Alunos envolvidos:
Graduação (1), Doutorado (1).

Integrantes:
Mônica Carneiro Alves Senna - Integrante / Flávio Barbosa Justino - Integrante / Marcos Heil Costa – Coordenador / Gabrielle Pires - Integrante.

Financiador(es):
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - Auxílio financeiro.

Uma das conseqüências esperadas para o aquecimento global são mudanças na distribuição e estrutura da vegetação. A vegetação é o espelho do clima, com o qual interage de maneira bi-direcional. Assim, é esperado que mudanças no clima afetem a distribuição e estrutura da vegetação, que por sua vez retroalimentam na circulação atmosférica, causando alterações climáticas adicionais. Até o momento, os cenários do IPCC consideraram uma vegetação fixa, isto é, não avaliaram nem os efeitos fisiológicos nem os estruturais da elevação do CO2 e da mudança climática na vegetação, nem as retroalimentações decorrentes. Apenas uns poucos estudos avaliaram o comportamento dinâmico da vegetação tropical num cenário de CO2 elevado, com resultados contraditórios para a vegetação da América do Sul. Uma das possibilidades para explicar os resultados opostos são os diferentes padrões de temperatura da superfície do mar (TSM) usados nas simulações. Experimentos-piloto desenvolvidos pelos proponentes indicam uma forte sensibilidade do clima gerado a padrões diferentes de TSM, mesmo sob o mesmo cenário do IPCC. O objetivo deste trabalho é determinar mudanças na estrutura da vegetação na América do Sul em função de diferentes cenários de clima para a primeira metade do século XXI, em particular considerando diferentes padrões de temperatura da superfície do mar. Serão realizados experimentos climáticos usando um modelo acoplado de clima-vegetação para dois cenários do IPCC (A2 e B1), com 10 diferentes padrões de TSM em cada cenário. Esses experimentos serão complementados por simulações adicionais usando um modelo acoplado oceano-atmosfera-biosfera de complexidade intermediária.

Alunos envolvidos:
Graduação (1), Doutorado(2).
Integrantes: Mônica Carneiro Alves Senna - Integrante / Marcos Heil Costa – Coordenador / Fabrício Zimmerer Murta – Integrante / Luciana Pinto - Integrante.

Financiador(es):
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro.

Descrição:
Um dos ecossistemas mais importantes do mundo, a floresta amazônica, pode ter seu futuro comprometido devido a uma série de processos de interação homem-natureza e a retroalimentação positiva dos sistemas naturais atuantes na região. As duas principais forçantes externas do sistema são globais, relacionadas ao aumento populacional e da afluência: aumento no consumo de combustíveis fósseis e emergência de consumo de carne em países pobres, aumentando pressões sobre o desmatamento amazônico. O crescente desmatamento amazônico pode disparar uma série de mecanismos de retroalimentação positivos, um de natureza climática, outro de natureza de fertilidade de solos e outro ainda relacionado a incêndios florestais, que podem reduzir ainda mais a cobertura florestal amazônica, podendo ou não entrar em colapso, conforme a intensidade das interações. Um experimento climático, fazendo uso de um modelo acoplado de clima e biosfera, parametrizado para lidar com as deficiências nutricionais após desmatamento, investigará o destino da floresta amazônica forçado por diferentes forçantes sócio-econômicas. Este experimento esclarecerá o destino da floresta após diferentes níveis de desmatamento, em completa interação com o clima e sob limitação nutricional, em cenários de CO2 representativos para o fim do século 20 e para a primeira metade do século 21. Os resultados esperados incluem padrões espaciais de mudança climática e estrutura da vegetação amazônica para os diferentes cenários estudados, quantificação dos mecanismos de retroalimentação positiva existentes, podendo fornecer informações úteis para definição de políticas públicas e estratégias de preservação. Esta proposta responde ao desafio (b) listado nos objetivos do edital 07-2007, “Modelagem computacional de sistemas complexos artificiais, naturais e sócio-culturais e da interação homem-natureza”. O problema estudado inclui sistemas dinâmicos não-lineares, múltiplas retroalimentações, e é multidisciplinar por natureza.

Alunos envolvidos:

 Mestrado acadêmico (1) /  Doutorado (2) .

Integrantes:
Mônica Carneiro Alves Senna - Integrante / Claudeci Gomes Varejão Jr - Integrante / Hewlley Maria Acioli Imbuzeiro - Integrante / Francisca Zenaide de Lima - Integrante / Marcos Heil Costa - Coordenador.

Financiador(es):
National Aeronautics and Space Administration - Auxílio financeiro / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Bolsa / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Bolsa.

