Estudo da dinâmica da vegetação na América do Sul: mudanças de longo prazo, efeitos antrópicos e controles climáticos - Araujo, Alex Sandro Alves de (2023)
O sistema climático e a vegetação interagem em diversas escalas temporais e espaciais. A vegetação responde às condições climáticas, ao mesmo tempo modulando as trocas de momento, energia, umidade e carbono com a atmosfera, regulando o clima. As mudanças antrópicas do clima e de uso do solo estão influenciando significativamente a atmosfera e a biosfera, mas também tem modificado os mecanismos de interação, complexos e não lineares, que são parcialmente conhecidos. Neste contexto, torna-se importante determinar as relações subjacentes entre clima e vegetação, pois elas têm implicações para as projeções climáticas e para a adaptação às mudanças já em curso. Este trabalho contribui para a compreensão das interações entre clima e vegetação na América do Sul, incluindo efeitos antrópicos na vegetação. Um diferencial é a adoção de uma abordagem de grandes dados, cruzando informações de modelos do sistema terrestre, sensoriamento remoto e reanálises climáticas. Utilizamos o ndice de vegetação de diferença normalizada para representar a vegetação, e precipitação, temperatura, radiação solar, cobertura de nuvens, umidade do solo, e défice de pressão de vapor para representar o clima. Também consideramos as classificações climáticas de Köppen-Geiger e a distribuição dos biomas terrestres em escala continental. A metodologia é baseada em estatstica multivariada, teoria da informação, aprendizado de máquina supervisionado e não supervisionado, com interpretabilidade dos modelos treinados. Primeiro, analisamos os pontos de quebra e as tendências de longo prazo da vegetação. A Caatinga exibiu quebra significativa no ano de 2012, em uma seca sem pre- cedentes que afetou a vegetação negativamente até pelo menos 2015. Na Argentina, a vegetação sofreu perdas significativas depois em 2008, associada à diminuição das chuvas daquele ano. Muitos pontos de quebra foram associados à atividade agropecuária, intensificada a partir do ano 2001. As tendências de longo prazo mostraram que o Sudeste Brasileiro apresentou as mai- ores taxas de esverdeamento, principalmente em São Paulo, associado com a expansão acelerada da cana-de-açúcar entre 2003 e 2008, e em Minas Gerais, associada a culturas de café. Também analisamos os modos de variabilidade espaço-temporal e os agrupamentos das séries temporais do ndice de vegetação. Muito da variabilidade da vegetação está associada à precipitação do mês anterior, com exceção de grandes partes da Amazônia, que exibem padrões anticorrelacionados com a precipitação. Encontramos 8 agrupamentos principais que refletem os padrões temporais caractersticos do ndice de vegetação, e esses agrupamentos puderam ser associados a biomas terrestres e regiões que passaram por desmatamento nas últimas décadas. De modo geral, esses agrupamentos mostraram concordância elevada com as classificações climáticas, como esperado pelo levantamento da literatura. Por fim, investigamos a sensibilidade da vegetação às variáveis climáticas e de superfcie. O cálculo da sensibilidade foi realizado de forma a isolar os efeitos de cada variável climática na vegetação. Assim conseguimos quantificar as influências de curto prazo do clima na vegetação. As variáveis de umidade do solo superficial e cobertura de nuvens exerceram as maiores influências na vegetação em quase todo continente, seguido pelo défice de pressão de vapor do mês anterior. As regiões mais úmidas da Amazônia demonstraram aumento da atividade vegetativa quando o ar do mês corrente está mais seco do que o normal. Os resultados mostram que a abordagem de grandes volumes de dados pode ser uma grande aliada na tarefa desafiadora de se modelar as interações entre clima e vegetação levando em conta as influências antrópicas.