Evolution and challenges of dynamic global vegetation models for some aspects of plant physiology and elevated atmospheric CO2.

Dynamic global vegetation models (DGVMs) simulate surface processes such as the transfer of energy, water, CO2, and momentum between the terrestrial surface and the atmosphere, biogeochemical cycles, carbon assimilation by vegetation, phenology, and land use change in scenarios of varying atmospheric CO2 concentrations. DGVMs increase the complexity and the Earth system representation when they are coupled with atmospheric global circulation models (AGCMs) or climate models. However, plant physiological processes are still a major source of uncertainty in DGVMs. The maximum velocity of carboxylation (Vcmax), for example, has a direct impact over productivity in the models. This parameter is often underestimated or imprecisely defined for the various plant functional types (PFTs) and ecosystems. Vcmax is directly related to photosynthesis acclimation (loss of response to elevated CO2), a widely known phenomenon that usually occurs when plants are subjected to elevated atmospheric CO2 and might affect productivity estimation in DGVMs. Despite this, current models have improved substantially, compared to earlier models which had a rudimentary and very simple representation of vegetation?atmosphere interactions. In this paper, we describe this evolution through generations of models and the main events that contributed to their improvements until the current state-of-the-art class of models. Also, we describe some main challenges for further improvements to DGVMs.

Avaliação espaço-temporal da relação entre o estado trófico do reservatório de Barra Bonita (SP) e o potencial poluidor de sua bacia hidrográfica.

Esta pesquisa foi proposta devido ao processo de acelerada degradação da qualidade da água em regiões bastante populosas, o qual resulta, em grande parte, do uso e ocupação da terra inadequados. Assim sendo, este objetiva avaliar a relação entre o estado trófico do reservatório de Barra Bonita (SP) e o potencial poluidor da bacia hidrográfica de contribuição no espaço e no tempo. A determinação do estado trófico do reservatório de Barra Bonita baseou-se em amostras coletados em 30 estações distribuídas homogeneamente na superfície do lago em duas datas: 1990 e 2002. Com base nessas amostras foram determinados os parâmetros necessários à aplicação do Índice de Estado Trófico (IET), cujos resultados foram espacializados utilizando-se o ArcView 3.2 da ESRI. Para determinar o potencial poluidor da bacia foram obtidas imagens do satélite Landsat referentes também à 1990 e 2002. Essas imagens foram submetidas a classificação (dizer o tipo) de modo a se obter mapas de uso e cobertura da terra. Foram também obtidos dados sobre o crescimento populacional da bacia e dados para o cálculo da carga de nitrogênio e fósforo lançada pela população, via esgoto sanitário, nos corpos hídricos da bacia. Os resultados mostraram que ocorreu um incremento significativo do nível trófico da água, entre 1990 e 2002 de forma diferenciada para cada compartimento do reservatório em questão. A degradação da qualidade da água, expressa pelo nível trófico foi muito mais intensa no braço do rio Tietê, cujos pontos apresentaram como eutróficos tanto em 1990 como para 2002 devido à contribuição de fontes de poluição da cidade de São Paulo. A avaliação integrada dos sistemas aquático e terrestre, no espaço e no tempo, permitiu concluir que a degradação da qualidade da água possui forte relação com as alterações no uso e cobertura da terra e com o aumento populacional, traduzidos em fontes difusas e pontuais de poluição e que estas alterações podem ser detectadas aplicando-se geotecnologias. Outro aspecto relevante dos resultados foi o de verificar que o potencial poluidor da bacia hidrográfica não é espacialmente homogêneo, e que portanto, as medidas de controle de poluição precisam ser focadas nas áreas mais críticas, onde a degradação é mais intensa.

Avaliação da dinâmica do uso e cobertura da terra na bacia hidrográfica de contribuição para o reservatório de Barra Bonita - SP.

A interferência antrópica no ambiente ocorre de forma muito dinâmica e para acompanhá-la é preciso dispor de tecnologias eficientes, dentre as quais se destaca o sensoriamento remoto. Neste sentido, o presente estudo teve como propósito avaliar a dinâmica do uso e cobertura da terra na bacia hidrográfica de contribuição para o reservatório de Barra Bonita com aproximadamente 19.164,43 km2, situada no interior do Estado de São Paulo, mais especificamente, entre as coordenadas geográficas 21° 54? 20?? e 23° 57? 26?? Sul e 46° 39? 27?? e 48° 34? 52?? Oeste. Para tal foram utilizadas imagens dos sensores TM - Landsat 5 e ETM+ - Landsat7 referentes à 1990 e 2002, respectivamente. Estas imagens foram processadas utilizando o Spring 3.6 e aplicando uma classificação supervisionada. O classificador utilizado foi do tipo por regiões, sendo o método denominado Bhattacharya Distance com um limiar de aceitação de 90%. Desta forma foram obtidos os mapas de uso e cobertura da terra para 1990 e 2002, a partir dos quais foi possível calcular a área para 11 classes de uso e cobertura da terra e verificar as alterações ocorridas ao longo deste período. Utilizando o banco de dados SIDRA do IBGE foi possível obter dados de Produtividade Agrícola Municipal (PAM), de área plantada (em hectares), para culturas permanentes e temporárias da bacia em estudo, para os anos de 1990 a 2002. Os resultados desta fase foram importantes para confirmar as tendências observadas nos mapas de uso e cobertura da terra, obtidos em fase anterior. Neste trabalho foi possível identificar ainda locais próximos ao reservatório de Barra Bonita onde o uso inadequado da terra torna-se fonte de poluição difusa dos afluentes do reservatório de Barra Bonita. Estes locais foram georreferenciados em campo, fotografados e identificados no mosaico de imagens de 2002, fortalecendo a discussão dos resultados obtidos. Os resultados mostram que se trata de uma bacia bastante antropizada, onde medidas de planejamento devem ser tomadas no sentido de mitigar o processo de degradação ambiental.