Descrição:
A Amazônia é uma das bio-regiões mais importantes do planeta, uma vez que fornece importantes serviços de ecossistema para a humanidade, incluindo um fornecimento de uma gama de produtos de valor comercial, incluindo produtos agrícolas e florestais, madeira, minerais e artigos farmacêuticos. Ela também se destaca por ser habitat de uma diversidade rica em plantas, animais e vida microbiana, o que a torna uma parte valiosa da biosfera de nosso planeta. Além disso, o ecossistema amazônico fornece muitos serviços de grande-escala - frequentemente negligenciados nas discussões sobre florestas tropicais - que controlam o sistema físico do clima, o ciclo hidrológico e o ciclo do carbono de todo globo. Nesta fase final do LBA-ECO, nossa equipe de pesquisa propõe avaliar um 'portfolio' selecionado, de escala regional a global, de serviços de ecossistema fornecidos pelas florestas tropicais da bacia Amazônica: - O armazenamento do carbono, que mantém os gases do efeito estufa da atmosfera global; - A manutenção dos sistemas hidrológicos de grandes bacias, especificamente o controle dos fluxos dos rios, dos ciclos de inundação através da bacia e dos fluxos associados ao carbono aquático; - A regulação de climas regionais e locais, inclusive tele-conexões para regiões distantes; - A regulação de doenças transmitidas por picadas de insetos, particularmente a malária. Para quantificar o nível atual destes serviços e avaliar a sensibilidade destes modelos às mudanças quanto à extensão e o padrão espacial de floresta tropical, resultante do contínuo desmatamento, usaremos modelos acoplados da atmosfera-biosfera-hidrologia da bacia Amazônia e observações de sensoriamento e de campo, feitas durante o LBA. Especificamente, avaliaremos como as mudanças na extensão e no padrão da floresta podem degradar os serviços de ecossistemas em escalas regional e global. Também, examinaremos se existe um limiar para os efeitos do desmatamento nos serviços prestados pelo ecossistem.

Alunos envolvidos:
Graduação (1), Doutorado(1).

Integrantes:
Christiane C. Leite - Integrante / Marcos Heil Costa – Coordenador / Cleverson Alves – Integrante.

Financiador(es):
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro.

Descrição:
Historicamente mudanças no uso do solo têm sido geralmente consideradas um assunto ambiental local, mas isto está se tornando um assunto de importância global. Mudanças em florestas, cultivos agrícolas, vias fluviais e na composição da atmosfera em todo o mundo estão ocorrendo pela crescente necessidade de alimentos, fibras, água e moradia para mais de seis bilhões de pessoas. No Brasil, mais especificamente na Amazônia, segundo dados do último censo agropecuário realizado pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística ? IBGE no período 1995-1996, a área plantada na Amazônia Legal, incluindo lavoura permanente e temporária, pastagem natural e plantada é de 568.949 km2, uma área equivalente à do Estado de Minas Gerais, e está crescendo à uma taxa média de aproximadamente 19.300 km2 ao ano. Diversos exemplos na literatura atestam que a ação do homem sobre o solo pode produzir alterações substanciais nos processos hidrológicos e climáticos. Apesar desta importante relação entre cobertura do solo, recursos hídricos e clima, ainda são relativamente poucos os trabalhos que estudam essa relação, principalmente numa escala temporal de longo prazo (várias décadas), necessária para a definição do clima ou do hidroclima. Uma das razões para isso é a reduzida disponibilidade de séries temporais de uso do solo. Por essa razão, este trabalho tem como objetivo preparar uma base de dados de uso do solo na Amazônia Legal, geograficamente explícita, no período 1920-1995, por meio da fusão de uma classificação de cobertura do solo usando dados de sensoriamento remoto com séries históricas de dados de censo agrícola. Serão produzidos mapas da malha digital de municípios da Amazônia Legal de 1920 a 1985, para os anos de censo agropecuário (1920, 1940, 1950, 1960, 1970, 1975, 1980, 1985, 1995). Em seguida serão construídos mapas do uso percentual do solo agrícola, discriminado por culturas agrícolas, pastagem natural e pastagem plantada, por municípios brasileiros, para o mesmo período. E por último será construída uma série histórica de bancos de dados espacialmente distribuídos em grade (rasterizados) de uso do solo para a Amazônia Legal, numa resolução de 5? x 5?, para o período em estudo, através da ponderação dos padrões espaciais de uso do solo de 1995 de acordo com a razão entre os dados de censo do ano em questão e os dados de 1995. O banco de dados de uso do solo final terá aplicações em estudos climáticos e hidrológicos na região amazônica, e será distribuído à comunidade científica na página do grupo na Internet, à exemplo de outros bancos de dados lá distribuídos.

Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico (1) 

Integrantes:
Michael T. Coe - Integrante / Márcia Cristina Biajoli - Integrante / Eric A Davidson - Coordenador / Marcos Heil Costa - Integrante.

Financiador(es):
National Aeronautics and Space Administration (NASA) - Auxílio financeiro

Descrição:
Objetivos: 1) Demonstrar as relações entre o armazenamento de água rasa e profunda, clima, demanda de água pela planta, estrutura da vegetação (cobertura do solo, índice de área foliar, profundidade de raízes, forma de vida etc.), fenologia e o balanço de água regional na região do Cerrado brasileiro; 2) Estimar os efeitos da mudança de uso e de cobertura do solo nas reservas de água regional, incluindo a água que estará disponível para a agricultura e uso municipal, pela utilização de modelos mecanísticos de cobertura do solo e hidrológicos para a Bacia do Araguaia/Tocantins e pequenas bacias selecionadas; 3) Derivar mapas de frações de vegetação e conteúdo de água no dossel a partir de dados do EO-1 Hyperion para validar as estimativas de stress hídrico do dossel do modelo hidrológico; 4) Desenvolver ferramentas para validação de campo do balanço de água terrestre utilizando a tecnologia de perfilamento geoelétrico (caracterização do solo em profundidade); 5) Comparar as medidas obtidas do Hyperion do conteúdo de água do dossel para ampliar medidas em escala regional de fenologia derivadas a partir do sensor Terra MODIS. Desenvolver uma relação prática entre essas observações para facilitar o scaling regional de análises detalhadas da paisagem de stress hídrico do dossel ao nível da bacia via MODIS.

Alunos envolvidos:
Graduação (1) /  Doutorado (1) .

Integrantes:
Pedro Leite da Silva Dias - Integrante / Edson Luis Nunes - Integrante / Simone Aparecida Vieira - Integrante / Marcos Heil Costa - Coordenador.

Home Page do Projeto: www.projetorate.kit.net

Descrição:
A composição e estrutura de um ecossistema tropical dependem basicamente da taxa de fixação de carbono e da sua taxa de mortalidade. A taxa de fixação de carbono em um ecossistema, ou produção primária líquida (PPL), é o fluxo líquido de carbono da atmosfera para as plantas, e é proporcional à diferença entre a fotossíntese bruta e a respiração autotrófica dos ecossistemas, integrada ao longo do tempo. A PPL pode ser estimada de diversas maneiras, sendo a metodologia mais tradicional as medições de campo em que os incrementos da biomassa (folhas, troncos e raízes) são monitorados ao longo do tempo. É uma metodologia cara e trabalhosa, e geralmente é utilizada em sítios experimentais de dimensões relativamente reduzidas. Entretanto, estas são estimativas pontuais e são de utilidade limitada para estimativas regionais ou para monitoramento no tempo. Para estas aplicações, técnicas alternativas para a estimativa da PPL, como o sensoriamento remoto e a modelagem, são mais adequadas. Assim, a proposta deste projeto é desenvolver um algoritmo regional para monitoramento automático, via sensoriamento remoto, dados meteorológicos assimilados e modelagem, da taxa de fixação de carbono (PPL) pelos ecossistemas tropicais da América do Sul. Esse algoritmo se baseará fortemente nas pesquisas desenvolvidas pelo nosso grupo na UFV, em outros resultados obtidos pelo projeto LBA, em especial pelo projeto LBA CD-15.

Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico (1) /Doutorado (1) .

Integrantes:
J. A. Foley - Integrante / Michael T. Coe - Integrante / Silvia de Nazaré Monteiro dos Santos - Integrante / Hemmley Maria Acioli Imbuzeiro - Integrante / Christine Delire - Integrante / Erica Howard - Integrante / Marcos Heil Costa - Coordenador.
Financiador(es): National Aerospace Administration - Auxílio financeiro.

Objetivos
Foi feito as medições in-situ de longo prazo de propriedades dos ecossistemas relacionadas ao ciclo do carbono da Floresta Tropical Amazônica. Medições de longo prazo (> 2 anos) garantem que a validade temporal dos produtos MODIS possam ser precisamente determinados.

Equipe: Marcos Heil Costa; Mônica Carneiro Alves Xavier; Ricardo Guimarães Andrade; Kleber Portilho; Stith T Gower; David P. Turner; Warren B. Cohen.

Auxilio Financeiro: NASA