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EnglishCoordenador:
Adriano Marlissom Leão de Souza (UFRA) • E-mail: marlisoms@yahoo.com.br
Pesquisadores responsáveis:
Leste do Pará - Dr. Leonardo Deane de Abreu Sá (CRA-INPE)
Oeste do Pará - Adriano Marlissom Leão de Souza (UFRA)
Amapá - Dr. Alan Cavalcanti da Cunha (IEPA)
Mato Grosso - Prof. M.Sc. Kelli Aparecida Munhoz (UNEMAT/AF)
Estudo de variabilidades espaciais e temporais de grandezas bioclimatológicas em regiões em que há sítios de pesquisa do programa de pesquisa em biodiversidade (PPBio).
Objetivo Geral
Determinar padrões de variabilidade espacial e temporal nos sítios do PPBio, integrando medidas locais com informações obtidas por satélites ambientais e por simulação numérica do escoamento acima da região.
Objetivos Específicos:
· Utilizar imagens de satélites de alta resolução espacial para obter padrões de variabilidade espacial de vários parâmetros superficiais, tais como rugosidade e índice de área de folha em regiões em que há sítios do PPBio, além de detecção de alvos de particular interesse científico (como, por exemplo, clareiras) em áreas pré-determinadas.
· Realizar simulações numéricas de alta resolução espacial do escoamento atmosférico em regiões contendo os sítios do PPBio.
· Estudar a variabilidade temporal de grandezas bioclimatológicas medidas em pontos fixos (torres, mastros etc.) em regiões contendo os sítios do PPBio, com ênfase na detecção das escalas em que há maior variabilidade, utilizando o potencial fornecido por métodos matemáticos avançados (como, por exemplo, investigação de séries temporais longas, com a aplicação da Transformada em Ondeletas à análise da variabilidade por escala).
· Estudar a variabilidade vertical de grandezas meteorológicas medidas em torres instaladas nos sítios do PPBio, com ênfase na detecção das condições de estabilidade dentro e acima do dossel florestal e sua variabilidade diurna, sazonal e em outras escalas temporais de interesse.
· Estudar a variabilidade horizontal de grandezas bioclimatológicas medidas pontos previamente escolhidos em regiões com sitio do PPBio, com ênfase na detecção de gradientes de variabilidade e sua eventual modificação sazonal.
· Promover a síntese das informações sobre a variabilidade espacial da rugosidade espacial proporcionadas por sensoriamento remoto, a fim de analisá-las com os métodos estatísticos, tais como regressão multivariada e correlação de Pearson, que são os mais utilizados para relacionar biomassa e textura de imagens ópticas e de radar (LU; BATISTELLA, 2005; PINHEIRO, 2007) e de incorporá-las às condições de contorno inferior de modelos numéricos de simulação do escoamento na atmosfera inferior, de tal forma a proporcionar informação mais precisa sobre padrões de variabilidade espacial nos sítios do PPBio.
· Validar as informações sobre os campos das grandezas bioclimatológicas, por meio das informações medidas in situ, em torres e ou em trilhas, com localizações especialmente escolhidas para melhor determinação dos gradientes espaciais.
· Associar variações micrometeorológicas com biodiversidade e fenologia da biota terrestre e estudar a influência da umidade do solo na respiração do solo e no comportamento das grandezas micrometeorológicas acima do mesmo.
· Disponibilizar as informações sobre variabilidade das grandezas meteorológicas e bioclimatológicas, para os demais grupos do Projeto PPBio; e promover discussões científicas com os mesmos, de tal forma a otimizar o potencial de aplicação das mesmas.
· Contribuir para a formação de recursos humanos, com a incorporação de estagiários, alunos de iniciação científica e de pós-graduação, além de pesquisadores visitantes, nas pesquisas do Núcleo de Clima.
· Divulgar os resultados científicos obtidos em todos os meios disponíveis, inclusive em artigos científicos em revistas com corpo editorial, congressos científicos, seminários etc.
