Impactos dos cenários RCP4.5 e RCP8.5 na biomassa acima do solo em uma Floresta Nacional do Tapajós na Amazônia brasileira através do modelo ED2.2

Autores

DOI:

https://doi.org/10.55761/abclima.v32i19.16523

Palavras-chave:

biomass, carbon, succession, Amazon

Resumo

A modelagem demográfica de ecossistemas é uma ferramenta importante para determinar quais fatores podem moldar a sucessão de uma floresta após eventos climáticos extremos. Os possíveis impactos da redução das chuvas, aumento da concentração de CO2 atmosférico e o aumento da temperatura do ar devem ser estudados para se entender o que pode ocorrer com a floresta sob um cenário de mudanças climáticas. O objetivo deste trabalho foi realizar duas simulações utilizando-se condições ambientais projetadas sob os cenários RCP4.5 e RCP8.5, de aumento moderado e intenso na concentração do CO2 atmosférico, os quais indicam mudanças simultâneas tanto de diminuição da precipitação quanto de aumento da temperatura do ar. Nas condições dos cenários de mudanças climáticas RCP4.5 e RCP8.5, a fertilização por CO2 teve um impacto positivo na vegetação contribuindo para o aumento da biomassa cima do solo (AGB), saturando a altas temperaturas, indicando que em um clima mais seco e mais quente a floresta tropical pode reduzir o incremento de carbono em sua biomassa, desacelerando o seu crescimento e não contribuindo como um sumidouro de CO2 para o ambiente.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Biografia do Autor

Luciana Cristina de Sousa Vieira, Bolsista de Programa de Capacitação Institucional do CNPq-Nível DA, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais-INPE

Graduada em Meteorologia pela Universidade Federal do Pará - UFPA (2008); Mestre em Meteorologia Agrícola pela Universidade Federal de Viçosa - UFV (2011); Doutora em Clima e Ambiente pelo INPA-Manaus (2017). Atua na área de modelagem desde 2018 no Intituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Experiência na área de Meteorologia, Climatologia, Modelagem de uso da terra, Meteorologia Agrícola, Biometeorologia, Geocartografia e Biomassa Florestal. Atualmente é meteorologista no INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) e está cursando graduação em Ciências de dados e Inteligência atificial.

Vicente de Paula Silva Filho, Pesquisador Sênior, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais-INPE

Possui graduação em meteorologia pela Universidade Federal da Paraíba (1982), graduação em Administração pelo Centro Universitário Estácio em Fortaleza (2015), mestrado em Meteorologia pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (1988) e doutorado em Engenharia Civil (Recursos Hídricos) pela Universidade Federal do Ceará (2005). Pesquisador do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais colaborando com a FUNCEME - Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos nas áreas de micro e meso-meteorologia, associadas a modelagem numérica do comportamento da atmosfera. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Micrometeorologia. Atualmente responde pela unidade Eusébio do INPE (INPE/Eusébio).

Prakki Satyamurty, Professor visitante Nacional Senior, PPG CLIAMB, Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia-INPA

Possui graduação em Matemática Física e Química - Andhra University (1961), mestrado em Meteorologia e Oceanografia - Andhra University (1965), India, e doutorado em Meteorologia pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (1981). Pesquisador Sênior aposentado em 2009 do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), São José dos Campos. Atuou como Especialista em Previsão de Tempo da Organização Meteorológica Mundial (OMM), uma agência especializada da ONU, no período de 1991-1993. Foi Presidente da Sociedade Brasileira de Meteorologia (SBMET) durante os anos 2001 e 2002. Foi Professor Doutor da Universidade do Estado do Amazonas (UEA) no período de 2009 a 2013. Possui experiência na área de Geociências, com ênfase em Meteorologia Dinâmica e Hidroclimatologia, atuando principalmente nos seguintes temas: meteorologia, climatologia, previsão numérica de tempo, hidrologia das grandes bacias. Enfoca os atuais estudos na Meteorologia e Climatologia da Amazônia e Variabilidade e Mudanças Climáticas. Ensinou Matemática Aplicada, Dinâmica e Termodinâmica da Atmosfera para Mestrandos e Doutorandos. Orientou 12 teses de Doutorado e 19 Dissertações de Mestrado. Publicou mais de 70 artigos científicos nas revistas especializadas como Journal of the Atmospheric Sciences, Monthly Weather Review, Journal of Climate, Weather and Forecasting, Boundary Layer Meteorology, Tellus, International Journal of Climatology, Theoretical and Applied Climatology, Meteorology and Atmospheric Physics, Geophysical Research Letters, Atmospheric Research Letters, Meteorological Applications, Revista Brasileira de Meteorologia, Annales Geophysicae, Acta Amazônica e Advances in Space Research, Journal of Hydrometeorology. Publicou um livro digital entitulado Rudimentos de Meteorologia Dinâmica. Foi Professor Convidado no Sistema Nacional de Meteorologia do Peru. Atualmente Professor Visitante Nacional Senior da CAPES no INPA, Manaus, AM, e Colaborador Voluntário do INPE, São José dos Campos, SP.

