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@PhDThesis{Tourigny:2014:CoLaSu,
               author = "Tourigny, Etienne",
                title = "Multi-scale fire modeling in the neotropics: coupling a land 
                         surface model to a high resolution fire spread model, considering 
                         land cover heterogeneity",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2014",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2014-05-26",
             keywords = "fire, neotropics, multi-scale, burned area products validation, 
                         arc of deforestation, fogo, neotr{\'o}picos, multi-escala, 
                         valida{\c{c}}{\~a}o de produtos de {\'a}rea queimada, arco do 
                         desmatamento.",
             abstract = "Land-Use and Land-Cover Change (LUCC) is a major cause of biomass 
                         burning in neotropical ecosystems, through logging and 
                         slash-and-burn clearing of forests for agriculture and subsequent 
                         pasture burning. Current Dynamic Vegetation Models (DGVMs), the 
                         land surface components of Earth System Models (ESMs), are 
                         incapable of modeling fire processes in tropical rainforests, and 
                         do not represent the local-scale land surface properties and 
                         processes associated with LUCC and fire spread. The modeling of 
                         the complex interactions between LUCC, climate change, droughts 
                         and fire in the tropics requires a framework to simulate these 
                         components and their interactions across multiple scales. A new 
                         modeling framework is proposed, in order to better represent fire 
                         in the neotropics within DGVMs, by simulating fire spread and its 
                         interactions with LUCC and the global Earth System. This study 
                         consists of three parts: the implementation of \emph{subgrid 
                         tiling} in the INLAND DGVM and a multi-scale framework to 
                         down-scale the model to a finer scale; the implementation of a 
                         simple fire spread model and one-way coupling (downscaling) with 
                         the INLA:\{"}D mo del ; the validation of global burned area 
                         products in the {"}are of deforestation{"} for mo del calibration 
                         and validation. The implementation of \emph{subgrid tiling} in 
                         the INLAND DGVM has made it possible to represent different land 
                         surface types (natural or modified by human activities) inside a 
                         given mo del grid cell. However further work is needed in order to 
                         parametrize landscapes infiuenced by human activities. The custom 
                         fire spread model, coupled to the INLAND model, has demonstrated 
                         the ability to simulate realistic fire spread patterns and 
                         sensitivity to various parameters such as land cover type, 
                         deforestation patterns, the presence of roads, and wind speed and 
                         direction. Further work is needed in order to improve the 
                         parametrizations and consider air and fuel moisture and fuel 
                         content, as well as up-scaling the results to the coupled DGVM. 
                         The validation of global burned area products in the {"}are of 
                         deforestation{"} brings sufficient confidence in using these 
                         products for the calibration and validation of the fire components 
                         of DGVMs and ESMs in this region. This study has demonstrated the 
                         potential of the multi-scale modeling framework for studying the 
                         synergies between climate change, LUCC and fire in the neotropics. 
                         RESUMO: A mudan{\c{c}}a do uso e cobertura da terra (LUCC; 
                         \emph{Land-Use and Land-Cover Change}) {\'e} uma das principais 
                         causas de inc{\^e}ndios nas florestas neotropicais, 
                         principalmente pelo desmatamento e queima da floresta 
                         prim{\'a}ria para usos agr{\'{\i}}colas e subsequente queima de 
                         pasto. Os atuais Modelos Globais de Vegeta{\c{c}}{\~a}o 
                         Din{\^a}mica (DGVMs; \emph{Dynamic Vegetation Models}), os quais 
