Patterns of water and heat flux across a biome gradient from tropical forest to savanna in Brazil

We investigated the seasonal patterns of water vapor and sensible heat flux along a tropical biome gradient from forest to savanna. We analyzed data from a network of flux towers in Brazil that were operated within the Large-Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazonia (LBA). These tower sites included tropical humid and semideciduous forest, transitional forest, floodplain (with physiognomies of cerrado), and cerrado sensu stricto. The mean annual sensible heat flux at all sites ranged from 20 to 38 Wm(-2), and was generally reduced in the wet season and increased in the late dry season, coincident with seasonal variations of net radiation and soil moisture. The sites were easily divisible into two functional groups based on the seasonality of evaporation: tropical forest and savanna. At sites with an annual precipitation above 1900 mm and a dry season length less than 4 months (Manaus, Santarem and Rondonia), evaporation rates increased in the dry season, coincident with increased radiation. Evaporation rates were as high as 4.0 mm d(-1) in these evergreen or semidecidous forests. In contrast, ecosystems with precipitation less than 1700 mm and a longer dry season (Mato Grosso, Tocantins and Sao Paulo) showed clear evidence of reduced evaporation in the dry season. Evaporation rates were as low as 2.5 mm d(-1) in the transitional forests and 1 mm d(-1) in the cerrado. The controls on evapotranspiration seasonality changed along the biome gradient, with evaporative demand (especially net radiation) playing a more important role in the wetter forests, and soil moisture playing a more important role in the drier savannah sites.

Aerosol inorganic composition at a tropical site: Discrepancies between filter-based sampling and a semi-continuous method

The concentrations of the water-soluble inorganic aerosol species, ammonium (NH4+), nitrate (NO3-), chloride (Cl-), and sulfate (SO42-), were measured from September to November 2002 at a pasture site in the Amazon Basin (Rondnia, Brazil) (LBA-SMOCC). Measurements were conducted using a semi-continuous technique (Wet-annular denuder/Steam-Jet Aerosol Collector: WAD/SJAC) and three integrating filter-based methods, namely (1) a denuder-filter pack (DFP: Teflon and impregnated Whatman filters), (2) a stacked-filter unit (SFU: polycarbonate filters), and (3) a High Volume dichotomous sampler (HiVol: quartz fiber filters). Measurements covered the late dry season (biomass burning), a transition period, and the onset of the wet season (clean conditions). Analyses of the particles collected on filters were performed using ion chromatography (IC) and Particle-Induced X-ray Emission spectrometry (PIXE). Season-dependent discrepancies were observed between the WAD/SJAC system and the filter-based samplers. During the dry season, when PM2.5 (D-p <= 2.5 mu m) concentrations were similar to 100 mu g m(-3), aerosol NH4+ and SO42- measured by the filter-based samplers were on average two times higher than those determined by the WAD/SJAC. Concentrations of aerosol NO3- and Cl- measured with the HiVol during daytime, and with the DFP during day- and nighttime also exceeded those of the WAD/SJAC by a factor of two. In contrast, aerosol NO3- and Cl- measured with the SFU during the dry season were nearly two times lower than those measured by the WAD/SJAC. These differences declined markedly during the transition period and towards the cleaner conditions during the onset of the wet season (PM2.5 similar to 5 mu g m(-3)); when filter-based samplers measured on average 40-90% less than the WAD/SJAC. The differences were not due to consistent systematic biases of the analytical techniques, but were apparently a result of prevailing environmental conditions and different sampling procedures. For the transition period and wet season, the significance of our results is reduced by a low number of data points. We argue that the observed differences are mainly attributable to (a) positive and negative filter sampling artifacts, (b) presence of organic compounds and organosulfates on filter substrates, and (c) a SJAC sampling efficiency of less than 100%.