Referências

AINSWORTH, Elizabeth A.; LONG, Stephen P. 30 years of free‐air carbon dioxide enrichment (FACE): What have we learned about future crop productivity and its potential for adaptation?. Global Change Biology, v. 27, n. 1, p. 27-49, 2021.

ANDEREGG, W. R., Berry, J. A., Smith, D. D., Sperry, J. S., Anderegg, L. D., & Field, C. B. The roles of hydraulic and carbon stress in a widespread climate-induced forest die-off. Proceedings of the national academy of sciences, v. 109, n. 1, p. 233-237, 2012.

ANDERSON, L. O., Aragão, L. E. O. C., Valeriano, D. S., Cardoso, M., Shimambukuro, Y., & Lima, A. Impactos das secas nas florestas Amazonicas. Secas na Amazonia: Causas e Consequencias, 148-164, 2013.

ARAGÃO, L. E. O. C., Shimabukuro, Y. E., Cardoso, M., Anderson, L. O., Lima, A., & Poulter, B. Frequência de queimadas durante as secas recentes. Secas na Amazônia: causas e consequências (ed. Borma LDS, Nobre CA). Oficina de Textos, 2013.

BALL, J. Timothy; WOODROW, Ian E.; BERRY, Joseph A. A model predicting stomatal conductance and its contribution to the control of photosynthesis under different environmental conditions. In: Progress in photosynthesis research: volume 4 proceedings of the VIIth international congress on photosynthesis providence, Rhode Island, USA, august 10–15, 1986. Springer Netherlands, 1987. p. 221-224.

BETTS, R. A.; COX, P. M.; COLLINS, M.; HARRIS, P.P.; HUNTINGFORD, C.; JONES, C.D. 2004. The role of ecosystem-atmosphere interactions in simulated Amazon forest dieback under global climate warming. Theoretical and Applied Climatology, 78, 157-175.

BONAN, Gordon B. Sensitivity of a GCM simulation to subgrid infiltration and surface runoff. Climate Dynamics, v. 12, p. 279-285, 1996.

BRAGA, Fabíola Mendes et al. Revisão: Crescimento de plantas C3 e C4 em resposta a diferentes concentrações de CO2. Research, Society and Development, v. 10, n. 7, p. e33810716701-e33810716701, 2021.

BRUNO, Rogério D. et al. Soil moisture dynamics in an eastern Amazonian tropical forest. Hydrological Processes: An International Journal, v. 20, n. 12, p. 2477-2489, 2006.

BUCKERIDGE, Marcos Silveira; Mortari, Leila Cristina; Machado, Marcelo R. Respostas fisiológicas de plantas às mudanças climáticas: alterações no balanço de carbono nas plantas podem afetar o ecossistema?. Fenologia: ferramenta para conservação, melhoramento e manejo de recursos vegetais arbóreos, 2007.

BUSTAMANTE, Josiane F. et al. Evaluation of April 1999 rainfall forecasts over South America using. Climanálise, v. 1999, p. 1-2, 1999.

CHOU, S. C.; Bustamante, J. F.; Gomes, J. L. Evaluation of Eta Model seasonal precipitation forecasts over South America. Nonlinear Processes in Geophysics, v. 12, n. 4, p. 537-555, 2005.

