Impacts of increasing the aerosol complexity in the Met Office global numerical weather prediction model.

The inclusion of the direct and indirect radiative effects of aerosols in high-resolution global numerical weather prediction (NWP) models is being increasingly recognised as important for the improved accuracy of short-range weather forecasts. In this study the impacts of increasing the aerosol complexity in the global NWP configuration of the Met Office Unified Model (MetUM) are investigated. A hierarchy of aerosol representations are evaluated including three-dimensional monthly mean speciated aerosol climatologies, fully prognostic aerosols modelled using the CLASSIC aerosol scheme and finally, initialised aerosols using assimilated aerosol fields from the GEMS project. The prognostic aerosol schemes are better able to predict the temporal and spatial variation of atmospheric aerosol optical depth, which is particularly important in cases of large sporadic aerosol events such as large dust storms or forest fires. Including the direct effect of aerosols improves model biases in outgoing long-wave radiation over West Africa due to a better representation of dust. However, uncertainties in dust optical properties propagate to its direct effect and the subsequent model response. Inclusion of the indirect aerosol effects improves surface radiation biases at the North Slope of Alaska ARM site due to lower cloud amounts in high-latitude clean-air regions. This leads to improved temperature and height forecasts in this region. Impacts on the global mean model precipitation and large-scale circulation fields were found to be generally small in the short-range forecasts. However, the indirect aerosol effect leads to a strengthening of the low-level monsoon flow over the Arabian Sea and Bay of Bengal and an increase in precipitation over Southeast Asia. Regional impacts on the African Easterly Jet (AEJ) are also presented with the large dust loading in the aerosol climatology enhancing of the heat low over West Africa and weakening the AEJ. This study highlights the importance of including a more realistic treatment of aerosol–cloud interactions in global NWP models and the potential for improved global environmental prediction systems through the incorporation of more complex aerosol schemes.

A land cover map of Latin America and the Caribbean in the framework of the SERENA project

Land cover maps at different resolutions and mapping extents contribute to modeling and support decision making processes. Because land cover affects and is affected by climate change, it is listed among the 13 terrestrial essential climate variables. This paper describes the generation of a land cover map for Latin America and the Caribbean (LAC) for the year 2008. It was developed in the framework of the project Latin American Network for Monitoring and Studying of Natural Resources (SERENA), which has been developed within the GOFC-GOLD Latin American network of remote sensing and forest fires (RedLaTIF). The SERENA land cover map for LAC integrates: 1) the local expertise of SERENA network members to generate the training and validation data, 2) a methodology for land cover mapping based on decision trees using MODIS time series, and 3) class membership estimates to account for pixel heterogeneity issues. The discrete SERENA land cover product, derived from class memberships, yields an overall accuracy of 84% and includes an additional layer representing the estimated per-pixel confidence. The study demonstrates in detail the use of class memberships to better estimate the area of scarce classes with a scattered spatial distribution. The land cover map is already available as a printed wall map and will be released in digital format in the near future. The SERENA land cover map was produced with a legend and classification strategy similar to that used by the North American Land Change Monitoring System (NALCMS) to generate a land cover map of the North American continent, that will allow to combine both maps to generate consistent data across America facilitating continental monitoring and modeling

Global burned-land estimation in Latin America using MODIS composite data

This paper presents results of the AQL2004 project, which has been develope within the GOFC-GOLD Latin American network of remote sensing and forest fires (RedLatif). The project intended to obtain monthly burned-land maps of the entire region, from Mexico to Patagonia, using MODIS (moderate-resolution imaging spectroradiometer) reflectance data. The project has been organized in three different phases: acquisition and preprocessing of satellite data; discrimination of burned pixels; and validation of results. In the first phase, input data consisting of 32-day composites of MODIS 500-m reflectance data generated by the Global Land Cover Facility (GLCF) of the University of Maryland (College Park, Maryland, U.S.A.) were collected and processed. The discrimination of burned areas was addressed in two steps: searching for "burned core" pixels using postfire spectral indices and multitemporal change detection and mapping of burned scars using contextual techniques. The validation phase was based on visual analysis of Landsat and CBERS (China-Brazil Earth Resources Satellite) images. Validation of the burned-land category showed an agreement ranging from 30% to 60%, depending on the ecosystem and vegetation species present. The total burned area for the entire year was estimated to be 153 215 km2. The most affected countries in relation to their territory were Cuba, Colombia, Bolivia, and Venezuela. Burned areas were found in most land covers; herbaceous vegetation (savannas and grasslands) presented the highest proportions of burned area, while perennial forest had the lowest proportions. The importance of croplands in the total burned area should be taken with reserve, since this cover presented the highest commission errors. The importance of generating systematic products of burned land areas for different ecological processes is emphasized.

