Experimentos de sensibilidade sobre o Brasil em cenários de aquecimento global utilizando modelo climático regional

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: David Pareja Quispe
• Orientador(a): Júlio Pablo Reyes Fernandez, Sérgio Henrique Franchito
• Banca de defesa: Chou Sin Cha, Rosmeri Porfirio da Rocha
• Tipo de documento: Dissertação
• 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: The effects of global warming and future deforestation on c1imate and the biomes distribution over South America using a regional climate model (RCM) were investigated. For this purpose the RegCM4 was driven by ERA-Interim reanalysis for the period 1989-1999 (11-year runs), the control (CTRL) simulation. A methodology for generating surrogate climate-change scenarios with RCM was employed. Three sensibility experiments were performed: 1) global warming (AQ); 2) deforestation (DMT) and 3) deforestation together with global warming (AQ+DMT). For comparison the RegCM4 was integrated using AOGCM ECHAM5/MPI-OM for the present c1imate (1989-1999) (RF) and under A1B SRES scenario (2089-2099) (FUT). To identify the biomes distribution, the Budyko radiative dryness index and the UNEP aridity index were used. The results showed that the simulations of the present climate in both CTRL and RF were in agreement with the observations. The distribution of biomes showed some similarities and differences using the Budyko and UNEP indices. In general the model reproduced the biomes distribution compared with observations. The CTRL simulated better the biomes distribution than RF. The simulations for a surrogate climate (AQ and FUT experiments) were in agreement with other studies of future climate change with RCM and AOGCM which indicated future warming, rainfall increases in southeastern South America, Ecuador and Peru and decreases in the central and eastern Amazon. The distribution of biomes over South America in surrogate climate-change scenario showed an increase of the aridity in the continent using both indices. In the AQ experiment portions of the Amazonia forest were replaced by dry land areas (24,2\% for the UNEP index and 3,4\% for the Budyko index). The semi-arid zone in the northeast of Brazil reached the interior of the north Brazil (21\% of dry land and dry sub-humid regimes may be occupied by areas with semi-arid regime for the UNEP index and 1\% for the Budyko index). The results for the DMT experiment showed that the deforestation may have large influence locally (15\% of the warming when the pseudo warming was inc1uded together). The higher increase of the surface temperature occurred in the south Amazonia (+0.6$°$C) whereas in the north and central Amazonia a decrease of temperature was noted (higher decrease of -0.9$°$C). When the pseudo warming was taken into account together (AQ+DMT) the changes in surface temperature were largely enhanced in relation to the case with only deforestation and the warming occurred in the entire Amazonia (higher increase of +4$°$C). The changes in the distribution of biomes using the Budyko and UNEP indices were in agreement. When the pseudo warming was inc1uded the aridity increased in most of Amazonia compared to the deforestation case. The higher increase of the aridity occurred in the north Amazonia (20\% for the Budyko index and 37.6\% for the UNEP index) while it happened in the south Amazonia in the case of only deforestation (22\% for both the Budyko and UNEP indices). The results showed that although the UNEP and Budyko indices presented potentialities and limitations to represent the biomes distributions for the present climate and surrogate climate scenario the changes in the biomes distribution due to a pseudo-scenario of global warming were higher using the UNEP index. This study corroborates the hypothesis that the process of savannization of the tropical forest of Amazonia can be accelerated in future due to global warming, as found in AQ+ DMT and FUT experiments. Also the feasibility of using the methodology for generating surrogate climate-change scenarios with a RCM for climate change studies in South America was showed.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2013/06.12.18.43

Neste trabalho foi investigado o impacto do desmatamento e aquecimento global futuro no clima e distribuição dos biomas sobre América do Sul usando um modelo climático regional (RCM). Para este propósito, o modelo RegCM4 foi rodado forçado com dados da reanálise ERA-Interim para o período de 1989-1999 (11 anos) (experimento controle, CTRL). Uma metodologia para gerar pseudo-cenários de mudança climática com um RCM foi utilizada. Três experimentos de sensibilidade foram realizados: pseudo-aquecimento (AQ), desmatamento (DMT), e pseudo-aquecimento + desmatamento (AQ+DMT). Para comparação o RegCM4 foi rodado forçado com integrações do AOGCM ECHAM5/MPI-OM para o clima presente (1989-1999) (RF) e clima futuro (2089-2099) (FUT) sob o cenário A1B do IPCC. Os resultados mostraram que as simulações para o clima presente em ambos CTRL e RF concordaram com as observações. A distribuição dos biomas mostraram similaridades e diferenças usando os índices de Budyko e UNEP. Em geral o modelo reproduziu a distribuição dos biomas comparado com as observações. O CTRL simulou melhor a distribuição dos biomas que o RF. As simulações para o pseudo-cenário de mudança climática (AQ e FUT) concordaram com outros estudos de mudanças climáticas futuras com RCMs e AOGCM, que indicaram futuro aquecimento, aumento de precipitação no sudeste da América do Sul, Equador e Peru e diminuição na Amazônia central e leste. A distribuição dos biomas sobre a América do Sul no pseudo-cenário de mudança climática mostrou um aumento da aridez no continente usando ambos os índices. No experimento AQ porções da floresta amazônica foram substituídas por áreas de terra seca (24,2\% para o índice UNEP e 3,4\% para o índice Budyko). A zona semi-árida no nordeste do Brasil alcançou o interior do norte do Brasil (21\% dos regimes de terra seca sub-úmido seco poderiam ser ocupados por áreas de regime semi-árido para o índice UNEP e 1\% para o índice Budyko). Os resultados para o experimento DMT mostraram que o desmatamento pode ter grande influência localmente (15\% do aquecimento de quando o pseudo aquecimento foi incluído conjuntamente). O maior aumento da temperatura de superfície ocorreu no sul da Amazônia (+0.6$°$C) enquanto no norte e centro da Amazônia uma diminuição da temperatura foi notado (maior diminuição de -0.9$°$C). Quando o pseudo-aquecimento foi considerado conjuntamente (AQ+DMT) as mudanças na temperatura de superfície aumentaram muito em relação ao caso de somente desmatamento e o aquecimento ocorreu na Amazônia toda (maior aumento de +4$°$C). As mudanças na distribuição dos biomas usando os índices de Budyko e UNEP estiveram em concordância. Quando o pseudo-aquecimento foi incluído a aridez aumentou na maior parte da Amazônia comparado com o caso de desmatamento. O maior aumento da aridez ocorreu no norte da Amazônia (20\% para o índice Budyko e 37,6\% para o índice UNEP) enquanto este ocorreu no sul da Amazônia para o caso de somente desmatamento (22\% para ambos os índices Budyko e UNEP). Os resultados mostraram que embora os índices Budyko e UNEP apresentaram potencialidades e limitações em representar a distribuição dos biomas para o clima presente e pseudo-cenário de mudança climática, as mudanças na distribuição dos biomas devido ao pseudo-cenário de aquecimento global foram maiores usando o índice UNEP. Este estudo suporta a hipótese de que o processo de savanização da floresta tropical da Amazônia pode ser acelerado no futuro devido ao aquecimento global, como mostrado nos experimentos AQ+DMT e FUT. Também foi mostrada a praticidade do uso da metodologia para gerar pseudo-cenários de mudança climática com um RCM na América do Sul.