Probabilistic methods for seasonal forecasting in a changing climate: Cox-type regression models.

For climate risk management, cumulative distribution functions (CDFs) are an important source of information. They are ideally suited to compare probabilistic forecasts of primary (e.g. rainfall) or secondary data (e.g. crop yields). Summarised as CDFs, such forecasts allow an easy quantitative assessment of possible, alternative actions. Although the degree of uncertainty associated with CDF estimation could influence decisions, such information is rarely provided. Hence, we propose Cox-type regression models (CRMs) as a statistical framework for making inferences on CDFs in climate science. CRMs were designed for modelling probability distributions rather than just mean or median values. This makes the approach appealing for risk assessments where probabilities of extremes are often more informative than central tendency measures. CRMs are semi-parametric approaches originally designed for modelling risks arising from time-to-event data. Here we extend this original concept beyond time-dependent measures to other variables of interest. We also provide tools for estimating CDFs and surrounding uncertainty envelopes from empirical data. These statistical techniques intrinsically account for non-stationarities in time series that might be the result of climate change. This feature makes CRMs attractive candidates to investigate the feasibility of developing rigorous global circulation model (GCM)-CRM interfaces for provision of user-relevant forecasts. To demonstrate the applicability of CRMs, we present two examples for El Ni ? no/Southern Oscillation (ENSO)-based forecasts: the onset date of the wet season (Cairns, Australia) and total wet season rainfall (Quixeramobim, Brazil). This study emphasises the methodological aspects of CRMs rather than discussing merits or limitations of the ENSO-based predictors.

Produção e degradação da serrapilheira de espécies lenhosas da caatinga e sua contribuição na recuperação de áreas degradadas.

