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Clima e Fluxos superfície-atmosfera
sobre Cerrado Seco e Alagável
Rafael N. Tannus1, H. R. Rocha1, H. C. Freitas1, R. I. N. Juárez1, R. Bruno1, L. Oliveira1, O. M. R. Cabral2, R. M. Ribeiro3, D. Kurzatkowski3,
S. Merlin3, E. Collicchio4
1 – Universidade de São Paulo , 2 - Embrapa, 3 - Instituto Ecológica, 4 – UNITINS. Email : [email protected]
Através de dados obtidos com torres micrometeorológicas equipadas com sistemas de eddy-covariance, buscou-se a caracterização da superfície e do
funcionamento do ecossistema Cerrado para duas diferentes fisionomias do bioma Cerrado. O primeiro um Cerrado Sensu Stricto (seco), (47o34’ a 47o41’ W
e 21o36’ a 21o44’ S), SP; e o segundo, um Cerrado (ecótono) Alagável, TO (9º 49'16.1“ S 50º 08'55.3“ W). Com os dados obtidos, uma caracterização inicial
do funcionamento do bioma, uma comparação do funcionamento ecológico perante duas diferentes fontes de estresse, e uma analise da variabilidade
internanual no ecossitsema foram realizadas. Foram encontrados valores similares de respiração, taxa fotossintética, WUE e RUE para os períodos de alta
produtividade. Foi observado também uma importante diferença no tempo de resposta a cada fonte de estresse .Estes dados serão utilizados para forçar um
modelo classe SVAT (SiB2) que será calibrado para as áreas experimentais. Assim, serão realizados testes de sensibilidade voltados ao estudo das
transformações fisionômicas e para o estabelecimento de critérios de vulnerabilidade.
Cerrado Seco (CS)
Figura 1A : Precipitação diária (mm) (superior) e Médias
diárias do Albedo-PAR (AlbPAR) (inferior) ao longo dos
anos de 2001, 2002 e 2003
A variação do AlbPAR (Fig 1a) no CS tem acentuada sazonalidade: reduz-se na
estação úmida, e aumenta na seca. Aparentemente há uma notável variabilidade
interanual,possivelmente decorrente das diferenças de distribuição de chuva
frequência de ocorrência de eventos extremos (frentes frias).
No CA, diferentemente do CS, ocorre o fenômeno de inundação (sazonal) (Fig. 1b),
geralmente de 1 a 3 meses após o início da estação chuvosa. Este controle vai se
mostrar fundamental no padrão dos fluxos de carbono e água medidos.
A comparação do albedo PAR entre CA (Fig. 1b) e CS sugere um estado da vegetação
com alta atividade fotossintética (baixo albedo) similar em tres situações: o CA nas
fases de pré e pós-inundação, e o CS na estação chuvosa. No CA, na fase de
inundação, o AlbPAR reduziu-se de aproximadamente 10%, sugerindo a diminuição
da atividade fotossintética, possivelmente devido ao estresse resultante da inundação.
Similar ao albedo, no CS há forte sazonalidade nos fluxos de energia (calor
sensível e latente): a evapotranspiração aumenta substancialmente na fase úmida,
concorrente com a redução do calor sensível (Fig. 2a). No CA, após inundação, o
calor sensível diminui, enquanto o calor latente aumenta, devido ao aumento da
quantidade de água disponível (Fig. 2b). Na variabilidade interanual, a razão de
Bowen no período seco do CS em 2001 foi 25% acima do valor na mesma época em
2002 (Fig. 2a). No CA a razão de Bowen reduziu-se de aproximadamente 0,3 para
0,2, seguindo a fase de inundação.
Figura 2 A: Médias (móveis) diárias da: (a) Razão de
Bowen; (b) Fluxo de Calor Latente (linha azul ) e (c) fluxo
de calor sensível (linha vermelha). Ambos os fluxos em
Wm-2
Figura 3 A :Médias (móveis) diárias, para os anos de 2001
e 2002 de : (a) Fluxo de CO2 total; (b) Fluxo de CO2; (c)
Fluxo de CO2; (d) Radiação PAR incidente
Figura 4 A: Média (móvel) diária da Eficiência de uso da
água (WUE), para os anos de 2001(linha preta) e 2002
(linha vermelha)
Figura 5 A: Média (móvel) diária da eficiência do uso da
Radiação (RUE), para os anos de 2001 (linha preta) e 2002
(linha vermelha)
A sazonalidade dos fluxos de CO2 no Cerrado reflete o estado fisiológico da
vegetação, em outras termos, o fluxo de CO2 é regulado pelas fontes de estresse
ambientais.
Os fluxos de CO2 no CS (figura3a) apresentaram marcante sazonalidade, regulada
pelo estresse hídrico. Tanto a respiração do ecossistema, quanto a sua taxa
fotossintética apresentaram valores mínimos durante o período seco e máximos
durante a fase chuvosa, refletindo o estado fisiológico da vegetação. Durante o auge
do período seco a taxa fotossintética do ecossistema não consegue compensar
algébricamente a respiração, fazendo com que ocorra emissão de CO2 pela superfície
mesmo durante o dia.
