Protocolo 19- Clima

Coordinador:
Adriano Marlissom Leão de Souza (UFRA)  • E-mail: marlisoms@yahoo.com.br
Investigadores responsables:
Este del Pará - Dr. Leonardo Deane de Abreu Sá (CRA-INPE)
Oeste del Pará - Adriano Marlissom Leão de Souza (UFRA)
Amapá -Dr. Alan Cavalcanti da Cunha (IEPA)
Mato Grosso - Prof. M.Sc. Kelli Aparecida Munhoz (UNEMAT/AF)

Objetivo Geral:

Determinar patrones de variabilidad espacial y temporal en los emplazamientos del PPBio, integrando medidas locales con informaciones obtenidas por satélites ambientales y por simulación numérica de flujo sobre la región.

Objetivos Especificos:

Utilizar imágenes de satélites de alta resolución espacial para obtener patrones de variabilidad espacial de varios parámetros superficiales, tales como rugosidad e índice de área de hoja en regiones en que hayemplazamientos del PPBio. Esas imágenes sirven también para detectarobjetivos de particular interés científico (como, por ejemplo, claro) en áreas pre-determinadas.

Realizar simulaciones numéricas de alta resolución espacial del flujo atmosférico en regiones conteniendo los emplazamientos del PPBio.

Estudiar la variabilidad temporal de grandezas bioclimatológicas medidas en puntos fijos (torres, mástiles, etc.) en regiones que contienen emplazamientos del PPBio, con énfasis en la detección de las escalas en que haya mayor variabilidad, utilizando el potencial ofrecido por métodos matemáticos avanzados (como por ejemplo, la investigación de series temporales largas, con la aplicación de la transformada deondeletas al análisis de la variabilidad por escala).

Estudiar la variabilidad vertical de grandezas meteorológicas medidas en torres instaladas en los emplazamientos del PPBio, con énfasis en la detección de las condiciones de estabilidad dentro y arriba del dosel forestal y su variabilidad diurna, estacional y en otras escalas temporales de interés.

Estudiar la variabilidad horizontal de grandezas bioclimatológicas medidas en puntos previamente seleccionados en regiones con emplazamientos del PPBio, con énfasis en la detección de gradientes de variabilidad y su eventual modificación estacional.

Promover una síntesis de las informaciones sobre la variabilidad espacial de la rugosidad espacial proporcionadas por sensoreamiento remoto, para analizarlas con los métodos estadísticos, como la regresión multivariada y la correlación de Pearson, que son los métodos más utilizados para relacionar biomasa y textura de imágenes ópticas y de radar (Lu e Batistella, 2005; Pinheiro, 2007). Incorporar esas informaciones a las condiciones de contorno inferior de modelos numéricos de simulación del flujo en la atmosfera inferior de tal forma que permita proporcionar información más precisa sobre patrones de variabilidad espacial en los emplazamientos del PPBio.Validar las informaciones sobre los campos de las grandezas bioclimatológicas por medio de las informaciones medidas in situ, en torres y/o sendas, con ubicaciones especialmente escogidas para determinar mejor los gradientes espaciales.

Asociar las variaciones micro meteorológicas con la biodiversidad y la fenología de la biota terrestre,y estudiar la influencia de la humedad del sueloen la respiración del suelo y en el comportamiento de las grandezas micro meteorológicassobre el suelo.

Poner a disposición las informaciones sobre variabilidad de las grandezas meteorológicas y bioclimatológicas para los otros grupos del proyecto PPBio, y estimular discusiones científicas con ellos, de tal forma que se optimice su potencial de aplicación.

Contribuir para la formación de recursos humanos con la incorporación de pasantes, alumnos de iniciación científica y de posgrado, además de investigadores visitantes, en los estudios del Núcleo de Clima.

Difundir los resultados científicos obtenidos por todos los medios a disposición, incluso en artículos científicos publicados en revistas con un cuerpo editorial de renombre, congresos científicos, seminarios, etc.

