação em mm dia-1: (a) simulação controle; (b) mudanças na precipitação DESFLOR;(c) CEN2033; (d) PROVEG

-Mudanças significativas na AM e em áreas remotas (todos cenários).Mudanças significativas na AM e em áreas remotas (todos cenários).

-DESFLOR = redução leste da AM e ZCIT, aumento no oeste, sul DESFLOR = redução leste da AM e ZCIT, aumento no oeste, sul Oceano Índico, África tropical, norte México.Oceano Índico, África tropical, norte México.

-CEN2033 = aumento sul do Oceano Índico, África e sul dos EUA.CEN2033 = aumento sul do Oceano Índico, África e sul dos EUA.

-PROVEG = aumento sul da Amazônia, Oceania e América Central.PROVEG = aumento sul da Amazônia, Oceania e América Central.

-Anomalias = variabilidade natural e desflor. Anomalia no sul Europa.Anomalias = variabilidade natural e desflor. Anomalia no sul Europa.

-Anomalias de ppt - anomalias na convergência de umidadeAnomalias de ppt - anomalias na convergência de umidade


9.3 – Mudanças sazonais – regiões remotas


10 – Discussão10 – Discussão10.1 – Modelo ETA10.1 – Modelo ETA

10.2 – MCGA/CPTEC10.2 – MCGA/CPTEC- Mudanças mais significativas com o grau do desflorestamento, principalmente na estação seca. Mudanças mais significativas com o grau do desflorestamento, principalmente na estação seca.

-Ciclo hidrológico – mecanismo de retroalimentação negativo – aumento na convergência de umidade. (melhor Ciclo hidrológico – mecanismo de retroalimentação negativo – aumento na convergência de umidade. (melhor cenário)cenário)

- PROVEG = aumento na precipitação (Conveg. > Evapot.) – Mecanismo de retroalimentação (Sud e Fennessy, - PROVEG = aumento na precipitação (Conveg. > Evapot.) – Mecanismo de retroalimentação (Sud e Fennessy, 1984).1984).

- CEN2033 = Redução na precipitação – (Conveg. < Evap.) – Mecanismo de evapotranspiração- CEN2033 = Redução na precipitação – (Conveg. < Evap.) – Mecanismo de evapotranspiração

- DESFLOR = Redução na precipitação – (Conveg. < Evap.) – Mecanismo de evapotranspiração- DESFLOR = Redução na precipitação – (Conveg. < Evap.) – Mecanismo de evapotranspiração

- Período seco mais longo – conseqüência ecológica – possibilidade de aumentar queimadas na floresta.- Período seco mais longo – conseqüência ecológica – possibilidade de aumentar queimadas na floresta.

- Mudanças mais significativas ocorreram na estação seca – menos água disponível – redução das raízes.Mudanças mais significativas ocorreram na estação seca – menos água disponível – redução das raízes.

-Ciclo hidrológico – mecanismo de retroalimentação negativo – aumento na convergência de umidadeCiclo hidrológico – mecanismo de retroalimentação negativo – aumento na convergência de umidade

- PROVEG e CEN2033 = aumento na precipitação (Converg. > Evap.) – Aumento na convergência de umidade e - PROVEG e CEN2033 = aumento na precipitação (Converg. > Evap.) – Aumento na convergência de umidade e dos processos de mesoescala envolvidos (Converg. > Evap.) – Mecanismo de retroalimentação (Sud e Fenessy, dos processos de mesoescala envolvidos (Converg. > Evap.) – Mecanismo de retroalimentação (Sud e Fenessy, 1984)1984)

- DESFLOR = Redução na precipitação – (Converg. < Evap.) – Mecanismo de evapotranspiração (aumento ppt. no - DESFLOR = Redução na precipitação – (Converg. < Evap.) – Mecanismo de evapotranspiração (aumento ppt. no oeste da AMZ)oeste da AMZ)

- Período seco mais longo – conseqüência ecológica- Período seco mais longo – conseqüência ecológica

11 – Conclusões11 – Conclusões-Mecanismo de retroalimentação negativo presente em todos os cenários – aumento da Mecanismo de retroalimentação negativo presente em todos os cenários – aumento da convergência de umidade.convergência de umidade.

- O desflorestamento parcial pode conduzir a um acréscimo na precipitação em escala O desflorestamento parcial pode conduzir a um acréscimo na precipitação em escala local; porém, para desflorestamentos maiores, essa condição pode não ser sustentável, local; porém, para desflorestamentos maiores, essa condição pode não ser sustentável, conduzindo a uma condição mais seca na região e, possivelmente, a uma estação seca conduzindo a uma condição mais seca na região e, possivelmente, a uma estação seca mais longa.mais longa.

- Hipótese: limite potencial na sobrevivência da floresta - uma vez que a extensão do Hipótese: limite potencial na sobrevivência da floresta - uma vez que a extensão do desflorestamento pode trazer conseqüências irreversíveis.desflorestamento pode trazer conseqüências irreversíveis.

- As mudanças no ciclo hidrológico, aumento na temperatura, e estação seca mais longa As mudanças no ciclo hidrológico, aumento na temperatura, e estação seca mais longa podem conduzir a um novo estado de equilíbrio bioma-clima, no qual um tipo diferente de podem conduzir a um novo estado de equilíbrio bioma-clima, no qual um tipo diferente de vegetação (cerrado) se adaptaria às novas condições climáticas.vegetação (cerrado) se adaptaria às novas condições climáticas.

Futuro: COFuturo: CO22 - ??? - ???

- Núcleo de Pesquisas Climáticas e Núcleo de Pesquisas Climáticas e Ambientais (NPCA/INPA)Ambientais (NPCA/INPA)

-BRAMS – SIB2 (COBRAMS – SIB2 (CO22))

-Alta resolução (2km)Alta resolução (2km)

-Rodovias: BR-163; BR-010; BR-319Rodovias: BR-163; BR-010; BR-319

-Cenários futuros de desflorestamentoCenários futuros de desflorestamento-CNPq (CT - Amazônia) – SIB2 (COCNPq (CT - Amazônia) – SIB2 (CO22))

Modelagem do Impacto de Modificações da Cobertura Vegetal Amazônica no Clima Regional e Global...

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Transcript of Modelagem do Impacto de Modificações da Cobertura Vegetal Amazônica no Clima Regional e Global...