CHOU, Sin Chan et al. Assessment of climate change over South America under RCP 4.5 and 8.5 downscaling scenarios. American Journal of Climate Change, v. 3, n. 05, p. 512, 2014.

CLAPP, Roger B., Hornberger, George M. Empirical equations for some soil hydraulic properties. Water resources research, v. 14, n. 4, p. 601-604, 1978.

COSBY, B. J. et al. A statistical exploration of the relationships of soil moisture characteristics to the physical properties of soils. Water resources research, v. 20, n. 6, p. 682-690, 1984.

DA ROCHA, H. R. et al. AM e Silva Figueira. Seasonality of water and heat fluxes over a tropical forest in eastern Amazonia, Ecol. Appl, v. 14, n. 4, 2004.

DA ROSA DORNELES, Keilor et al. Respostas morfofisiológicas e rendimento de grãos do trigo mediados pelo aumento da concentração de CO2 atmosférico. Revista Brasileira de Ciências Agrárias, v. 14, n. 1, p. 1-7, 2019.

DAS CHAGAS, Glayson F.B. et al. Impactos da redução da pluviometria na biomassa aérea da Floresta Amazônica. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 16, p. 72-79, 2012.

DE SOUZA, Everaldo Barreiros et al. Padrões climatológicos e tendências da precipitação nos regimes chuvoso e seco da Amazônia oriental. Revista Brasileira de Climatologia, v. 21, 2017.

DOUGHTY, Christopher E. et al. Drought impact on forest carbon dynamics and fluxes in Amazonia. Nature, v. 519, n. 7541, p. 78-82, 2015.

ESPÍRITO-SANTO, Fernando Del Bon et al. Análise da composição florística e fitossociológica da floresta nacional do Tapajós com o apoio geográfico de imagens de satélites. Acta Amazonica, v. 35, p. 155-173, 2005.

FARQUHAR, Graham D., VON CAEMMERER, S. von, BERRY, Joseph A. A biochemical model of photosynthetic CO2 assimilation in leaves of C 3 species. planta, v. 149, p. 78-90, 1980.

FELSEMBURGH, Cristina Aledi. Respostas fotossintéticas à variação da temperatura foliar do dossel na flona do Tapajós-PA. 2009. Tese de Doutorado. Universidade de São Paulo.

FICKLIN, Darren L., Novick, Kimberly A. Historic and projected changes in vapor pressure deficit suggest a continental‐scale drying of the United States atmosphere. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, v. 122, n. 4, p. 2061-2079, 2017.

FIELD, Christopher B., Jackson, Robert B., Mooney, Harold A. Stomatal responses to increased CO2: implications from the plant to the global scale. Plant, Cell & Environment, v. 18, n. 10, p. 1214-1225, 1995.

FITTER, Alastair H., HAY, Robert KM. Environmental physiology of plants. Academic press, 2012.

FRANKLIN, Jerry F. Ecosystem responses to the eruption of Mount St. Helens. National Geographic Research, v. 1, p. 198-216, 1985.

GATTI, Edoardo, Rossi, Federica. Daily and seasonal trends of gas exchange in Pistacia lentiscus L. Acta Physiologiae Plantarum, v. 32, p. 809-813, 2010.

HAWKINS, Ed et al. Estimating changes in global temperature since the preindustrial period. Bulletin of the American Meteorological Society, v. 98, n. 9, p. 1841-1856, 2017.

ISLAM, H. et al. Propulsion power prediction for an inland container vessel in open and restricted channel from model and full-scale simulations. Ocean Engineering, v. 229, p. 108621, 2021.

KOOPERMAN, Gabriel J. et al. Forest response to rising CO2 drives zonally asymmetric rainfall change over tropical land. Nature Climate Change, v. 8, n. 5, p. 434-440, 2018.

LEAKEY, Andrew D.B. et al. Elevated CO2 effects on plant carbon, nitrogen, and water relations: six important lessons from FACE. Journal of experimental botany, v. 60, n. 10, p. 2859-2876, 2009.