Operational active fire mapping and burnt area identification applicable to Mexican Nature Protection Areas using MODIS and NOAA-AVHRR direct readout data

Since 1999, the National Commission for the Knowledge and Use of the Biodiversity (CONABIO) in Mexico has been developing and managing the “Operational program for the detection of hot-spots using remote sensing techniques”. This program uses images from the MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) onboard the Terra and Aqua satellites and from the Advanced Very High Resolution Radiometer of the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA-AVHRR), which are operationally received through the Direct Readout station (DR) at CONABIO. This allows the near-real time monitoring of fire events in Mexico and Central America. In addition to the detection of active fires, the location of hot spots are classified with respect to vegetation types, accessibility, and risk to Nature Protection Areas (NPA). Besides the fast detection of fires, further analysis is necessary due to the considerable effects of forest fires on biodiversity and human life. This fire impact assessment is crucial to support the needs of resource managers and policy makers for adequate fire recovery and restoration actions. CONABIO attempts to meet these requirements, providing post-fire assessment products as part of the management system in particular for satellite-based burnt area mapping. This paper provides an overview of the main components of the operational system and will present an outlook to future activities and system improvements, especially the development of a burnt area product. A special focus will also be placed on the fire occurrence within NPAs of Mexico

Long-range ozone transport and its impact on respiratory and cardiovascular health in the north of Portugal

Ozone dynamics depend on meteorological characteristics such as wind, radiation, sunshine, air temperature and precipitation. The aim of this study was to determine ozone trajectories along the northern coast of Portugal during the summer months of 2005, when there was a spate of forest fires in the region, evaluating their impact on respiratory and cardiovascular health in the greater metropolitan area of Porto. We investigated the following diseases, as coded in the ninth revision of the International Classification of Diseases: hypertensive disease (codes 401-405); ischemic heart disease (codes 410-414); other cardiac diseases, including heart failure (codes 426-428); chronic obstructive pulmonary disease and allied conditions, including bronchitis and asthma (codes 490-496); and pneumoconiosis and other lung diseases due to external agents (codes 500-507). We evaluated ozone data from air quality monitoring stations in the study area, together with data collected through HYbrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) model analysis of air mass circulation and synoptic-scale zonal wind from National Centers for Environmental Prediction data. High ozone levels in rural areas were attributed to the dispersion of pollutants induced by local circulation, as well as by mesoscale and synoptic scale processes. The fires of 2005 increased the levels of pollutants resulting from the direct emission of gases and particles into the atmosphere, especially when there were incoming frontal systems. For the meteorological case studies analyzed, peaks in ozone concentration were positively associated with higher rates of hospital admissions for cardiovascular diseases, although there were no significant associations between ozone peaks and admissions for respiratory diseases.

Climate Change and Development in Latin America and the Caribbean. Overview 2009

Includes bibliography

Diagnóstico do sitema de prevenção e combate a incêndios florestais na Fazenda Monte Alegre em Agudos

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

Entre o mito e a técnica: representações de natureza em fontes fotográficas (Londrina, 1934-1944)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Fogo no Parque Nacional da Serra da Canastra/MG: abordagem dos aspectos fisiográficos e humanos na concepção de uma proposta de Manejo Integrado de Fogo

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

An assessment of the economic impact of climate change on the agriculture sector in Trinidad And Tobago