                         s{\~a}o o componente superficial de Modelos do Sistema Terrestre 
                         (ESMs; \emph{Earth System Models}), s{\~a}o incapazes de 
                         representar os processos do fogo em florestas tropicais 
                         {\'u}midas e n{\~a}o representam em escala local as propriedades 
                         da superf{\'{\i}}cie terrestre e os processos associados com o 
                         LUCC e a propaga{\c{c}}{\~a}o do fogo. A modelagem das 
                         intera{\c{c}}{\~o}es complexas entre LUCC, mudan{\c{c}}as 
                         clim{\'a}ticas, secas e as queimadas nos tr{\'o}picos requer um 
                         quadro para simular os diferentes componentes e suas 
                         intera{\c{c}}{\~o}es em m{\'u}ltiplas escalas. Prop{\~o}e-se 
                         um novo ambiente de modelagem para melhor representar o fogo nos 
                         ecossistemas neotropicais dentro dos DGVMs, simulando a 
                         propaga{\c{c}}{\~a}o do fogo e as rela{\c{c}}{\~o}es com LUCC 
                         e o sistema terrestre global. Este projeto de pesquisa consiste em 
                         tr{\^e}s partes: implementa{\c{c}}{\~a}o de \emph{subgrid 
                         tiling} no modelo INLAND e de um ambiente de modelagem 
                         multi-escala para fazer o \emph{downscaling} do modelo para a 
                         escala mais fina: implementa{\c{c}}{\~a}o de um modelo simples 
                         de propaga{\c{c}}{\~a}o do fogo e acoplamento unidirecional 
                         (downscaling) com o modelo INLAND; e valida{\c{c}}{\~a}o de 
                         produtos globais de {\'a}rea queimada no {"}arco do 
                         desmatamento{"} para calibra{\c{c}}{\~a}o e 
                         valida{\c{c}}{\~a}o de modelos. A implementa{\c{c}}{\~a}o de 
                         \emph{subgrid tiling} no modelo INLAND tornou poss{\'{\i}}vel a 
                         representa{\c{c}}{\~a}o de diferentes tipos de 
                         superf{\'{\i}}cie (naturais ou modificados por atividades 
                         humanas) dentro de uma determinada c{\'e}lula de grade do modelo. 
                         Ainda assim mais estudos s{\~a}o necess{\'a}rios a fim de 
                         parametrizar paisagens influenciadas pelas atividades humanas. O 
                         modelo de propaga{\c{c}}{\~a}o do fogo, acoplado ao modelo 
                         INLAND, demonstrou a habilidade em simular padr{\~o}es realistas 
                         de propaga{\c{c}}{\~a}o do fogo e sensibilidade {\`a} 
                         mudan{\c{c}}a de v{\'a}rios par{\^a}metros, como o tipo de 
                         cobertura do solo, os padr{\~o}es de desmatamento, a 
                         presen{\c{c}}a de estradas, e as velocidade e dire{\c{c}}{\~a}o 
                         do vento. Em estudos futuros s{\~a}o necess{\'a}rios melhorias 
                         nas parametriza{\c{c}}{\~o}es e inclus{\~a}o da umidade do ar e 
                         dos combust{\'{\i}}veis, e a quantidade de combust{\'{\i}}vel, 
                         bem como o \emph{upscaling} dos resultados para a DGVM acoplado. 
                         A valida{\c{c}}{\~a}o de produtos globais de {\'a}rea queimada 
                         no {"}arco do desmatamento{"} traz confian{\c{c}}a suficiente 
                         para o uso desses produtos na calibra{\c{c}}{\~a}o e 
                         valida{\c{c}}{\~a}o dos componentes de fogo dos DGVMs e ESMs 
                         nessa {\'a}rea. Este estudo demonstrou o potencial deste ambiente 
                         de modelagem multi-escala para estudar as sinergias entre 
                         mudan{\c{c}}as clim{\'a}ticas, LUCC e fogo nos 
                         neotr{\'o}picos.",
            committee = "Oliveira, Gilvan Sampaio de (presidente) and Nobre, Carlos Afonso 
                         (orientador) and Cardoso, Manoel Ferreira and Brando, Paulo 
                         Monteiro and Magalh{\~a}es, Marina Hirota",
         englishtitle = "Modelagem multi-escala do fogo nos neotr{\'o}picos: acoplamento 
                         de um modelo de superf{\'{\i}}cie com um modelo de alta 
                         resolu{\c{c}}{\~a}o de propaga{\c{c}}{\~a}o do fogo, 
                         considerando a heterogeneidade da cobertura do solo.",
             language = "en",
                  ibi = "8JMKD3MGP5W34M/3GD37Q2",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP5W34M/3GD37Q2",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "25 jan. 2021"
}


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