Caracterização de trocas de energia e evolução da camada limite atmosférica no cerrado

Abstract

O bioma Cerrado ocupa toda a região do Brasil Central e é o ecossistema do tipo savana mais rico do mundo em biodiversidade. Consiste de um mosaico de habitats variados, compreendendo campos abertos, florestas densas e florestas secas. Entretanto, o processo de ocupação humana também o transformou em um dos biomas mais ameaçados com crescentes taxas anuais de desmatamento da ordem de 0,7 % ao ano de 2002 a 2008. Dentre as perturbações ao cerrado destaca-se a cultura do Eucalyptus para fins energéticos e demais usos como aplicações na construção civil, que vem crescendo nos últimos anos, inclusive com incentivos governamentais. No entanto, esses usos causam impactos sobre os fluxos hídricos e de calor dos ambientes alterados. Este trabalho tem por objetivo a caracterização dos fluxos de energia e da evolução da Camada Limite Atmosférica (CLA) para capturar feedbacks entre solo-vegetação-atmosfera. A metodologia se baseou na implementação de estudos de laboratório e campo para estudar os efeitos da substituição da floresta de cerrado por Eucalyptus na dinâmica de trocas de energia entre biosfera e atmosfera a partir da medição de fluxos turbulentos de calor sensível e latente. Foram utilizados para estudos de correlações da resistência estomática, estimada pela equação combinada para cálculo de fluxo de calor latente, com o déficit de vapor de pressão (VPD). Modelos de camadas foram utilizados pra estudar o desencadeamento de chuvas convectivas com análise do cruzamento da altura da CLA (hBL) e do nível de condensação de vapor (hLCL), e da evolução da CLA sobre as florestas. No que concerne a regulação estomática da transpiração notou-se forte correlação entre resistência estomática e VPD nas estações seca e úmida estudadas, especialmente nesta última. Para estação seca, foram observados os maiores valores de resistência ao fluxo devido a estresse hídrico. Observou-se que a evolução e o cruzamentos de hBL e hLCL seguidas de precipitação, caracterizando precipitação do tipo convectiva (com maior influência das condições da superfície), ocorreram nos períodos de transição entre estações de maneira mais consistente que nas estações bem estabelecidas. Sendo assim, fases de transição são mais suscetíveis a serem afetadas a alterações do uso da terra de cerrado para Eucalyptus. Resultados preliminares do modelo indicam que a implantação de Eucalyptus tem efeito na redução da temperatura e altura da CLA e um aumento da razão de mistura de vapor de água na mesma. De modo geral, os modelos apresentaram-se promissores no estudo da evolução da CLA e nos fluxos de calor. Os resultados dos modelos sugerem que a mudança do uso da terra na região com a substituição de cerrado nativo por silviculturas, no caso por Eucalyptus, pode ter influência relevante no comportamento da Camada Limite Atmosférica e na micro-meteorologia local, alterações estas que devem ser consideradas na elaboração de políticas públicas a respeito do tema. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The Cerrado biome occupies the entire region of Central Brazil. It is the richest savanna type ecosystem in terms of biodiversity in the world. Consists of a mosaic of different habitats, including open grasslands, dense forests and dry forests. However, due to human occupation process, it also became one of the most threatened biomes with increasing annual deforestation rates of 0.7 % per year from 2002 to 2008. Among the disturbances to cerrado, the culture of Eucalyptus for energy and other uses such as construction, is increasing rapidly even with government incentives. Nonetheless, these uses have impacts on the hydrology and energy exchange of the area. This study aims to characterize the energy flows and the evolution of Atmospheric Boundary Layer (CLA) to capture textit feedbacks between soil-vegetation-atmosphere. The methodology was based on the implementation of laboratory and field studies to investigate the effects of the displacement savanna in favor of Eucalyptus forest in the dynamics of energy exchange between the biosphere and atmosphere from the measurement of turbulent fluxes of sensible and latent heat. The data was used to study correlations of stomatal resistance to latent heat flux (estimate with the use of the combination equation) to the vapor pressure deficit (VPD) through a textit big leaf model. Atmospheric Boudary Layer slab model were used to study the onset of convective rainfall with an analysis of the intersection of the height of CLA (hBL) and the lifting condensation level (hLCL), and evolution of CLA in the forests. Regarding the stomatal regulation of transpiration, it was noted strong correlation between stomatal resistance and VPD in dry and rainy seasons studied, especially for the latter. For the dry season, stomatal resistance was greater due to water stress. It was observed that the evolution and crossings hBL and hLCL, followed by precipitation, characteristic of convective precipitation (with more influence from surface condition), occurred more consistently during transitions between seasons then the well established seasons. So, transitions would be more prone to be affected by the replacement of cerrado to Eucaliptus. Preliminary model results suggest that the implementation of Eucalyptus have the effect of reducing the temperature and height of CLA and an increase in CLA water-vapor mixing ratio. In general, the models have shown to be promising in the study of the evolution of CLA and energy and mass exchange. Model results suggest that the land-use change with the replacement of native cerrado for Eucalyptus, can have a significant impact in the Atmospheric Boundary Layer behavior and in the local micro-meteorology, which should be accounted in elaborating public policies in this field.