O exame direto do lavado broncoalveolar para o diagnóstico precoce de pneumonia nosocomial : um modelo experimental em ratos

A pneumonia nosocomial é a principal causa de infecção nosocomial em unidades de tratamento intensivo e possui alta morbi/mortalidade. A incidência cumulativa varia, conforme os autores, entre limites amplos desde 8% até 51%, dependendo do tipo de paciente e do uso de instrumentação das vias respiratórias. Nos casos específicos das pneumonias de má resolução e da pneumonia associada à ventilação mecânica, o diagnóstico é problemático devido à ausência de uma padronização definitiva, decorrente não só da grande variabilidade fisiopatológica como também da pouca acurácia dos critérios clínicos, microbiológicos e radiológicos. Estes fatos ensejaram a utilização progressiva de técnicas invasivas sofisticadas para coleta de amostras respiratórias endobrônquicas. Entretanto, a validação dessas técnicas para uso sistemático depende ainda de estudos que avaliem não só o seu custo/benefício em cenários clínicos diversos como também a comparação de seu desempenho para o diagnóstico com um padrão-ouro histopatológico. Além disso, o rendimento das técnicas invasivas é freqüentemente limitado quando são aplicadas em pacientes sob antibioticoterapia, que constituem a maioria dos casos em unidades de cuidados intensivos. A otimização desses testes, discutindo suas indicações e avaliando sua capacidade técnica para a confirmação ou exclusão de pneumonia, é justificada pela necessidade da instituição precoce e correta do tratamento, pois disto resulta menor mortalidade, redução de custos e permanência no hospital. Entre os testes que podem auxiliar no diagnóstico encontra-se o exame direto do lavado broncoalveolar, que proporciona resultados precoces e úteis para a tomada de decisão, mas não suficientemente testados em diferentes situações clínicas ou experimentais. Com o objetivo de avaliar o rendimento diagnóstico do exame direto precoce e das culturas quantitativas obtido por lavado broncoalveolar, estudou-se sua utilização em um modelo experimental de pneumonia provocada através de inoculação bacteriana intrabrônquica em ratos. O estudo comparou a acurácia do exame direto e dos exames culturais em três grupos de animais: Grupo A com pneumonia pneumocócica (37 animais); Grupo P com pneumonia por P. aeruginosa (26 animais) e Grupo B controle (10 animais), utilizando a histopatologia dos pulmões como teste de referência para o diagnóstico. Os Grupos A e P foram ainda randomizados em dois subgrupos cada, para tratamento ou não com antibióticos, usando penicilina no grupo pneumococo e amicacina no grupo Pseudomonas. Como resultado, observou-se que nos animais com pneumonia e ausência de antibióticos a pesquisa de bactéria fagocitada (BIC) no exame direto mostrou um rendimento elevado para o diagnóstico, sendo superior ao das culturas quantitativas. No grupo com pneumonia pneumocócica a BIC mostrou: S:94,4% a 100%, E:100%, VPP:100% e VPN:100%; e as culturas quantitativas mostraram: S:77,8%, E:100%, VPP:100%, VPN:40%. Nos com pneumonia por Pseudomonas a BIC obteve: S: 69%, E:100%; VPP:100% e VPN:71,4%); e as culturas quantitativas mostraram valores muito baixos: S:28,6%, E:100%, VPP:100% e VPN:50%). Nos animais com pneumonia pneumocócica sob tratamento antibiótico havia uma queda acentuada de sensibilidade das culturas quantitativas (S:21%) e, em menor grau da BIC (S:57,9%), mas sem perda da especificidade de ambos os exames. Ao contrário, nos animais com pneumonias por Pseudomonas sob tratamento não havia alteração no rendimento dos dois exames, cujos resultados foram semelhantes aos dos animais sem tratamento. Não havia diferenças de leitura da BIC para o diagnóstico, contando a sua positividade em macrófagos ou em neutrófilos infectados. A avaliação global dos casos estudados, reunindo todos os grupos (tratados e não-tratados) em ambos os modelos de pneumonia, mostrou que a acurácia do exame direto, representado pela pesquisa da BIC, foi superior (66%) ao das culturas quantitativas (53%). As conclusões principais do estudo foram: 1) o exame direto do lavado broncoalveolar (LBA) mostrou-se um teste útil e de alto rendimento para o diagnóstico de pneumonia quando realizado na ausência de antibióticos; 2) o LBA feito na vigência de antibióticos efetivos para a pneumonia perde mais de 50% de sua acurácia, mas não é afetado quando o antibiótico for ineficaz ou houver resistência ao mesmo; 3) a pesquisa de BIC no LBA é um exame de resultado precoce, de alta especificidade e com melhor rendimento do que as culturas quantitativas.

