Consequências climáticas da mudança de vegetação do Nordeste brasileiro: um estudo de modelagem

• Ano de defesa: 2002
• Autor(a) principal: Marcos Daisuke Oyama
• Orientador(a): Carlos Afonso Nobre
• Banca de defesa: Sergio Henrique Franchito, Humberto Ribeiro da Rocha, Marcos Heil Costa, Bruno Jean Turcq
• 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: The climatic impacts of large scale vegetation changes in Northeast Brazil (NEB) are assessed using the CPTEC/COLA AGCM. The study is divided in two parts, I and II. In part I, the biomes are kept unchanged during all the integration. Three 5-year integrations are performed. In the control run, NEB is covered by its natural vegetation (caatinga); in the desertification (D) and afforestation (A) runs, caatinga is replaced, over all NEB, by desert and tropical forest, respectively. On annual average, regionally (i.e., averaged over NEB area), desertification leads to a weakening of the hydrological cycle: precipitation (P), evapotranspiration (E) and moisture convergence (C) decrease. In the afforestation run, E increases while C and P decrease. In both runs (D and A), diabatic heating decreases; to keep the atmospheric energy balance, adiabatic warming increases, and this increase is related to subsidence anomalies which are larger at the lower levels and reach a maximum at around 850 mb (therefore, there are atmospheric divergence anomalies below 850 mb, and convergence anomalies above it). These anomalies are responsible for the vertically integrated moisture convergence decrease. On a larger scale, in both runs (D and A), changes are not confined to NEB. The final conclusion of part I is that climate is sensitive to large scale vegetation changes in NEB, particularly to desertification. In part II, the biomes depend on climate, and are updated during the integration. To relate climate and vegetation, a potential vegetation model (PVM) was developed, and it was assyncronously coupled to the CPTEC/COLA AGCM. In the control run, the present-day potential biomes (output of the PVM forced by the present-day climate) are kept unchanged during a 10-year integration. Two 15-year integrations using dynamic vegetation are performed (DES and FOR); 111 these integrations, the blome distribution is updated every 3 years (the procedure of running the atmospheric model and updating the biome distribution is called iteration). In the initial condition, all biomes (except ice) are changed to desert in DES, and to tropical forest in FOR. Five iterations are found to be enough to reach a blosphere- atmosphere equibrium state. The biome distribution and the climate of the last iteration are analysed. The FOR simulation leads to the present-day potential biomes. The DES simulation leads to a different biome distribution and climate, i.e., a new biosphere- atmosphere equilibrium state: the eastern part of the Amazonia rainforest is replaced by savannas, a semi-desert area appears in NEB and the Atlantic rainforest (which covers the coast and the southern part of Brazil) expands northward. Currently, the natural biomes in Brazil are undergoing a process of anthropogenic environmental degradation (e.g., Amazonia deforestation and NEB desertification). The findings of the present study supports the following hypothesis: in NEB and Amazonia, human action and global climate change may act together to shift the climate over these regions to a drier biosphere- atmosphere equilibrium state.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/jeferson/2003/09.01.15.24

Realiza-se um estudo de modelagem para avaliar as consequências climáticas de alterações da vegetação do Nordeste brasileiro (NEB). Utiliza-se o MCGA do CPTEC/COLA. Na parte I, mantêm-se os biomas fixos durante toda a integração. No controle, o NEB 6 coberto por caatinga. No experimento de desertificação, converte-se a caatinga do NEB para solo nu; no de conversão em florestas, para florestas tropicais. Cada experimento consiste em 5 rodadas de 1 ano. Em média anual, regionalmente, a desertificação leva a um enfraquecimento do ciclo hidrológico: precipitação (P), evapotranspiração (E) e convergência de umidade (C) diminuem. Na conversão em florestas, E aumenta, e C e P diminuem. Em ambos os experimentos, o aquecimento diabático diminui e o adiabático aumenta. O aumento de aquecimento adiabático decorre de anomalias de subsidência concentradas em baixos níveis. Nos níveis abaixo de 850 mb, ocorrem anomalias de divergência atmosférica e de umidade; acima, de convergência. A redução de C provém de intensas anomalias de divergência de umidade nos níveis abaixo de 850 mb. Em grande escala, em ambos os experimentos, os impactos não ficam confinados ao NEB, mas se estendem para outras regiões. A conclusão final da parte I é que o clima do NEB é sensível a mudanças extremas de sua cobertura vegetal, particularmente A desertificação. Na parte II, modificam-se os biomas de acordo com as condições climáticas. Para relacionar clima e vegetação, desenvolve-se um modelo de vegetação potencial (MVPot) que é acoplado assincronamente ao MCGA do CPTEC/COLA. A partir de médias mensais de precipitação e temperatura, o MVPot diagnostica o bioma em equilíbrio com esses valores. O MVPot consegue representar a distribuição dos principais biomas tanto em escala global quanto para o Brasil e, como aplicação imediata, utiliza-se o MVPot para avaliar o efeito de mudanças climáticas globais (futuras e passadas) na distribuição de biomas do Brasil. Na parte II, realizam-se 3 experimentos: controle, deserto e floresta. No controle, integra-se o MCGA por 10 anos utilizando o mapa de biomas potenciais (não há mudanças de biomas durante toda a integração). No deserto e na floresta, os biomas (exceto gelo) são convertidos em deserto e floresta tropical, respectivamente, e então se inicia a integração; os biomas são atualizados a cada 3 anos com o uso do MVPot. Após 5 iterações (15 anos de integração), atingem-se os estados de equilíbrio climático. Os biomas e o clima da última iteração são tomados para análise. 0 experimento de floresta leva ao estado de equilíbrio atual; o de deserto, a um novo estado, no qual parte da Amazônia é substituída por savanas, aparece semi-deserto na zona mais árida do NEB e a Mata Atlântica se estende ao norte. Os ecossistemas nativos do Brasil vêm sendo degradados. Nesse contexto, os resultados deste trabalho permitem elaborar a seguinte hip6tese: no NEB e na Amazônia, a ação antrópica e as mudanças climáticas globais agiriam, conjuntamente, para levar o sistema climático a um estado de equilíbrio mais seco que o atual.