El Clima

En esta propuesta se contemplan metodologías que permiten asociar el potencial ofrecido por las informaciones de alta resolución espacial de satélites ambientales, con el modelaje numérico de la atmosfera inferior con una gran resolución espacial. De esta formaseobtienen informaciones complementarias relevantes además de las obtenidas in situen medidasmicro meteorológicasy bioclimatológicas en la región de cada emplazamiento del PPBio.

La base teórica para el estudio del clima en los emplazamientos del PPBIO toma como referente el conocimiento que ya existe sobre las características de la circulación atmosférica sobre América del Sur, en general, y sobre la Amazonía en particular, y los factores que determinan su variabilidad en diversas escalas espaciales y temporales (Geophysiology of Amazônia, ABRACOS, Águas, Ediciones Especiales del JGR, 2002), Climatic Change, Acta Amazônica, Revista Brasileira de Meteorologia (2006), además de artículos como los de Molion (1987);Cohen, et al., (1995);Nogués-Peagle y Mo (1997); Machado, et al., 1998, Marengo (2005; 2007), Vera, et al., (2006), Costa, et al. (2007), etc.

Es evidente que tales estudios entrañan una cierta complejidad, por el hecho de que bajo ciertas circunstancias la gran escala impone patrones de variabilidad a las escalas menores y en otras no.Como ejemplo considérense situaciones en que predominan fenómenos de gran escala asociados a anomalías en la temperatura de la superficie del mar en océanos adyacentes a América del Sur, como el de El Niño (Philander, 1990), las Zonas de Convergencia Intertropical (ZCIT) y las de Convergencia del Atlántico Sur (ZCAS).En esos casos se debe esperar que tales fenómenos determinen fuertemente los patrones de no ocurrencia o de ocurrencia de precipitación en grandes áreas de la Amazonía, lo cual no debería ser verdadero en otros periodos en que tales fenómenos no hayan tenido un papel dominante.Además de eso algunos autores como Garstang y Fitzjarrald (1999) y Strong, et al., (2005), entre otros,llaman la atención sobre las características específicas de la estructura de la capa límite atmosférica en regiones tropicales húmedas. Resaltan también el papel que el flujo en la escala sinóptica tiene a la hora de influir procesos tales como la evolución de la capa límite, la formación de nubes, el régimen de precipitación y la electricidad atmosférica, donde muchas veces hay un gran acoplamiento entre una extensa banda de escalas.

Además, en lo que concierne a la variabilidad temporal, la existencia de extensas series temporales ya disponibles permitirá que se investiguen fenómenos en una ancha gama de escalas con metodologías similares a las propuestas por Baldocchi, et al., (2001) y Katul, et al., (2001).  En lo tocante a la variabilidad espacial, se deben realizar estudios tanto de variación vertical como horizontal.En lo que concierne a la variabilidad vertical, el punto de partida serán los análisis de los datos de torres meteorológicas, particularmente los de los perfiles verticales de la temperatura y la humedad. Haytambién las campañas experimentales para la realización de radio sondeos cuyos resultados son fundamentales para la inicialización y la calibración de modelos numéricos.Para hacerse una idea de la importancia de esos modelos, cabe resaltar que durante el día la parte superior delbosquees siempre la región máscaliente;Esto crea un gradiente térmico potencial virtual positivo de la parte superior de la copa hacia abajo, y negativo, de la parte superior de la copa hacia arriba, o sea, debajo de la copa predominan las condiciones estables mientras que encima de la copa predominan las condiciones inestables.Por la noche y principalmente en condiciones más secas y sin nubes, se debe esperar que suceda lo contrario.Bajo tales condiciones y a lo largo de la noche, puede ocurrir una situación en que los niveles más cercanos de la superficie se vuelvan más calientes que los de arriba, de tal forma que se genere una circulación térmicamente inducida que mezcle el flujo y tienda a reducir los gradientes verticales de humedad y de temperatura, con consecuencias bioclimatológicas todavía no demasiado conocidas.