Intercomparison of integrated water vapor estimates from multisensors in the amazonian region

Water vapor is an atmospheric component of major interest in atmospheric science because it affects the energy budget and plays a key role in several atmospheric processes. The Amazonian region is one of the most humid on the planet, and land use change is able to affect the hydrologic cycle in several areas and consequently to generate severe modifications in the global climate. Within this context, accessing the error associated with atmospheric humidity measurement and the validation of the integrated water vapor (IWV) quantification from different techniques is very important in this region. Using data collected during the Radiation, Cloud, and Climate Interactions in Amazonia during the Dry-to-Wet Transition Season (RACCI/DRY-TO-WET), an experiment carried out in southwestern Amazonia in 2002, this paper presents quality analysis of IWV measurements from RS80 radiosondes, a suite of GPS receivers, an Aerosol Robotic Network (AERONET) solar radiometer, and humidity sounding from the Humidity Sounder for Brazil (HSB) aboard the Aqua satellite. When compared to RS80 IWV values, the root-mean-square (RMS) from the AERONET and GPS results are of the order of 2.7 and 3.8 kg m(-2), respectively. The difference generated between IWV from the GPS receiver and RS80 during the daytime was larger than that of the nighttime period because of the combination of the influence of high ionospheric activity during the RACCI experiment and a daytime drier bias from the RS80.

Avaliação de perfis atmosféricos de rádio ocultação GPS do satélite CHAMP sobre a América do Sul

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Convective storm initiation in a moist tropical environment

Radar and satellite data from the Tropical Rainfall Measuring Mission-Large-Scale Biosphere-Atmosphere (TRMM-LBA) project have been examined to determine causes for convective storm initiation in the southwest Amazon region. The locations and times of storm initiation were based on the National Center for Atmospheric Research (NCAR) S-band dual-polarization Doppler radar (S-Pol). Both the radar and the Geostationary Operational Environmental Satellite-8 (GOES-8) visible data were used to identify cold pools produced by convective precipitation. These data along with high-resolution topographic data were used to determine possible convective storm triggering mechanisms. The terrain elevation varied from 100 to 600 m. Tropical forests cover the area with numerous clear-cut areas used for cattle grazing and farming. This paper presents the results from 5 February 1999. A total of 315 storms were initiated within 130 km of the S-Pol radar. This day was classified as a weak monsoon regime where convection developed in response to the diurnal cycle of solar heating. Scattered shallow cumulus during the morning developed into deep convection by early afternoon. Storm initiation began about 1100 LST and peaked around 1500-1600 LST. The causes of storm initiation were classified into four categories. The most common initiation mechanism was caused by forced lifting by a gust front (GF; 36%). Forcing by terrain (>300 m) without any other triggering mechanism accounted for 21% of the initiations and colliding GFs accounted for 16%. For the remaining 27% a triggering mechanism was not identified. Examination of all days during TRMM-LBA showed that this one detailed study day was representative of many days. A conceptual model of storm initiation and evolution is presented. The results of this study should have implications for other locations when synoptic-scale forcing mechanisms are at a minimum. These results should also have implications for very short-period forecasting techniques in any location where terrain, GFs, and colliding boundaries influence storm evolution.

