Simulação numérica do ciclo do carbono na Amazônia

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Demerval Soares Moreira
• Orientador(a): Saulo Ribeiro de Freitas, José Paulo Bonatti
• Banca de defesa: Celso Von Randow, Marcia Akemi Yamasoe, Pedro Leite da Silva Dias
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Meteorologia
• País: BR
• Resumo em Inglês: Studies indicate that possible climate changes are likely to occur due to the intensification of the natural greenhouse effect associated with anthropic actions. Amongst the gases that intensify the greenhouse effect, carbon dioxide has become the focus of numerous studies, since it has the largest contribution; nevertheless, many questions about the carbon balance are still unanswered. One of them is the contribution of the Amazon region, since the Amazon rainforest stores large amounts of carbon in its biomass. The concern has gained attention over the past decades due anthropic land use changes and large emissions of pollutant gases and aerosol particles. These contribute to the increase of the atmospheric carbon concentration and the changes in CO$_{2}$ fluxes on surface. However, it is still unknown whether these contributions promote net biomass assimilation or decrease in net primary production. Concrete answers to these questions still require several observational and modeling studies. This work is a contribution to this effort in finding some answers. Our results showed the behavior of CO$_{2}$ fluxes through changes in surface and atmospheric variables, indicating that soil respiration is mainly dependent on the moisture and soil carbon, while the GPP and soil respiration had larger variations as a function of soil moisture, air temperature and soil texture. The response of each biome was also obtained, and the net effect, due to seasonality, verifying that the forest was able to maintain high GPP in the dry season, while the savannah had a high correlation with precipitation. The NEE was not well correlated with the GPP, ie, high GPP did not imply low NEE. It was accounted the importance of the diffuse fraction effect the primary production and compared with other aerosol effects, concluding that the diffuse effect of the aerosol is greater than the radiative effect, and always in the direction of increasing GPP. This study examined the convective transport of CO$_{2}$ in the atmosphere through a squall line and an isolated convective system and pointed out deficiencies in simulating the vertical transport this gas to use this transport parameterizations in simulations with low spatial resolution. Finally, we developed an integrated environmental model for the scientific community, which can be used in numerous studies, with the goal of providing answers to several questions still open.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2013/11.25.22.57

Estudos indicam que possíveis mudanças climáticas podem vir a ocorrer em decorrência da intensificação do efeito estufa natural associado a ações antrópicas. Consequentemente, o balanço de carbono passou a ser foco de inúmeros trabalhos, uma vez que o dióxido de carbono é um dos principais gases que podem contribuir para esta intensificação. No entanto, existem muitas questões sobre o balanço de carbono que ainda não estão bem esclarecidas. Uma delas é a contribuição da região amazônica, uma vez que a Floresta Amazônica armazena grandes quantidades de carbono em sua biomassa. A preocupação é agravada devido ao fato de que nas últimas décadas, esta região vem sofrendo transformações antrópicas, que estão causando mudanças no tipo de cobertura do solo e lançando na atmosfera grandes quantidade de gases e partículas de aerossóis. Esses gases contribuem com o aumento da concentração de dióxido de carbono atmosférico e alterações nos fluxos de CO$_{2}$ em superfície. Contudo, ainda não se sabe ao certo se estas contribuições são no sentido de favorecer o aumento da biomassa ou o decréscimo da produção primária líquida. Respostas concretas para estas questões ainda requerem diversos estudos observacionais e de modelagem para serem solidificadas. Este trabalho é uma contribuição para este esforço na busca de algumas respostas. Nossos resultados mostraram o comportamento dos fluxos de CO$_{2}$ mediante alterações nas variáveis de superfície e atmosférica, apontando que a respiração do solo é dependente principalmente da umidade e carbono presente no solo, enquanto que o GPP e a respiração do solo foram sensíveis às variações na textura e umidade do solo e na temperatura do ar. Também foi obtida a resposta de cada bioma, e o efeito líquido, em função da sazonalidade, verificando que a floresta conseguiu manter alto GPP na estação seca, enquanto que o cerrado teve alta correlação com a precipitação. O NEE não ficou bem correlacionado com o GPP, ou seja, GPP alto não implicou em baixo NEE. Foi contabilizada a importância do efeito da fração difusa na produção primária bruta e comparada com os demais efeitos dos aerossóis, concluindo que o efeito difuso do aerossol é superior ao efeito radiativo, e sempre no sentido de aumento do GPP. Este trabalho verificou os transportes convectivos do CO$_{2}$ na atmosfera mediante uma linha de instabilidade e em um sistema convectivo isolado e apontou deficiências em simular o transporte vertical deste gás ao utilizar parametrizações deste transporte em simulações com baixa resolução espacial. Por fim, foi desenvolvido e disponível para a comunidade científica um modelo ambiental integrado, que poderá ser utilizado em inúmeros trabalhos, com o objetivo de fornecer respostas para diversas questões ainda em aberto.