Caracterização dos fluxos de isopreno nos biomas Amazônia, Cerrado e Pantanal

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Anahi Chimini Sobral
• Orientador(a): Plínio Carlos Alvalá, Celso von Randow
• Banca de defesa: Antonio Ocimar Manzi, Hamilton Germano Pavão, Fernando Cavalcante Santos
• 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 Ciência do Sistema Terrestre
• País: BR
• Resumo em Inglês: In Brazil, the natural vegetation of the Amazon, Cerrado and Pantanal biomes presents great importance for the biogenic volatile organic compounds emission, mainly isoprene, with abundant knowledge for the Amazon, but with information not yet known for Cerrado and Pantanal, requiring efforts to estimate isoprene emissions in these areas. Considering this lack of information, this study investigates and describes the behavior of isoprene concentrations in different Brazilian biomes. For this purpose, field trips were carried out in the Amazon and Pantanal. In order to quantify the isoprene concentration, air samples were collected and the diurnal cycle of isoprene mixing ratio was analyzed in correlation to environmental parameters. Besides, in order to understand the isoprene emission behavior and magnitude for each biome, the MEGAN model, beta version 2.1, was used to simulate the emission. The MEGAN model was also used to explore future trends in isoprene emission for the study areas. By studying the isoprene mixing ratio of isoprene, it was possible to identify that the mixing ratio in the Pantanal is lower than in the Amazon (9,19 ± 4,73 ppb) during the dry season. This was attributed not only to the vegetation type, but also to local environmental conditions, which may have influenced the isoprene production mechanisms. In the case of Pantanal, a statistically significant difference between the campaigns carried out in 2016 (2,17 ± 0,61 ppb) and 2017 (0,60 ± 0,27 ppb) was also identified, which may have occurred due to the impact of the large number of fires registered in 2017. When comparing the isoprene estimated emissions in the three biomes for the analyzed period, the Amazon emerges as the biome whose isoprene flux is higher, followed by Pantanal and Cerrado, both for the MEGAN (9.39, 4.08 and 2.50 mg m-2 h-1, respectively) and those derived from the formaldehyde column (2.45, 1.66 and 0.69 mg m-2 h-1, respectively). Despite MEGAN overestimated the isoprene flux, the model represented the flux seasonality very satisfactorily, for the analyzed period. When comparing the annual average isoprene emissions estimated by MEGAN in terms of biome contribution, Pantanal, due to its extension, presents the smallest contribution. Amazon, Cerrado and Pantanal contribute, respectively, with 334,15, 42,76 and 5,26 Tg isoprene year-1. The isoprene emission simulations in a possible climate change scenario shows a reduction of approximately 10 % in the emissions as a consequence of the atmospheric CO2 concentration increase, which has an inhibitory effect on emissions, overlapping the effect provided by the increase in temperature.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2019/05.09.20.05

No Brasil, a vegetação natural da Amazônia, Cerrado e Pantanal têm grande importância quanto à emissão de compostos orgânicos voláteis biogênicos, principalmente o isopreno, com conhecimento abundante para a Amazônia, mas com informações ainda pouco conhecidas para Cerrado e Pantanal, requerendo esforços para estimar as emissões de isopreno nessas áreas. Considerando essa carência de informação, esta tese investiga e descreve o comportamento das concentrações de isopreno em diferentes formações vegetais brasileiras. Para tanto, foram realizadas incursões a campo na Amazônia e Pantanal, com coleta de amostras de ar para quantificação da concentração de isopreno e dados ambientais para cada bioma. A partir dos dados obtidos foram realizadas simulações das emissões de isopreno utilizando o modelo MEGAN, versão beta 2.1, além de um estudo explorando fluxos futuros de emissão de isopreno para as áreas de estudo. Ao estudar a razão de mistura do isopreno, foi possível identificar que a razão de mistura no Pantanal é menor que na Amazônia (9,19 ± 4,73 ppb) durante a época seca. Isso foi atribuído não somente à importância do tipo de vegetação, mas também às condições ambientais locais, que podem ter influenciado os mecanismos de produção do isopreno. No caso do Pantanal ainda foi identificada uma diferença estatisticamente significativa entre as campanhas realizadas em 2016 (2,17 ± 0,61 ppb) e 2017 (0.60 ± 0,27 ppb), o que pode ter ocorrido devido ao impacto do grande número de queimadas registradas em 2017. Ao comparar as emissões estimadas de isopreno nos três biomas para o período analisado, a Amazônia desponta como o bioma cujo fluxo de isopreno é maior, seguido por Pantanal e Cerrado, tanto para as estimativas geradas pelo MEGAN (9,39, 4,08 e 2,50 mg m-2 h-1, respectivamente), quanto as derivadas pela coluna de formaldeído (2,45, 1,66 e 0,69 mg m-2 h-1, respectivamente). Apesar de superestimar as emissões, o modelo MEGAN representou de maneira muito satisfatória a sazonalidade nos fluxos de isopreno para os biomas estudados. Quando se comparam as emissões médias anuais de isopreno estimadas pelo MEGAN em termos de contribuição por biomas, por conta da sua extensão, o Pantanal apresenta a menor contribuição. Amazônia, Cerrado e Pantanal contribuem, respectivamente, com 334,15, 42,76 e 5,26 Tg isopreno ano-1. As simulações das emissões de isopreno frente a um possível cenário de mudança no clima também apontaram para uma redução em aproximadamente 10 % nas emissões, já que o aumento da concentração do CO2 atmosférico exerce um efeito inibidor das emissões, sobrepondo-se ao estímulo fornecido pelo aumento da temperatura.