Resumo: O entendimento do fluxo de produção e do aporte de nutrientes via decomposição da serrapilheira e as interações do processo com parâmetros edáficos e ciclagem de nutrientes de espécies nativas da Caatinga têm sido pouco estudados. O conhecimento sobre ciclagem de nutrientes em florestas manejadas também permite inferências sobre as espécies com maior capacidade de reciclagem de nutrientes e seu potencial para recuperação de áreas degradadas. Objetivou-se com isso avaliar a produção e a degradação da serrapilheira de oito espécies lenhosas da Caatinga e mensurar os efeitos de sua aplicação sobre a fertilidade do solo e sobre a produção de sorgo em solo degradado. Para isso realizou-se três ensaios: para o ensaio I quantificou-se a produção de serrapilheira em um delineamento inteiramente casualizado com 6 repetições, por meio da instalação de coletores sob a projeção da copa das espécies (tratamentos): mofumbo, sabiá, jurema-preta, jucá, catingueira, pereiro, pau-branco e marmeleiro, sendo o material coletado mensalmente; foram quantificadas a produção das frações folhas, caule, material reprodutivo, miscelânea e total, bem como o aporte de nutrientes no período chuvoso e seco. Para o ensaio II avaliou-se a taxa de degradação da fração folhas de cada espécie citada por meio da utilização de litter bags, em delineamento inteiramente casualizado com 4 repetições, as coletas foram aos 0, 30, 60, 90, 120 e 150 dias, em seguida quantificou-se os macro e micronutrientes, celulose, lignina e carbono em cada tempo de amostragem. Para o ensaio III, realizou-se experimento em casa de vegetação para mensurar os efeitos da aplicação dos resíduos da serrapilheira das mesmas espécies mencionadas nos ensaios anteriores (I e II) sobre a fertilidade do solo e a produção de sorgo em solo degradado, neste experimento adotou-se o delineamento em blocos casualizados com 5 tratamentos e 5 repetições, sendo avaliadas doses equivalentes a: 0, 15, 30, 60 e 120 kg ha-1 de N dos resíduos de cada espécie e um tratamento adicional com adubação mineral, totalizando 30 unidades experimentais para cada espécie. As variáveis mensuradas foram biométricas, biomassa, teor relativo de clorofila e nitrogênio total, além de análises de fertilidade do solo. Com a análise dos dados verificou-se que a época de maior produção de serrapilheira ocorreu no final do período chuvoso para o início do período seco. A espécie jucá apresentou maior produção de serrapilheira, comparado às outras espécies. O nutriente cálcio apresentou maior acúmulo na serrapilheira para as espécies mofumbo, sabiá, catingueira, pereiro e marmeleiro e o nitrogênio foi superior para as espécies jurema-preta, jucá e pau-branco. Para todas as espécies avaliadas no ensaio de degradação houve redução significativa na sua biomassa em relação ao tempo zero, apresentando a seguinte ordem de velocidade de decomposição: jurema-preta > catingueira > pau-branco > jucá > marmeleiro > mofumbo > pereiro > sabiá. No ensaio de fertilização com os resíduos verificou-se que o marmeleiro promoveu efeitos negativos no solo, como acidificação. Porém, a aplicação dos resíduos da espécie pau-branco foi a que promoveu aumento nos valores de K, SB e CEC do solo e na produção do sorgo os resíduos de jurema-preta e pau-branco foram as que promoveram aumento na massa seca das plantas. Enquanto a adubação mineral proporcionou aumento na produção de massa seca do sorgo, demonstrando que a associação entre adubo mineral e o uso da serrapilheira de espécies da Caatinga pode ser uma opção viável para acelerar a recuperação de solos degradados. Abstract: The understanding of the production flow and nutrient supply via decomposition of litter and process interactions with edaphic parameters and nutrient cycling of native species of the Caatinga has been little studied. The knowledge of nutrient cycling in managed forests also allow inferences about species with capacity greater nutrient recycling capacity and its potential for recovery of degraded areas. This study aimed to evaluate the production and litter degradation 8 woody species of Caatinga and measure the effects of its application on soil fertility and production of sorghum in degraded soil. To this was carried out three tests: for the test I quantified the production of litter in a completely randomized design with 6 replications, by installing collectors under the canopy projection in the species (treatments): mofumbo, sabiá, jurema-preta, jucá, catingueira, pereiro, pau-branco and marmeleiro for each species, and the material collected monthly, were quantified the production of fractions leaves, stem, reproductive material, miscellany and total nutrient intake in the rainy and dry season. For II test evaluated the degradation rate of the fraction leaves through the use of litter bags, in a completely randomized design with 4 replications, the collected was 0, 30, 60, 90, 120 and 150 days and quantitated nutrients, cellulose, lignin and carbon at each evaluation time. For the III test, there was the experiment in a greenhouse to measure the effects of the application of litter waste of the same species of previous tests (I and II) on soil fertility and production of sorghum in degraded soil, was adopted the randomized block design with 5 treatments and 5 replications and evaluated doses equivalent to: 0, 15, 30, 60 and 120 kg ha-1 N of waste each species and an additional treatment with mineral fertilizer, totaling 30 experimental units for each species. Biometric analysis and biomass, relative chlorophyll content and total nitrogen were proceeded. In addition to soil fertility analysis. With the data analysis it was found that the time of greatest litterfall occurred at the end of the rainy season to the beginning of the dry season. The jucá species showed higher production compared to other species. The nutrient calcium had higher accumulation for the species mofumbo, sabiá, catingueira, pereiro and marmeleiro and nitrogen was higher for species jurema-preta, jucá and pau-branco. All species evaluated in degradation test had a significant reduction in biomass over time zero. They presented the following order of decomposition rate: jurema-preta > catingueira > pau-branco > jucá > marmeleiro > mofumbo > pereiro > sabiá. For fertility test it was found that marmeleiro promoted negative effects on soil, such as acidification. However, pau-branco was the specie that promoted further improvements in the K values, SB and CEC to the soil and for the production of sorghum, the waste jurema-preta and pau-branco promoted increase in dry matter plants. While the mineral fertilization provided an increase in dry matter production of sorghum, demonstrating that the combination of mineral fertilizer and the use of litter of Caatinga species may be a viable option to speed up the recovery of degraded soils.