The economic impact of climate change on root crop, fisheries and vegetable production for Trinidad and Tobago under the A2 and B2 scenarios were modeled, relative to a baseline ―no climate change‖ case, where the mean temperature and rainfall for a base period of 1980 – 2000 was assumed for the years up to 2050. Production functions were used, using ARMA specifications to correct for serial autocorrelation. For the A2 scenarios, rainfall is expected to fall by approximately 10% relative to the baseline case in the 2020s, but is expected to rise thereafter, until by the 2040s rainfall rises slightly above the mean for the baseline case. For the B2 scenario, rainfall rose slightly above the mean for the baseline case in the current decade, but falls steadily thereafter to approximately 15% by the 2040s. Over the same period, temperature is expected to increase by 1.34C and 1.37C under A2 and B2 respectively. It is expected that any further increase in rainfall should have a deleterious effect on root crop production as a whole, since the above mentioned crops represent the majority of the root crops included in the study. Further expected increases in temperature will result in the ambient temperature being very close to the optimal end of the range for most of these crops. By 2050, the value of yield cumulative losses (2008$) for root crops is expected to be approximately 248.8 million USD under the A2 scenario and approximately 239.4 million USD under the B2 scenario. Relative to the 2005 catch for fish, there will be a decrease in catch potential of 10 - 20% by 2050 relative to 2005 catch potentials, other things remaining constant. By 2050 under the A2 and B2 scenarios, losses in real terms were estimated to be 160.2 million USD and 80.1 million USD respectively, at a 1% discount rate. For vegetables, the mean rainfall exceeds the optimal rainfall range for sweet peppers, hot peppers and melongene. However, while the optimal rainfall level for tomatoes is 3000mm/yr, other vegetables such as sweet peppers, hot peppers and ochroes have very low rainfall requirements (as low as 300 mm/yr). Therefore it is expected that any further decrease in rainfall should have a mixed effect on individual vegetable production. It is expected that any further increase in temperature should have a mixed effect on individual vegetable production, though model results indicated that as a group, an increase in temperature should have a positive impact on vegetable production. By 2050, the value of yield cumulative gains (2008$) for vegetables is expected to be approximately 54.9 million USD under the A2 scenario and approximately 49.1 million USD under the B2 scenario, given a 1% discount rate. For root crops, fisheries and vegetables combined, the cumulative loss under A2 is calculated as approximately 352.8 million USD and approximately 270.8 million USD under B2 by 2050. This is equivalent to 1.37% and 1.05% of the 2008 GDP under the A2 and B2 scenarios respectively by 2050. Sea Level Rise (SLR) by 2050 is estimated to be 0.255 m under A2 and 0.215 m under B2. GIS estimation indicated that for a 0.255 m sea level rise, combined with a 0.5 m high tide, there would be no permanent inundation of agricultural land in Trinidad. The total inundation area is 1.18 km2. This occurs only in the Caroni Watershed, on the western coast of Trinidad, and the areas are outside the Caroni Swamp. Even with an additional rise of 0.5 m to simulate a high rainfall event, the estimated inundated area is 4.67 km2, but with no permanent inundation, though likely to be subject to flooding. Based on eleven (11) evaluation criteria, the top potential adaptation options were identified: 1. Use of water saving irrigation systems and water management systems e.g. drip irrigation; 2. Mainstream climate change issues into agricultural management; 3. Repair/maintain existing dams; 4. Alter crop calendar for short-term crops; 5. Adopt improved technologies for soil conservation; 6. Establish systems of food storage; 7. Promote water conservation – install on-farm water harvesting off roof tops; 8. Design and implement holistic water management plans for all competing uses; 9. Build on- farm water storage (ponds and tanks); 10. Agricultural drainage; and 11. Installation of greenhouses. The most attractive adaptation options, based on the Benefit-Cost Ratio are: (1) Build on- farm water storage such as ponds and tanks (2) Mainstreaming climate change issues into agricultural management and (3) Water Harvesting. However, the options with the highest net benefits are, (in order of priority): (1) Build on- farm water storage such as ponds and tanks, (2) Mainstreaming climate change issues into agricultural management and (3) Use of drip irrigation. Based on the area burnt in Trinidad and Tobago between 2005 and 2009, the average annual loss due to fires is 1717.3 ha. At US$17.41 per carbon credit, this implies that for the total land lost to forest fires on average each year, the opportunity cost of carbon credit revenue is 74.3 million USD. If a teak reforestation programme is undertaken in Trinidad and Tobago, the net benefit of reforestation under a carbon credit programme would be 69 million USD cumulatively to 2050.

Geotecnologias digitais no ensino médio: avaliação prática de seu potencial

Pós-graduação em Geografia - IGCE

Efeitos do fogo recorrente na serrapilheira: consequências para artrópodes, decomposição e mineralização de carbono e nitrogênio em uma floresta de transição da Amazônia