GPS performance in the quantification of integrated water vapor in Amazonian regions

The Amazonian regions are characterized by large space-time variability in the humidity fields due to the intense convective process in those areas associated with the great humidity potential generated by high temperatures. An experiment denominated RACCI/DRY-TO-WET (RAdiation, Cloud, and Climate Interactions in the Amazonia during the DRY-TO-WET Transition Season) was carried out in the Brazilian Amazonian Region in 2002. The IWV values from GPS and other techniques, such as radiosondes, radiometer and humidity sounding satellites were used in this experiment to supply subsidies to evaluate the aerosols influence in the associated processes modifications to seasonality of atmospheric water vapor. Those regions are one of the most humid of the planet, where IWV (Integrated Water Vapor) average values are in the order of 50 kg/m2. As according the literature the IWV quantification using GPS has not been explored in those circumstances, the objective this paper is to present the preliminary results obtained in the evaluation of the GPS performance in Amazonian Regions when comparing with other techniques. The tendency measurement values indicated that the IWV values from GPS tend to be larger than those from radiosondes and smaller than those from radiometer. On the other hand, IWV values from GPS are very close of the average values supplied by radiosondes and radiometer. Due to the great amount of atmospheric water vapor existent in this region, the results obtained in the experiment in percentile terms are quite better than those found in the literature, which are around of 10%.

Estudo da enzima conversora de angiotensina e da endotelina-1 como marcadores de lesão pulmonar em cavalos de trote com hemorragia pulmonar induzida por exercício em esteira de alta velocidade

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Iniciação de tempestades convectivas em um ambiente tropical úmido

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Transpiração em espécie de grande porte na Floresta Nacional de Caxiuanã, Pará

Durante o experimento “O Impacto da Seca Prolongada nos Fluxos de Água e Dióxido de Carbono em uma Floresta Tropical Amazônica” (ESECAFLOR) realizou-se este trabalho. Trata-se de um subprojeto do Experimento de Grande escala da Biosfera-Atmosfera da Amazônia (LBA), localizado na Estação Científica Ferreira Pena, dentro da Floresta Nacional de Caxiuanã, Pará (1o 42’ 30’’ S; 51o 31’45’’ W; 62 m altitude). A região tem floresta bem preservada, com dossel médio de 35 m. As espécies predominantes em terra-firme, são: Eschweilera coriacea (Mata-matá branco), Voucapoua americana (Acapu) e Protium pallidum (Breu Branco). Medidas foram realizadas entre 03 a 16 de dezembro de 2000 e 12 a 25 de janeiro de 2003, objetivandose determinar a transpiração de dois exemplares de Eschweilera coriacea, mediante os efeitos da seca provocada. A área do ESECAFLOR compreende duas parcelas, cada uma com 1 ha, parcela A (controle) e parcela B (exclusão da chuva). Para o fluxo de seiva, o método foi o Balanço de Calor no Tronco, com sistema Sap Flow meter, P4.1; entre os períodos analisados, a transpiração média registrou aumento de 56% na árvore A237 (parcela A) e redução de 68% na árvore B381 (parcela B)

Impactos da redução da pluviometria na biomassa aérea da Floresta Amazônica

Este estudo foi desenvolvido na Floresta Nacional de Caxiuanã, Pará, Brasil, com o objetivo de se analisar os efeitos da redução da precipitação pluvial na biomassa aérea e a mortalidade das árvores na área basal de uma floresta tropical, dentro do Projeto ESECAFLOR (LBA). Utilizaram-se duas parcelas experimentais, cada uma medindo um hectare de floresta tropical, sendo a parcela A submetida às condições normais do clima e a parcela B com exclusão de aproximadamente 90% das chuvas. As análises dos parâmetros de crescimento da floresta apresentadas neste estudo, se referem aos dados mensais obtidos durante o período experimental de 2005 a 2009, nas duas parcelas experimentais. Os resultados desta pesquisa permitem concluir que a redução da precipitação pluvial sobre a floresta afeta significativamente todos os parâmetros de crescimento das árvores, cuja principal evidência é de que o efeito da exclusão de chuva provoca redução da área basal florestal, em especial daquelas com diâmetro a altura de peito maior que 10 cm. Os resultados também indicam que o aumento na taxa de mortalidade das árvores e a consequente perda de biomassa vegetal, são maiores na área com exclusão de chuva que nas florestas submetidas às condições naturais do clima.