O Clima
Nesta proposta são introduzidas metodologias que permitam associar o potencial fornecido pelas informações de alta resolução espacial de satélites ambientais, com a modelagem numérica da atmosfera inferior com grande resolução espacial, de tal forma a obter informações complementares relevantes, além daquelas proporcionadas por medidas micrometeorológicas e bioclimatológicas realizadas in situ, na região de cada sítio do PPBio.
A base teórica para o estudo do clima nos sítios do PPBio está contida no conhecimento já existente sobre as características da circulação atmosférica acima da América do Sul, em geral, e da Amazônia, em particular, e fatores que determinam sua variabilidade em diversas escalas espaciais e temporais. Livros: Geophysiology of Amazônia, ABRACOS, Águas, Edições Especiais do JGR (2002), Climatic Change, Acta Amazônica, Revista Brasileira de Meteorologia (2006), além de artigos, como os de Molion (1987); Cohen et al. (1995); Nogués-Peagle e Mo (1997); Machado et al. (1998), Marengo (2005; 2007), Vera et al. (2006), Costa et al. (2007), entre outros.
É evidente que tais estudos se revestem de complexidade, até porque, sob certas condições, a grande escala impõe padrões de variabilidade às escalas menores e em outras não. Para exemplificar, considerem-se situações em que predominam fenômenos de grande escala, associados a anomalias na temperatura da superfície do mar, em oceanos adjacentes à América do Sul, como o El Niño (PHILANDER, 1990), as Zonas de Convergência Intertropical (ZCIT) e de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS). Em tais casos, deve-se esperar que tais fenômenos determinem fortemente os padrões de não ocorrência ou ocorrência de precipitação em grandes áreas da Amazônia, o que não deve se tornar verdadeiro em outros períodos em que tais fenômenos não tenham tido um papel dominante. Ademais, Garstang e Fitzjarrald (1999) e Strong et al. (2005), dentre outros, chamam atenção para características específicas da estrutura da camada limite atmosférica em regiões tropicais úmidas, e para o papel que o escoamento na escala sinótica tem de influenciar processos, tais como evolução da camada limite, formação de nuvens, regime de precipitação e eletricidade atmosférica, em que muitas vezes há grande acoplamento entre uma larga banda de escalas.
Ainda no que tange à variabilidade temporal, a existência de longas séries temporais, já disponíveis, permitirá que sejam investigados fenômenos em uma larga gama de escalas, com metodologias similares àquelas propostas por Baldocchi et al. (2001) e Katul et al. (2001). No que se refere à variabilidade espacial, devem-se realizar estudos tanto de variação vertical quanto horizontal. No que se refere à variabilidade vertical, o ponto de partida serão as análises dos dados de torres meteorológicas, particularmente os dos perfis verticais da temperatura e da umidade, além de campanhas experimentais para realização de radiossondagens, cujos resultados são fundamentais para a inicialização e calibração de modelos numéricos. Para se ter uma ideia da relevância dos mesmos, ressalte-se que durante o dia, o topo da floresta é sempre a região mais aquecida; Isto cria um gradiente de temperatura potencial virtual positivo, do topo da copa para baixo; e negativo, do topo da copa para cima, ou seja, abaixo da copa predominam as condições estáveis, e acima da copa, as condições instáveis. Durante a noite, principalmente nas condições mais secas e sem nuvens, deve-se esperar que o contrário aconteça. Em tais condições, ao longo da noite, pode ocorrer uma situação em que os níveis mais próximos da superfície se tornem mais quentes do que aqueles acima, de tal forma a se gerar uma circulação termicamente induzida, que misture o escoamento, e tenda a reduzir os gradientes verticais de umidade e temperatura, com consequências bioclimatológicas ainda não bem conhecidas.