MODELAGEM DO RELEVO DA ZONA COSTEIRA OCIDENTAL DO ESTADO DO MARANHÃO, BRASIL

A geração e utilização de Modelo Digital de Terreno, integrados a Sistemas de Informações Geográficas (SIG’S), são ferramentas extremamente úteis na caracterização morfológica de uma determinada área. As condições geográficas do segmento do Litoral Ocidental Maranhense denunciam o alto grau de vulnerabilidade da paisagem em função da intensa dinâmica imposta pela ocupação humana atual na área, seja através de práticas agrícolas mal elaboradas seja pela degradação ambiental, em especial dos manguezais. Este trabalho tem por objetivo à geração e análise de modelos tridimensionais, da área costeira ocidental do Maranhão com base em cartas planialtimétricas e dados de sensoriamento remoto, para a caracterização morfológica do relevo, possibilitando a análise temporal dos processos de erosão e sedimentação nesta região. A metodologia utilizada foi baseada no tratamento de dados do Radar Interferométrico da SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission). Para a realização do trabalho foram desenvolvidos os procedimentos metodológicos: levantamento e análise da bibliografia, utilização de softwares de tratamentos de dados de topografia para geração dos modelos, análise dos modelos e validação a partir do conhecimento da área. Os resultados evidenciaram feições características do relevo, auxiliando nas atividades de planejamento e monitoramento ambiental.

Canopy-scale biophysical controls of transpiration and evaporation in the Amazon Basin.

Canopy and aerodynamic conductances (gC and gA) are two of the key land surface biophysical variables that control the land surface response of land surface schemes in climate models. Their representation is crucial for predicting transpiration (λET) and evaporation (λEE) flux components of the terrestrial latent heat flux (λE), which has important implications for global climate change and water resource management. By physical integration of radiometric surface temperature (TR) into an integrated framework of the Penman?Monteith and Shuttleworth?Wallace models, we present a novel approach to directly quantify the canopy-scale biophysical controls on λET and λEE over multiple plant functional types (PFTs) in the Amazon Basin. Combining data from six LBA (Large-scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazonia) eddy covariance tower sites and a TR-driven physically based modeling approach, we identified the canopy-scale feedback-response mechanism between gC, λET, and atmospheric vapor pressure deficit (DA), without using any leaf-scale empirical parameterizations for the modeling. The TR-based model shows minor biophysical control on λET during the wet (rainy) seasons where λET becomes predominantly radiation driven and net radiation (RN) determines 75 to 80 % of the variances of λET. However, biophysical control on λET is dramatically increased during the dry seasons, and particularly the 2005 drought year, explaining 50 to 65 % of the variances of λET, and indicates λET to be substantially soil moisture driven during the rainfall deficit phase. Despite substantial differences in gA between forests and pastures, very similar canopy?atmosphere "coupling" was found in these two biomes due to soil moisture-induced decrease in gC in the pasture. This revealed the pragmatic aspect of the TR-driven model behavior that exhibits a high sensitivity of gC to per unit change in wetness as opposed to gA that is marginally sensitive to surface wetness variability. Our results reveal the occurrence of a significant hysteresis between λET and gC during the dry season for the pasture sites, which is attributed to relatively low soil water availability as compared to the rainforests, likely due to differences in rooting depth between the two systems. Evaporation was significantly influenced by gA for all the PFTs and across all wetness conditions. Our analytical framework logically captures the responses of gC and gA to changes in atmospheric radiation, DA, and surface radiometric temperature, and thus appears to be promising for the improvement of existing land?surface?atmosphere exchange parameterizations across a range of spatial scales.

Cenários climáticos futuros para o Brasil.

2008

Perda na colheita do milho: quando a catação compensa?

Estudo feito pela Faculdade de Tecnologia (FATEC) de Pompeia-SP estimou perdas na colheita mecânica do milho de alta tecnologia em até 12 sacas por hectare. A maior parte desta quantidade ocorria na forma de espigas inteiras, e não de grãos soltos. Nosso objetivo foi identificar em que situação o procedimento da catação - recuperação manual das espigas perdidas durante a colheita mecanizada - é lucrativo ou não para o produtor.