A inundação é uma fonte potencial de estresse para a vegetação, uma vez que
submete às raízes a anoxia. Consequentemente, o cerrado CA apresentou dois padrões
distintos de fluxo de CO2 (figura 3b), separados pela inundação. No período préinundação o CA apresentou elevada respiração e taxa fotossintética. Com o advento
da inundação, não ocorre mais a emissão de CO2 pelo solo e assim há uma
diminuição imediata da respiração do ecossistema. Com efeito, a não emissão do solo
provoca um aumento da algébrico da taxa fotossintética e do saldo diário dos fluxos
de CO2. Com o decorrer do tempo, a taxa fotossintética inicia uma acentuada
redução, até que cerca de 3 meses depois da inundação, não consegue mais superar a,
respiração levando o ecossistema a emitir CO2 durante o dia.
No CS, tanto a variação de WUE quanto de RUE seguem a disponibilidade hídrica. A
diferença na precitação entre 2001 e 2002 ( figura 1A) é a razão principal da
variabilidade interanual. (figura 4a e 5a)
No CA a inundação causou redução tanto de WUE quanto de RUE. Porém pouco
antes da inundação ocorre uma melhora de eficiencia do sistema, devido ao aumento
de produtividade causado pelo inicio do período chuvoso.(figura 4b e 5b)
Uma importante diferença entre os dois sítios é o tempo de reação ao estresse.
Enquanto a reação ao alagamento levou cerca de 3 meses para anular a eficiência do
sistema (WUE e RUE  0), o estresse hídrico teve o mesmo efeito em cerca de 1,5
mês.
Cerrado Alagável (CA)
Provável data de inundação
Figura 1B : Precipitação diária (mm) (superior) e Média
(móvel) diárias do Albedo-PAR (AlbPAR) (inferior) para o
período de outubro de 2003 a junho de 2004. A barra
vertical indica a data aproximada da inundação.
Provável data de inundação
Figura 2 B :Médias (móveis) diárias da: (a) Razão de
Bowen; (b) Fluxo de Calor Latente (linha azul ) e (c) fluxo
de calor sensível (linha vermelha). Ambos os fluxos em
Wm-2
Provável data de inundação
Figura 3 B : Médias (móveis) diárias, para o período de
outubro de 2003 a junho de 2004, de : (a) Fluxo de CO2
total; (b) Fluxo de CO2 ; (c) Fluxo de CO2; (d) Radiação
PAR incidente
Provável data de inundação
Figura 4 B : Média (móvel) diária da Eficiência de uso da
água (WUE), para o período de outubro de 2003 a junho de
2004
Provável data de inundação
Figura 5 B :Média (móvel) diária da eficiência do uso da
Radiação (RUE), para o período de maio de 2003 a junho de
2004
Conclusões Preliminares
Próximos Passos
No Cerrado alagável, a fixação de CO2 durante a inundação deve-se à eliminação da emissão do solo como
componente dos fluxos do sistema.
Aparentemente, o valor de WUE de –5 mgCO2(gH2O)-1 é o valor típico de alta eficiência do ecossistema,
similarmente a dados de formação savânica na África (Moncrieff et al 1997). Enquanto que o valor característico
de alta RUE para as duas fisionomias foi de ~0,004 umolCO2m-2s-1(umolPAR m-2s-1)-1.
O valor característico de respiração durante o período de alta produtividade foi ~4.5 umolCO2m-2s-1 de
emissão, enquanto que o valor encontrado para a taxa fotossintética foi ~9 umolCO2m-2s-1 de assimilação.
O tempo de resposta do bioma foi diferente para cada tipode estresse.
Em ambos os casos analisados, o Cerrado apresentou sazonalidade no referente aos fluxos de superfície.
Funcionando em um período como emissor e em outro como sumidouro de CO2.
Os dados das estações experimentais serão utilizados
para a calibração do modelo SiB2 (modelo classe SVAT)
(Sellers et al 1996). Calibrado, o modelo será forçado
com diferentes cenários climáticos. Inicialmente estes
cenários terão como objetivo auxiliar a compreensão da
variabilidade interanual do ecossistema e assim melhorar
a caracterização do funcionamento do ecossistema para
H2O, CO2 e energia. Seqüencialmente, o modelo será
forçado com os cenários de mudanças climáticas
oriundos de MCGs, permitindo assim que uma avaliação
inicial da suscetibilidade do ecossistema às mudanças
climáticas seja realizada.
Bibliografia: Junk W. J. 1989 in Tropical Forests : Botanical Dynamics, Speciation and Diversity, eds. L.B. Holm-Nielsen, I.C. Nielsen and H. Balslev. Academic Press, UK, p. 47-64 /// Miranda et al 1997, in Plant, Cell and Environment 20, 315-328
/// Moncrieff, et al 1997, Journal of Hydrology, 188-189, 563-588 /// Sellers et al , 1996. J. Climate, 9, 676-705 /// Rocha, et al ,2002, in, Biota Neotropica 2 num 1 /// Vourlitis et al, 2001 Functional ecology, 15 338-395