Fluxos de calor no dossel vegetativo e infiltração de água no solo, em floresta tropical

Este estudo analisou as variações sazonais e anuais dos fluxos de calor sensível e latente, armazenados pelo dossel vegetativo de floresta tropical úmida, bem como a taxa de infiltração de água no solo em duas parcelas experimentais, uma com exclusáo de chuva e outra submetida às condições reais de precipitação pluvial. Os dados aqui usados foram obtidos do projeto ''Estudo da Seca da Floresta (ESECAFLOR), subprojeto do Experimento de Grande Escala da Biosfera-Atmosfera na Amazônia (LBA), conduzido na reserva florestal de terra firme em Caxiuaná, PA. Os dados de temperatura e umidade relativa do ar foram coletados no perfil da floresta amazônica, em intervalos de 8 m, deSde a superfície até 32 m, durante o ano de 2008, em intervalos horários, para se determinar os fluxos de calor sensível e latente armazenados nos período chuvoso (fevereiro, março e abril) e menos chuvoso (setembro, outubro e novembro). Os resultados indicaram que o fluxo de calor sensível armazenado no dossel da floresta no ano de 2008, foi 167,93 W m-2 e o fluxo de calor latente armazenado foi de 5184,38 W m-2. A taxa de infiltração de água do solo na floresta foi reduzida drasticamente nos primeiros minutos do início do experimento, independentemente das condições de umidade do solo e, em seguida, ela apresentou comportamento quase constante ao longo do tempo.

Inventário da araneofauna (Arachnida, Araneae) de serapilheria na Estação Científica Ferreira Penna, Pará, Brasil

A Estação Científica Ferreira Penna (ECFP), com aproximadamente 33.000 hectares, está localizada na Floresta Nacional de Caxiuanã, Pará. Com o objetivo de implementar um protocolo estruturado de inventario da fauna de aranhas de serapilheira da ECFP, foi obtido um total de 400 amostras concentradas de 1m² de serapilheira, nos períodos chuvoso e seco. As aranhas foram segregadas através da combinação das técnicas de triagem manual e de extratores de Winkler. Estas amostras foram provenientes de cinco parcelas. Três parcelas estão localizadas em mata de terra firme (LBA-EXP, LBA-CON e TF-IMC) e duas em mata de igapó (1G-N e IG-S). Uma das parcelas de terra firme sofre estresse hídrico (LBA-EXP), sendo a chuva excluída do solo por meio de painéis e calhas. Foram coletados 2230 indivíduos (5,6 indivíduos / m², em média), pertencentes a 34 famílias. Sete famílias foram representadas apenas por animais imaturos: Nesticidae, Pisauridae, Gnaphosidae, Mimetidae, Deinopidae, Oxiopidae, Uloboridae. As famílias mais abundantes foram Salticidae, Theridiidae, Ctenidae, Oonopidae e Linyphiidae. Foi obtido um total de 876 indivíduos adultos, atribuídos a 120 espécies ou morfo-espécies, em 27 famílias. As espécies com maior abundância relativa foram Styposis sp.3 (Theridiidae) com 16,55% do total de indivíduos adultos, Pseudanapis sp.1 (Anapidae) com 6,96%, Meioneta sp.1 (Linyphiidae) com 6,39%, Oonopidae sp.1 com 5,59% e Salticidae sp.1 com 4,56%. Para a maioria das análises, foram excluídas 15 espécies consideradas como ocasionais na serapilheira. As curvas de acumulação de espécies observadas para o total de amostras e para cada uma das parcelas não atingiram assíntotas ao final da adição de amostras. Os padrões de abundância e incidência destas espécies indicam a existência de uma riqueza real de 123 a 184 espécies. As maiores estimativas de riqueza em espécies foram encontradas na parcela LBA-EXP (75 - 110 espécies). As menores estimativas foram observadas em IG-N (25 - 59 espécies). Apesar da riqueza em espécies e a abundância de aranhas ter sido maior na parcela LBA-EXP, a diversidade foi maior nas parcelas LBA-CON e TF-IMC. A diversidade no igapó foi mais baixa do que na terra firme. A composição de espécies diferiu entre os ambientes de terra firme e igapó, de acordo com coeficientes de similaridade e complementaridade percentual. A abundância e a riqueza de espécies de aranhas de serapilheira aumentam no período seco e diminuem com o aumento da umidade residual do solo.