Os artrópodes possuem uma importante função no ecossistema, pois participam da ciclagem de nutrientes, decomposição, trituração e mistura da serrapilheira. Os incêndios florestais, cada vez mais freqüentes na Amazônia, destroem a camada de serrapilheira e os artrópodes que nela vivem. O objetivo desta tese é investigar como o fogo recorrente atua sobre este processo, investigando a abundância e densidade de artrópodes de serrapilheira e as taxas de decomposição da matéria orgânica e a mineralização de C e N em uma floresta de transição da Amazônia no município de Querência, estado do Mato Grosso. Para tanto, uma parcela de 50 ha de floresta primária (500 x 1000 m) foi queimada experimentalmente a cada ano a partir de 2004, e outra área de mesmo tamanho foi mantida intacta para controle. Os artrópodes foram coletados aleatoriamente em 40 pontos distribuídos dentro da parcela, por meio de armadilhas de solo (“pitfalls”) e em 40 pontos sendo extraídos da serrapilhaira através de funis de Berlese. As coletas foram realizadas em fevereiro, abril (estação chuvosa), junho e agosto (estação seca) de 2007, após a terceira queima experimental anual. Os artrópodes foram analisados até o nível taxonômico de ordem e as formigas foram identificadas até gênero. O estudo de decomposição foi feito com 480 bolsas se serrapilheira distribuídas aleatoriamente, com 240 em cada parcela, quatro meses após a última queimada. As bolsas foram confeccionadas com malhas de nylon com aberturas de 2 mm (malha fina), e em metade delas foram feitos três orifícios de 1 cm² de cada lado, permitindo a entrada de macroartrópodes (malha grossa). Em cada bolsa foi inserido cerca de 10 g de folhas secas. A cada dois meses 30 bolsas de cada tipo de malha foi retirada de cada parcela, totalizando duas retiradas na estação seca e duas na estação chuvosa. As bolsas foram secas em estufa e pesadas novamente. A diferença entre peso seco inicial e final representou a taxa de decomposição. A cada retirada de um lote de bolsas de cada tipo de malha e de cada parcela, uma subamostra (10) destas bolsas foram selecionadas aleatoriamente para análises de análise de C e N das folhas. Os artrópodes apresentaram fortes diferenças sazonais. Na estação seca os colêmbolas ocorreram em menor abundância e as formigas ocorreram em maior abundância. Concomitantemente aos efeitos de sazonalidade, os artrópodes apresentaram diversas respostas ao fogo, com alguns grupos apresentando aumento e outros redução em abundância e densidade em diferentes datas pós-fogo, em comparação a floresta controle. Os ortópteros se destacaram por terem apresentado maior abundância em todas as datas pós-fogo em comparação a floresta controle. Em geral os macropredadores freduziram sua abundância e densidade após o fogo (formigas, besouros, dentre outros) e os engenheiros de ecossistema e decompositores foram mais abundantes (baratas, ácaros, dentre outros) em relação à floresta controle. As formigas também apresentaram diferenças entre as parcelas: maior diversidade e modificações na composição de gêneros durante a estação seca, pois o fogo favoreceu o aumento em abundância de formigas generalistas. As taxas de decomposição na parcela queimada foram menores do que na parcela controle, e as bolsas de malha fina com menores taxas de decomposição do que as bolsas de malha grossa. As taxas de C e N também foram diferentes entre as parcelas, e a razão C/N, na parcela queimada se manteve estável em todas as datas pós-fogo, enquanto na parcela controle houve declínio gradual durante o experimento seguindo as estações. Estes resultados indicam que o fogo modifica a fauna de serrapilheira, reduzindo diversas populações de artrópodes e modificando a composição deste grupo. As bolsas de malha fina indicam que a exclusão de macroartrópodes reduzem a taxa de decomposição da matéria orgânica e que os microartrópodes são mais prejudicados. O fogo também reduz o processo de mineralização de C e N já que a razão C/N se manteve estável na parcela queimada. Este estudo demonstra que o fogo recorrente tem forte efeito sobre artrópodes de serrapilheira e ciclagem de nutrientes em florestas de transição da Amazônia.

Avaliação da exposição ao mercúrio em famílias de pescadores em Imperatriz, Maranhão