LEUNING, Ray. A critical appraisal of a combined stomatal‐photosynthesis model for C3 plants. Plant, Cell & Environment, v. 18, n. 4, p. 339-355, 1995.

LIBERATO, A. M., Brito, J. I. B. Influência de mudanças climáticas no balanço hídrico da Amazônia Ocidental. Revista Brasileira de Geografia Física, v. 3, n. 3, p. 170-180, 2010.

LLOYD, Jon, Farquhar, Graham D. Effects of rising temperatures and [CO2] on the physiology of tropical forest trees. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, v. 363, n. 1498, p. 1811-1817, 2008.

LONGO, Marcos et al. Aboveground biomass variability across intact and degraded forests in the Brazilian Amazon. Global Biogeochemical Cycles, v. 30, n. 11, p. 1639-1660, 2016.

LONGO, Marcos et al. The biophysics, ecology, and biogeochemistry of functionally diverse, vertically and horizontally heterogeneous ecosystems: The Ecosystem Demography model, version 2.2–Part 1: Model description. Geoscientific Model Development, v. 12, n. 10, p. 4309-4346, 2019.

LYRA, A. de A., Chou, Sin Chan, Sampaio, Gilvan de Oliveira. Sensitivity of the Amazon biome to high resolution climate change projections. Acta Amazonica, v. 46, p. 175-188, 2016.

MCDOWELL, Nathan G. Mechanisms linking drought, hydraulics, carbon metabolism, and vegetation mortality. Plant physiology, v. 155, n. 3, p. 1051-1059, 2011.

MOORCROFT, Paul R., Hurtt, George C., Pacala, Stephen W. A method for scaling vegetation dynamics: the ecosystem demography model (ED). Ecological monographs, v. 71, n. 4, p. 557-586, 2001.

MORGAN, J. A. et al. Water relations in grassland and desert ecosystems exposed to elevated atmospheric CO2. Oecologia, v. 140, p. 11-25, 2004.

MULLER, Sandra Cristina. Padrões de espécies e tipos funcionais de plantas lenhosas em bordas de floresta e campo sob influência do fogo. 2005.

NEPSTAD, D. C. et al. The effects of partial throughfall exclusion on canopy processes, aboveground production, and biogeochemistry of an Amazon forest. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, v. 107, n. D20, p. LBA 53-1-LBA 53-18, 2002.

NEPSTAD, D. C., Moutinho, P. R., Brando, P. M. LBA-ECO CD-05 Soil VWC and Meteorology, Rainfall Exclusion, Tapajos National Forest. ORNL DAAC, 2013.

NETO, Alírio Tenório Furtado et al. Influência da umidade no efluxo de CO2 do solo para atmosfera em uma área de floresta primária, Belterra, PA. Ciência e Natura, p. 34-37, 2013.

NOBRE, Carlos A., Sampaio, Gilvan, Salazar, Luis. Mudanças climáticas e Amazônia. Ciência e Cultura, v. 59, n. 3, p. 22-27, 2007.

NORBY, Richard J. et al. Forest response to elevated CO2 is conserved across a broad range of productivity. Proceedings of the National Academy of Sciences, v. 102, n. 50, p. 18052-18056, 2005.

NÖSBERGER, Josef et al. Managed ecosystems and CO2: case studies, processes, and perspectives. Springer Science & Business Media, 2006.

PAIVA, Auricleia S. et al. Stomatal conductance in leaves of bean plants submitted to different irrigation regimes. Engenharia Agrícola, v. 25, p. 161-169, 2005.

PARROTTA, John A. et al. Trees of the Tapajós: a photographic field guide. Trees of the Tapajós: A photographic field guide., n. 1, 1995.

PIAO, Shilong et al. Spatiotemporal patterns of terrestrial carbon cycle during the 20th century. Global Biogeochemical Cycles, v. 23, n. 4, 2009.

POWELL, Thomas L. et al. Confronting model predictions of carbon fluxes with measurements of Amazon forests subjected to experimental drought. New Phytologist, v. 200, n. 2, p. 350-365, 2013.

RESTREPO‐COUPE, Natalia et al. Do dynamic global vegetation models capture the seasonality of carbon fluxes in the Amazon basin? A data‐model intercomparison. Global change biology, v. 23, n. 1, p. 191-208, 2017.