En lo relativo a la variabilidad horizontal, los pocos estudios disponibles se realizaron en la región de Manaos, estado de Amazonas, particularmente, en lo que se refiere a precipitaciones.Esos estudios indican diferencias significativas entre medidas realizadas próximo o más alejadas del río Amazonas, que estarían asociadas a las características peculiares de la circulación de mesoescala inducida por la existencia de una gran masa de agua.Existen también relatos de la ocurrencia de dos máximas diarias de precipitación en la región inmediatamente próxima al río Tapajós, lo cual no ocurre en las regiones más alejadas de ese río (Lu, et al., 2005).En particular, en la mesoescala, la Bahía de Caxiuanã en las cercanías de la FLONA de Caxiuanã probablemente facilita la ocurrencia de ráfagas (Cohen, et al., 2005; Nogueira, 2008), así como eventuales máximos de CAPE (energía potencial disponible para la convección) al final de tarde (Monteiro da Silva, 2008; Nogueira, 2008) parecen desempeñar un papel importante en la generación de fenómenos intermitentes a lo largo de la noche, con consecuencias evidentes para la variabilidad de las grandezas micro climáticasen el ambiente forestal.En lo relativo a variabilidad horizontal de pequeña escala de la precipitación debajo de la copa vegetal, Lloyd y Marques Filho (1988) demostraron que la distribución de la precipitación es log normal, lo que en principio dificulta mucho el establecimiento de estrategias sencillas para una determinación robusta del promedio de precipitación bajo el dosel de la selva amazónica (Baker y Gibson, 1987).

El establecimiento de los emplazamientos experimentales del PPBio permitió la formulación de una estrategia inicial para obtener información científica relevante, llevando en consideración una relación de costo beneficio, o sea, el conseguir la máxima información con los mínimos gastos en la implantación de instrumentos en el emplazamiento experimental.Esto sugiere quese pueden definir algunos grandes ejes para el estudio de la variabilidad con base en los conocimientos disponibles en la micro meteorología y la micro climatología: - por un lado, identificando las regiones en que gradientes horizontales de las grandezas meteorológicas son más relevantes (a escala de algunos kilómetros); - por otro lado, identificando situaciones de variabilidad horizontal a pequeña escala (centenares de m o de menos) particularmente útiles para los estudios bioclimáticos.

Al identificar regiones con gradientes horizontales relevantes a escala de algunos kilómetros se destacan la topografía y la distancia de grandes masas de agua (esto vale para Caxiuanã, o en general, para regiones con diferentes coberturas vegetales, diferentes grados de uso de la tierra, diferentes tenores de humedad y/o temperatura del suelo, etc.)

Ya se sabe que la generación de claros en los bosques tiene una enorme importancia ecológica que se transformaen un factor importante en la generación de la biodiversidad (Nelson, et al., 1994).Estudios de detección por satélite e investigaciónen el lugar (a lo largo de un mínimo de un año) en claro recién formado serán relevantes para la comprensión de la evolución del microclima en esas regiones (Miller, et al., 2007), con un uso evidente para estudios biológicos.Efectivamente, muchos organismos vivos son comprobadamente sensibles a las condiciones de microclima y seguramente éste debe ser uno de los factores condicionantes de la distribución espacial de una gama de seres vivos, como por ejemplo los insectos, los hongos, etc. (Aquino y Assis, 2005).

INSTRUMENTAL QUE DEBE INSTALARSE

Anemómetro sónico tridimensional y termómetro CSAT3;analizadores de vapor de agua y de CO2 Li-Cor 7500 (open path);sensores de velocidad y de dirección del viento Met One Windset;sensores de temperatura y de humedad relativa (CS215-l);sensores de radiación solar PAR Licor;sistema automático para mediciones de intercambios de CO2 en el suelo;sensores de radiación Kipp & Zonen;piranómetros de silicio Apogee;sensores de presión barométrica Vaisala;pluviómetros de báscula;sensores para medir el contenido de agua en el suelo CSI;sensores de temperatura del suelo CSI;placas de flujo de calor en el suelo Hukseflux, además de dispositivos recolectores de datos CR1000, paneles solares y baterías recargables.