Modelagem da produtividade primária bruta na Amazônia

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Fabrício Brito Silva
• Orientador(a): Yosio Edemir Shimabukuro, Luiz Eduardo Oliveira Cruz Aragão
• Banca de defesa: Diógenes Salas Alves, Humberto Ribeiro da Rocha, Marcos Heil Costa
• 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 Sensoriamento Remoto
• País: BR
• Resumo em Inglês: Gross Primary Production (GPP) is an important property of forest ecosystems because this is the process in which plants capture carbon dioxide from the atmosphere and make it available to forest ecophysiological process. The Amazon is a strategic region on Earth, explaining 14\% of the global Net Primary Production (NPP) and 66\% of the global NPP seasonal variation in the last decade. Environmental variables that drive GPP are spatially distributed in gradients across the Amazon. Therefore the objective of this study was to understand how interactions among environmental variables, driving GPP, occur. For this, the Aggregate Canopy Model (ACM) was used to estimate the GPP and Remote Sensing (RS) data and global climatic database was used to extrapolate the model to the whole Amazon biome. GPP was studied based on a monthly time series composed by eight years of data. GPP was evaluated at different spatio-temporal scales, including monthly and annual whole basin GPP, as well as monthly GPP regionalized by phenological clusters in the biome. Considering the biome as a whole, the annual total GPP ranged from 6.68 to 7.34 Pg C yr$^{-1}$, with a mean of 6.93 ($\pm$ 0.18) Pg C yr$^{-1}$, strongly correlated with radiation and precipitation. At this scale, solar radiation was positively correlated with precipitation. At the monthly time scale, biome GPP, showed a seasonality controlled by solar radiation with the peak of maximum value centered in the dry period. GPP showed higher values in the northwest, north-central and south-central coast of Suriname. The lowest values of GPP occurred in southwest regions, the Guyana Basin, on the edge of the northern and the eastern extreme, as well as in the savannas of Venezuela, Bolivia and Roraima and pre-Andean region. Considering vegetation structural gradients, GPP showed lower values in regions of high biomass, basal area, growth rate and nutrient cycling. Greatest values occurred in less fertile regions with higher litter production, greater climatic seasonality and greater length of the dry period, as well as in regions dominated by legumes. These results suggest that GPP patterns are associated to largest investment in leaf mass in less fertile regions, where growth rates are lower, which favors the retention of nutrients in the canopy. This mechanism may have favored the adaptation of this vigorous vegetation in less fertile areas, which are heavily affected by seasonal climate. GPP showed a maximum peak value in a spatially varying cycle counter- clockwise. The range of variation of monthly GPP occurs in a southwest- northeast gradient, where the Northeast is more dynamic than the southeastern part of the biome. Maximum GPP occurs in August in the north central part, in October in the northwest, in September in the northeast and in January in the northwest. These results of this study suggest also a high spatial variability of phenological development and atmospheric carbon sequestration. This variability clearly followed environmental gradients, which are potentially linked to long-term adaptation of Amazonian forests to the environmental diversity, at the biome scale.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2013/06.20.13.35

A Produtividade Primária Bruta (PPB) é considerada uma propriedade fundamental dos ecossistemas florestais por sequestrar o carbono atmosférico e disponibilizar aos processos metabólicos ecofisiológicos. A Amazônia é uma região estratégica no Planeta. Representa 14\% da Produtividade Primária Líquida (PPL) global e na última década foi responsável por 66\% da variação da PPL global. As variáveis ambientais que controlam a PPB estão distribuídas espacialmente na Amazônia ao longo de gradientes e entender como ocorre essa integração foi o objetivo do presente estudo. Nesse sentido, um Modelo Agregado de Dossel (ACM) foi utilizado para estimar a PPB e dados de sensoriamento remoto e de uma base global de dados climáticos (GLDAS) permitiram a espacialização da PPB na Amazônia. A PPB foi estudada ao longo de uma série histórica composta por oito anos de dados mensais. A PPB foi avaliada em diferentes escalas espaço-temporais, desde a PPB total anual e mensal do bioma como um todo, até a PPB total mensal regionalizada por padrões espaciais fenológicos mapeados no bioma. Considerando o bioma como um todo, a PPB total anual variou entre 6,68 a 7,34 Pg C ano$^{-1}$, com média igual a 6,93 ($\pm$ 0,18) Pg C ano$^{-1}$, sendo fortemente correlacionada à radiação e precipitação. Nessa escala, a radiação solar apresentou correlação positiva com a precipitação. Em escala temporal mensal, a PPB do bioma como um todo apresentou a sazonalidade controlada pela radiação solar, com picos de máximo valor no período seco. Em magnitude, a PPB apresentou maiores valores nas regiões noroeste, centro-norte, centro-sul e na costa do Suriname. Os menores valores de PBB ocorreram nas regiões sudoeste, no maciço das Guianas, na borda da região norte e no extremo leste, assim como, nas savanas da Venezuela, Roraima e Bolívia e na região pré-andina. Considerando os gradientes estruturais da vegetação, a PPB apresentou menores valores em regiões de alta biomassa, área basal, taxa de crescimento e ciclagem de nutrientes. Maiores valores de PPB ocorreram em regiões de maior produção de liteira, maior sazonalidade climática e maior comprimento do período seco, assim como, em regiões onde predominam as leguminosas. A PPB apresentou o pico de máximo valor variando espacialmente em um ciclo anti-horário. A amplitude de variação mensal da PPB ocorre em um gradiente no sentido sudoeste-nordeste, onde a região nordeste é mais dinâmica do que a região sudeste da Amazônia. A PPB máxima ocorre em agosto na parte centro-norte, em outubro no extremo noroeste, em setembro na região nordeste e em janeiro no extremo noroeste. Os resultados obtidos neste trabalho sugerem uma alta variabilidade espacial tanto no desenvolvimento fenológico quanto no sequestro de carbono atmosférico. Essa variabilidade seguiu gradientes de variáveis ambientais no sentido de proporcionar a melhor adaptação da vegetação florestal à diversidade do ambiente, em escala de bioma.