RESTREPO-COUPE, Natalia et al. What drives the seasonality of photosynthesis across the Amazon basin? A cross-site analysis of eddy flux tower measurements from the Brasil flux network. Agricultural and Forest Meteorology, v. 182, p. 128-144, 2013.

RODEN, John S., Ball, Marilyn C. The effect of elevated [CO2] on growth and photosynthesis of two eucalyptus species exposed to high temperatures and water deficits. Plant Physiology, v. 111, n. 3, p. 909-919, 1996.

ROWLAND, Lucy et al. Death from drought in tropical forests is triggered by hydraulics not carbon starvation. Nature, v. 528, n. 7580, p. 119-122, 2015.

SALESKA, Scott et al. Ecosystem carbon fluxes and Amazonian forest metabolism. Amazonia and global change, v. 186, p. 389-407, 2009.

SAMPAIO, Gilvan et al. CO2physiological effect can cause rainfall decrease as strong as large-scale deforestation in the Amazon. Biogeosciences, v. 18, n. 8, p. 2511-2525, 2021.

SELLERS, P. J. et al. A revised land surface parameterization (SiB2) for atmospheric GCMs. Part I: Model formulation. Journal of climate, v. 9, n. 4, p. 676-705, 1996.

SILVA, Fabrício Brito. Modelagem da produtividade primária bruta na Amazônia. 2013. Tese de Doutorado. Tese de Doutorado em Sensoriamento Remoto–Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. São José dos Campos, São Paulo.

SILVEIRA, C. da S., SOUZA F., Francisco de Assis de, Cabral, Samuellson Lopes. Análise das Projeções de Precipitação do IPCC-AR4 para os Cenários A1B, A2 e B1 para o Século XXI para Nordeste Setentrional do Brasil. 2013.

YANG, Z.‐L. et al. Preliminary study of spin‐up processes in land surface models with the first stage data of Project for Intercomparison of Land Surface Parameterization Schemes Phase 1 (a). Journal of Geophysical Research: Atmospheres, v. 100, n. D8, p. 16553-16578, 1995.

ZANDALINAS, Sara I., Fritschi, Felix B., Mittler, Ron. Global warming, climate change, and environmental pollution: recipe for a multifactorial stress combination disaster. Trends in Plant Science, v. 26, n. 6, p. 588-599, 2021.

Downloads

Publicado

28-06-2023

Como Citar

Vieira, L. C. de S., Silva Filho, V. de P., & Satyamurty, P. (2023). Impactos dos cenários RCP4.5 e RCP8.5 na biomassa acima do solo em uma Floresta Nacional do Tapajós na Amazônia brasileira através do modelo ED2.2. Revista Brasileira De Climatologia, 32(19), 810–833. https://doi.org/10.55761/abclima.v32i19.16523

Edição

v. 32 (2023)

Seção

Artigos

Licença

A aprovação dos artigos implica a aceitação imediata e sem ônus de que a Revista Brasileira de Climatologia terá exclusividade na primeira publicação do artigo. Os autores continuarão, não obstante, a deter os direitos autorais. Os autores autorizam também que seus artigos sejam disponibilizados em todos os indexadores aos quais a revista está vinculada.

Os autores mantém seus direitos de publicação sem restrições

A Comissão Editorial não se responsabiliza pelos conceitos ou afirmações expressos nos trabalhos publicados, que são de inteira responsabilidade dos autores.

A Revista Brasileira de Climatologia oferece acesso livre imediato ao seu conteúdo, seguindo o entendimento de que disponibilizar gratuitamente o conhecimento científico ao público proporciona maior democratização do conhecimento e tende a produzir maior impacto dos artigos publicados. Os artigos publicados na revista são disponibilizados segundo a Licença Creative Commons CC-BY-NC 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/). Segundo essa licença é permitido acessar, distribuir e reutilizar os artigos para fins não comerciais desde que citados os autores e a fonte. Ao submeter artigos à Revista Brasileira de Climatologia, os autores concordam em tornar seus textos legalmente disponíveis segundo essa licença

Artigos mais lidos pelo mesmo(s) autor(es)