Na região do Tocantins, comunidades ribeirinhas com elevado consumo em pescado através da dieta, localizadas distantes de área de mineração de ouro, no Município de Imperatriz do Maranhão podem estar expostas ao mercúrio, tendo em vista a influencia de outros fatores contaminantes do ambiente incluindo a atividades de hidrelétricas e possíveis queimadas da floresta, nessa região. O objetivo deste estudo foi avaliar a exposição ao mercúrio em famílias de pescadores do Distrito Beira Rio, em Imperatriz do Maranhão. Realizou-se um estudo transversal envolvendo famílias de pescadores residentes na comunidade Beira Rio, localizada às margens do Rio Tocantins no município de Imperatriz, Maranhão. O perfil sócio-demográfico foi comum ao da população geral brasileira e similares à população ribeirinha situada em outras bacias. O perfil alimentar não fugiu a regra do padrão alimentar dos ribeirinhos tendo o pescado como a principal fonte de proteína alimentar. A espécie piscívora mostrou diferença significativa (p<0,01) em relação às espécies herbívora/omnívoras e detrívoras estudadas, e a espécie zooplanctófaga mostrou diferença significativa (p<0,01) em relação as duas espécies anteriormente citadas. Dentre as 25 famílias avaliadas a menor concentração média de Hgtotal /família foi 0,186 ± 0,043μg/g e a maior foi 5,477± 2,896μg/g. Mesmo dentro de limites aceitáveis, a concentração média de Hgtotal apresentada pelos homens (1,01+1,97 ppm) foi mais alta que a das mulheres (0,69+ 0,82 ppm) (p<0,05).Conclui-se que famílias de pescadores de Imperatriz possuem baixos níveis de exposição ao mercúrio em virtude do consumo alimentar de peixes com baixos níveis de contaminação, incluindo as espécies piscívoras, que encontravam-se abaixo do limite de segurança para consumo humano estabelecido pelas normas brasileiras, podendo servir de referencia para outros estudos.

Vulnerabilidade ao fogo de florestas intactas e degradadas na região de Santarém - Pará

A Amazônia se constitui atualmente como a maior floresta tropical úmida remanescente e contínua do mundo e abriga a maior diversidade de plantas e animais dentre todos os biomas da Terra, constituindo de suma importância para a manutenção da biodiversidade. A região tem passado por mudanças significativas nas últimas décadas, mudanças que são resultantes principalmente das alterações da paisagem/cobertura vegetal, impulsionadas pelo aumento populacional e práticas de manejo inadequado da terra, resultado de desmatamentos, queimadas, mudanças nas atividades agrícolas, pecuária, exploração madeireira, programas de colonização, abertura de estradas e problemas latifundiários. Dentre esses fatores, as queimadas e incêndios florestais se tornam os problemas mais críticos para a região, pois o manejo do fogo pelos produtores rurais na maioria das vezes é feito de forma inadequada, escapando de controle e provocando prejuízos econômicos, sociais e ecológicos. Florestas que já queimaram uma vez ficam mais susceptíveis a novos incêndios, pois tornam-se mais inflamáveis devido a modificação em sua estrutura do dossel, na dinâmica de umidade relativa do ar, temperatura do ar e no combustível fino no chão da floresta. Sendo assim, objetivou-se neste trabalho investigar os padrões diurnos de inflamabilidade de florestas intactas e degradadas na região de Santarém – PA, área de grandes alterações no padrão de uso do solo, com intensas atividades agrícolas e agropecuárias, região que apresenta também número significativo de focos de incêndios. Observou-se que as florestas intactas da região são significativamente menos inflamáveis do que as florestas degradadas, e as bordas das florestas degradadas são mais inflamáveis que seu interior, comprovados por dados da dinâmica de umidade relativa e temperatura do ar, umidade da Serapilheira e taxa de abertura do dossel. Esses dados foram associados com dados socioeconômicos através de entrevistas semi estruturadas, com o objetivo de saber como os produtores rurais manejam o fogo, onde os resultados mostraram que o treinamento de manejo de fogo influencia significativamente na adoção de boas práticas de uso de fogo, como por exemplo, não colocar fogo em horário crítico (entre 11 e 15 horas para região estudada), fazer aceiro, queimar contra o vento, esperar a primeira chuva, entre outros. O tamanho da propriedade não influencia significativamente no uso adequado de fogo, porém os pequenos produtores são os que mais o utilizam em suas atividades produtivas, uma vez que este se constitui a forma mais barata para limpar e preparar a terra. Neste sentido, este trabalho visa mostrar a necessidade de investimento em pesquisas sobre a inflamabilidade das florestas, o aperfeiçoamento das análises de satélites associadas às pesquisas em campo, como uma forma de amenizar e talvez solucionar os problemas das queimadas na Amazônia, além de colaborar para adoção de uma política de incentivo a redução das queimadas pelos produtores rurais, aliadas ao treinamento de uso do fogo, acesso a informação e tecnologias alternativas ao manejo de fogo.

Análise teórica e experimental sobre incandescência em espécimes de madeira

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