Variabilidade sazonal da condutância estomática em um ecossistema de manguezal amazônico e suas relações com variáveis meteorológicas

No presente trabalho foram estudadas as variações da condutância estomática (g_s) para o período chuvoso (março) e seco (agosto) do ano de 2003, e suas relações de dependência com algumas variáveis meteorológicas medidas em um ecossistema de manguezal amazônico. As informações utilizadas foram do projeto ECOBIOMA, parte integrante do Experimento de Grande Escala da Biosfera-Atmosfera da Amazônia (LBA). A g_s acompanha a tendência de variação do balanço de radiação, atingindo valores máximos durante o dia e mínimos durante a noite. A condutância apresentou maiores flutuações no período chuvoso, com valor médio de g_s = 0,015 m s^-1, porém com magnitudes inferiores as do período seco. Durante a época seca apresentou um valor médio de g_s = 0,027 m s^-1, com menor amplitude, variando de 0,010 < g_s < 0,042 m s^-1. As variáveis meteorológicas utilizadas para o estabelecimento de relações de dependência com a variabilidade diária de g_s foram déficit de umidade específica (δq), déficit de pressão de vapor (DPV), saldo de radiação (Rn) e velocidade do vento (Vv). O DPV apresentou as melhores correlações com a g_s sendo o R² = 0,99 em ambos os períodos. Apesar de também ser importante nas trocas gasosas entre a vegetação e a atmosfera, a Vv apresentou a menor influência na variação média da g_s, com um R² = 0,44 para época chuvosa e R² =0,51 para o período seco.

Mecanismos de controle da variação sazonal da transpiração de uma floresta tropical no Nordeste da Amazônia

No presente trabalho foram estudadas a variação sazonal da transpiração, de uma floresta tropical, e sua dependência com fatores bióticos e abióticos. Utilizaram-se dados do projeto CARBOPARÁ, parte integrante do Experimento de Grande Escala da Biosfera-Atmosfera na Amazônia (LBA), coletados na reserva florestal de Caxiuanã, região nordeste da Amazônia. A evapotranspiração total num intervalo de 39 dias para o período chuvoso foi 108,2 mm, com valor médio de 2,9 mm dia^-1, enquanto, durante o período menos chuvoso, a evapotranspiração total num intervalo de 29 dias foi 128,8 mm, com média de 4,3 mm dia^-1 para o período. Os valores máximos da condutividade de superfície (Cs), nos dois períodos, ocorreram às 08:00 hl, sendo estes valores de 0,060 m s^-1 e 0,045 m s^-1 para o período chuvoso e menos chuvoso, respectivamente. A condutância aerodinâmica média (Ca) foi 0,164 m s^-1 e 0,210 m s^-1, para os períodos chuvoso e menos chuvoso, respectivamente. Os valores máximos da Ca observados para os períodos chuvoso e menos chuvoso foram, respectivamente, 0,220 e 0,375 m s^-1. Verificou-se que Cs guarda uma relação exponencial inversa com o déficit de vapor de água atmosférico, para diferentes intervalos de irradiância solar global. A análise horária do fator de desacoplamento sugere que a evapotranspiração, durante a manhã, tem um maior controle realizado pela disponibilidade de energia, quando comparado ao período menos chuvoso. Durante a tarde verifica-se que o dossel da floresta progressivamente tende a estar mais acoplado à atmosfera, para ambos os períodos estudados, demonstrando maior controle superficial na transpiração.