No que diz respeito à variabilidade horizontal, os poucos estudos já disponíveis foram realizados na região de Manaus (AM), particularmente no que se refere à precipitação. Eles apontam diferenças significativas entre medidas realizadas próximo ou mais afastadas do rio Amazonas, as quais estão associadas às características peculiares da circulação de mesoescala induzida pela existência de uma grande massa de água. Há, também, relatos da ocorrência de dois máximos diários de precipitação na região imediatamente próxima do rio Tapajós, o que não ocorre nas regiões mais afastadas deste rio (LU et al., 2005). Em particular, na mesoescala, a existência da Baía de Caxiuanã, nas proximidades da FLONA de Caxiuanã, possivelmente facilita a ocorrência das rajadas (COHEN et al., 2005; NOGUEIRA, 2008), bem como eventuais máximos de CAPE (energia potencial disponível para convecção) no final da tarde (MONTEIRO DA SILVA, 2008; NOGUEIRA, 2008), parecem desempenhar um papel importante na geração de fenômenos intermitentes ao longo da noite, com consequências evidentes para a variabilidade das grandezas microclimáticas no ambiente florestal. No que se refere à variabilidade horizontal de pequena escala da precipitação abaixo da copa vegetal, Lloyd e Marques Filho (1988) demonstraram que a distribuição da precipitação é lognormal, o que, em princípio, dificulta sobremaneira o estabelecimento de estratégias simples para uma determinação robusta da média da precipitação abaixo do dossel da Floresta Amazônica (BAKER; GIBSON, 1987).
O estabelecimento dos sítios experimentais do PPBio propiciou a formulação de uma estratégia inicial para obter informação científica relevante, tendo-se em mente uma relação custo-benefício, ou seja, conseguir o máximo de informação com o mínimo de gastos na implantação de instrumentos no sítio experimental. Isto sugere que, com base nos conhecimentos já disponíveis na micrometeorologia e microclimatologia, que se definam alguns grandes eixos para o estudo da variabilidade: - de um lado, com a identificação das regiões em que gradientes horizontais das grandezas meteorológicas são mais relevantes (na escala de alguns quilômetros); - de outro lado, com a identificação de situações de variabilidade horizontal de pequena escala (centena de metros ou menos), particularmente úteis para os estudos bioclimáticos.
Na identificação de regiões com gradientes horizontais relevantes na escala de alguns quilômetros, destacam-se a topografia e a distância de grandes massas de água (isto valendo para Caxiuanã ou, em termos mais gerais, de regiões com diferentes coberturas vegetais, diferentes graus de uso da terra, diferentes teores de umidade e/ou temperatura do solo etc.).
Como é sabido, a geração de clareiras em florestas é de enorme importância ecológica, tornando-se fator importante na geração de biodiversidade (NELSON et al., 1994). Estudos de detecção por satélite e investigação no local (em no mínimo um ano), em clareira recém-criada, serão relevantes na compreensão da evolução do microclima em tais regiões (MILLER et al., 2007), com utilidade evidente em estudos biológicos. Efetivamente, muitos organismos vivos são comprovadamente sensíveis às condições de microclima, e seguramente este deve ser um dos fatores condicionantes da distribuição espacial de uma gama de seres vivos, como, por exemplo, os insetos, fungos etc. (AQUINO; ASSIS, 2005).
Instrumentação a ser instalada
Anemômetro sônico tridimensional e termômetro CSAT3, Analisadores de vapor d’água e de CO2 Li-Cor 7500 (open path), sensores de velocidade e direção do vento Met One Windset, sensores de temperatura e de umidade relativa (CS215-l), sensores de radiação solar PAR Licor,, sistema automático para medições de trocas de CO2 no solo, sensores de saldo de radiação Kipp & Zonen, piranômetros de silício Apogee, sensores de pressão barométrica Vaisala, Pluviômetros de báscula, sensores para medida do conteúdo de água no solo CSI, sensores de temperatura do solo CSI, placas de fluxo de calor no solo Hukseflux, além de dispositivos coletores de dados CR1000, painéis solares e baterias recarregáveis.
Referências:
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