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CD-07 Resumo

Trocas de Carbono de Alta Resolução e Grande Escala na Amazônia baseadas em Modelagem e Dados de Radiância do Satélite GOES

Harry J. Cooper — Florida State University (US-PI)
Pedro Leite Silva Dias — USP - Universidade de Sao Paulo (SA-PI)
Eric A. Smith — NASA/GSFC (US-PI)




Objetivos





Fotossíntese e

respiração dos vegetais e solos têm um papel importante no ciclo do carbono em

florestas úmidas da região da Amazônica. Entre outros fatores determinantes dos

processos biogeoquímicos, incluem-se a radiação fotossinteticamente ativa (PAR)

e as temperaturas de dosséis e de solo ( Tc e Ts,

respectivamente). Por exemplo, sugere-se que as taxas de tomada de CO2

sobre a floresta amazônica são altamente sensíveis à radiação e temperatura, o

que pode fazer com que o sistema mude de sumidouro à fonte, em resposta aos

níveis reduzidos de radiação devido a cobertura de nuvens ou a um aumento médio

na temperatura. Entretanto, nosso conhecimento da distribuição espacial e

temporal de PAR e Tc não é suficiente para estudos mais abrangentes. Os dados

presentes para a Amazônia vêm de poucos sítios de estudo, de modo que os

estudos passados limitaram as áreas e períodos específicos. Ainda, a

extrapolação do conjunto de dados para escalas maiores e períodos mais longos

pode não ser apropriada devido aos processos descontínuos que controlam o PAR e

Tc.





 





Objetivos Científicos





Esta proposta tem quatro objetivos

principais: 





1.           

obtenção do balanço radiativo na

superfície, em grande escala, sobre a Amazônia, incluindo a recuperação de PAR,

Tc e Ts, baseando-se em dados do satélite GOES-8.





2.           

exame das trocas líquidas de CO2

entre a atmosfera e os ecossistemas de solo-floresta, em função do tipo de

cobertura e uso de terra, usando um modelo da biosfera com dados de entrada

derivados de observações de satélite.





3.           

análise da variabilidade das

trocas temporal e espacial de CO2, em escalas comparáveis com a

dimensão da Bacia.





4.           

quantificação dos efeitos da

distribuição de variáveis ambientais, (por exemplo, nebulosidade, variáveis

termodinâmicas na camada limite, concentração de aerossóis em escalas

crescentes de espaço e tempo).





 





Abordagem





Será feita a

obtenção de fluxos solares totais na superfície e de PAR usando um algoritmo

físico apropriado para ser alimentado com dados do GOES, e que já foi com

sucesso, aplicado no projeto BOREAS. Para os fluxos de ondas longas, será usado

um algoritmo novo baseado na idéias de balanço de energia sobre uma camada

superficial. Para obter as temperaturas dos dosséis e de solo, começaremos a

partir da temperatura radiométrica superficial de skin ( Trs) usando os canais de janelas divididas, seguido por um

procedimento de otimização com um modelo de biosfera para separar as

temperaturas Ts e Tc. Os conjuntos de dados resultantes, inclusive fluxos de

SRN, PAR, Trs, Tc,Ts e fluxos de CO2 serão calculados sobre uma

grade de 4 km x 4 km e resolução temporal de 30 minutos. Com estas resoluções,

os conjuntos de dados serão de grande utilidade em estudos de modelagem a serem

realizados por vários projetos do LBA.





A modelagem de

fluxo de CO2 será feita forçando o modelo da biosfera com a radiação

de temperaturas derivadas acima. O modelo incorporará uma das seguintes

parametrizações fisiológicas, dependendo da disponibilidade de dados: 1)

fotossíntese folicular, respiração e condutância estomatal para os dosséis, se

dados de níveis de dosséis não estiverem disponíveis; 2) parametrização de

níveis de dosséis baseada na eficiência no uso de luz, se dados de níveis de

dosséis estiverem disponíveis. Os principais resultados destes estudos de

modelagem serão séries temporais detalhadas de vários componentes do fluxo de

CO2, em altas resoluções espacial e temporal.





 





Importância Científica





Este será o

primeiro estudo detalhado das trocas de CO2 em grande escala na

Amazônia. O estudo foi projetado para tirar vantagens dos avanços mais recentes

da modelagem fisiológica e biogeoquímica e das capacidades de alta resolução

espacial e temporal do imageador do GOES. Uma das motivações deste estudo é

determinar os requisitos de amostragem espacial e temporal, a fim de se obter

estimativas representativas das trocas de CO2 na Amazônia. A

variabilidade deste processo é controlada pela heterogeneidade da cobertura de

solo, fatores ambientais em permanentes mudanças na camada limite planetária e

sistema de nuvens e plumas de aerossóis de alta variabilidade que existem na

América do Sul Tropical. 





Nossa hipótese é

de que balanços representativos do carbono não podem ser obtidos através do

monitoramento de um número pequeno de sítios, mesmo que uma classificação

grande de solos seja feita, porque os processos que controlam a termodinâmica

da camada limite e a formação de nuvens não são ergódicos e, assim sendo,

exigem amostragens freqüentes para garantir a acurácia da integração.

Atualmente, não entendemos quantitativamente as causas da variabilidade do

balanço de carbono nas florestas chuvosas, nem tampouco a melhor estratégia de

integrar de acordo com as escalas crescentes a quantidade limitada de dados

hoje disponíveis. Ao realizarmos este experimento de grande escala, esperamos

localizar os fatores determinantes que controlam a alta variabilidade dos

fluxos de CO2 e, assim, esclarecermos como mudanças climáticas podem

modificar as taxas de desaparecimento de carbono e de liberação nas florestas

chuvosas da Amazônia.





 





Valores dos Resultado para o LBA-Ecologia 





Os resultados

contribuirão de diferentes maneiras para a consecução dos objetivos do

LBA-Ecologia. Com medições de altas resoluções espacial e temporal de fluxos de

CO2, poderemos estimar o CO2 líquido fixado por

diferentes camadas do solo, em diferentes escalas temporais, integrando os

vários componentes dos fluxos de C02 no tempo em sítios

selecionados. Similarmente, pela integração do CO2 em espaço,

poderemos estimar as contribuições de diferentes tipos de cobertura para o

acúmulo em grande escala de carbono. Além disso, com dados de alta resolução de

temperatura e radiação, que são altamente dependentes da nebulosidade,

temperatura e umidade da camada limite e concentrações de aerossóis, poderemos

quantificar os efeitos da variação destas variáveis ambientais sobre a

extrapolação para escalas sazonais e do tamanho da bacia.





 





Responsabilidade da Equipe Científica 





  • Eric Smith: Transferência radiativa,

    modelagem da biosfera, balanço de energia na superfície, sensoriamento remoto

    da atmosfera na região espectral visível, infra-vermelhao e microondas. Análise

    de conjunto de dados de satélites.

  • Jiujing Gu: Recuperação de SRB/PAR a

    partir de medidas de GOES/AVHRR, transferência radiativa solar, gerenciamento

    de dados de satélites.

  • Jojn Norma: Pesquisa biogeoquímica em

    plantas e ambientes, balanço do carbono, modelagem da biosfera, sensoriamento

    remoto da superfície na região espectral do infra-vermelho e visível.

  • Harry Cooper: Modelagem da biosfera,

    processos de nuvens e modelagem de mesoscala.




 





Data da última atualização: 18 de maio de 1998.





 

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