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@PhDThesis{Medeiros:2016:DiErEx,
               author = "Medeiros, Grasiela de Oliveira Rodrigues",
                title = "Diagn{\'o}stico da eros{\~a}o e a expans{\~a}o da cultura da 
                         cana-de-a{\c{c}}{\'u}car no Estado de S{\~a}o Paulo",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2016",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2016-05-13",
             keywords = "sistema terrestre, conserva{\c{c}}{\~a}o, mudan{\c{c}}as 
                         clim{\'a}ticas, eros{\~a}o, cana-de-a{\c{c}}{\'u}car, earth 
                         system, conservation, climate change, erosion, sugarcane.",
             abstract = "O solo {\'e} um componente chave para o funcionamento do Sistema 
                         Terrestre e encontra-se na superf{\'{\i}}cie do planeta onde 
                         d{\~a}o-se as interfaces entre a atmosfera, Pedosfera, biosfera e 
                         litosfera. No entanto, este recurso vem sofrendo press{\~o}es 
                         antr{\'o}picas que conduzem ao aumento das {\'a}reas degradadas 
                         e, consequentemente, abandonadas em regi{\~o}es anteriormente 
                         produtivas. Esta pesquisa de car{\'a}ter multidisciplinar teve 
                         como objetivo avaliar a expans{\~a}o da 
                         cana-de-a{\c{c}}{\'u}car para o Estado de S{\~a}o Paulo 
                         considerando proje{\c{c}}{\~o}es clim{\'a}ticas e a 
                         degrada{\c{c}}{\~a}o do solo por eros{\~a}o. Sendo assim, a 
                         primeira fase metodol{\'o}gica abordou a estimava das taxas de 
                         perda de solo para o Estado de S{\~a}o Paulo utilizando a 
                         Equa{\c{c}}{\~a}o Universal da Perda de Solo (USLE), modelo 
                         amplamente utilizados em estudos de conserva{\c{c}}{\~a}o do 
                         solo. A partir desta estimativa foi calculado o {\'{\I}}ndice do 
                         Tempo de Vida do Solo, uma ferramenta diagn{\'o}stica capaz de 
                         avaliar o n{\'{\i}}vel de degrada{\c{c}}{\~a}o dos solos em 
                         fun{\c{c}}{\~a}o das taxas estimadas de eros{\~a}o 
                         h{\'{\i}}drica e de renova{\c{c}}{\~a}o dos solos. De acordo 
                         com esta metodologia, foram consideradas duas abordagens: i) a 
                         primeira determinou o tempo remanescente para que o perfil do 
                         solum (horizontes A+B) fosse degradado at{\'e} atingir uma 
                         profundidade cr{\'{\i}}tica de 1 m; ii) a segunda, in{\'e}dita, 
                         considerou o tempo remanescente para que a camada superficial de 
                         0,25 m do solo, rica em nutrientes, fosse perdida por eros{\~a}o. 
                         Os resultados dessas etapas mostraram que a taxa m{\'e}dia 
                         estimada de perda de solo {\'e} de 30 Mg ha\$^{-1}\$ 
                         ano\$^{-1}\$ e que 59\% da {\'a}rea do estado apresentaram 
                         taxas estimadas de perda de solo acima de 12 Mg ha\$^{-1}\$ 
                         ano\$^{-1}\$, limite de toler{\^a}ncia m{\'e}dio considerado 
                         na literatura. Os resultados tamb{\'e}m mostraram que as taxas 
                         m{\'e}dias de perda de solo encontradas para as {\'a}reas 
                         utilizadas para o plantio de culturas anuais, semi-perenes e 
                         perenes foi de, respectivamente, 118 Mg ha\$^{-1}\$ 
                         ano\$^{-1}\$ , 78 Mg ha\$^{-1}\$ ano\$^{-1}\$ e 38 Mg 
                         ha\$^{-1}\$ ano\$^{-1}\$ . Assim, de forma geral, esta fase do 
                         estudo permitiu concluir que o Estado de S{\~a}o Paulo requer 
                         aten{\c{c}}{\~a}o com rela{\c{c}}{\~a}o a 
                         conserva{\c{c}}{\~a}o dos seus solos principalmente no que diz 
                         respeito aos usos agr{\'{\i}}colas. A segunda fase 
                         metodol{\'o}gica consistiu na cria{\c{c}}{\~a}o de um modelo de 
                         expans{\~a}o da cana-de-a{\c{c}}{\'u}car capaz de simular a 
                         expans{\~a}o da {\'a}rea cultivada com 
                         cana-de-a{\c{c}}{\'u}car para o Estado de S{\~a}o Paulo 
                         utilizando o arcabou{\c{c}}o de modelagem LuccME, desenvolvido no 
                         Centro de Ci{\^e}ncia do Sistema Terrestre (CCST) do Instituto 
                         Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Foram realizadas 
                         simula{\c{c}}{\~o}es para o per{\'{\i}}odo de 2005-2010, 
                         valida{\c{c}}{\~a}o para o ano de 2012 e proje{\c{c}}{\~o}es 
                         para o ano de 2050. As proje{\c{c}}{\~o}es consideraram os dados 
                         simulados de temperatura do ar e precipita{\c{c}}{\~a}o do RCP 
                         4.5 e 8.5 gerados pelo modelo \emph{Hadley Centre Global 
                         Environment Model}, version 2-Earth System (HadGEM2-ES) do 
                         \emph{Coupled Model Intercomparison Project Phase 5} (CMIP5) que 
                         indicaram aumento da temperatura do ar e precipita{\c{c}}{\~a}o 
                         para os cen{\'a}rios analisados; al{\'e}m de dados de 
                         produtividade futura da cana-de-a{\c{c}}{\'u}car estimados via 
                         Modelo Integrado de Processos Superficiais (INLAND). Estas 
                         simula{\c{c}}{\~o}es de produtividade, por sua vez, tamb{\'e}m 
                         consideraram as proje{\c{c}}{\~o}es clim{\'a}ticas RCP 4.5 e 
                         8.5 e indicaram maior aumento de produtividade para RCP 8.5. Os 
                         resultados do modelo de expans{\~a}o da 
                         cana-de-a{\c{c}}{\'u}car indicaram um acerto de 68,89\% em 
                         compara{\c{c}}{\~a}o dos dados simulados com os dados mapeados 
                         via projeto CANASAT para o mesmo ano. Estes resultados, comparados 
                         aos resultados da primeira fase do trabalho 
                         (degrada{\c{c}}{\~a}o do solo por eros{\~a}o) apontaram que em 
                         2050 a expans{\~a}o da cana-de-a{\c{c}}{\'u}car no estado de 
                         S{\~a}o Paulo prevista neste trabalho considerando-se as 
                         previs{\~o}es clim{\'a}ticas RCP 4.5 acarretar{\'a} em 
                         preju{\'{\i}}zos no que diz respeito {\`a} 
                         degrada{\c{c}}{\~a}o do solo, uma vez que, se direcionar{\'a} 
                         para regi{\~o}es suscept{\'{\i}}veis {\`a} eros{\~a}o. 
                         ABSTRACT: The soil is a key component for the functioning of the 
                         Earth system and lies on the surface of the planet at the 
                         interfaces of the atmosphere, pedosphere, biosphere and 
                         lithosphere. However, this resource is affected by human pressures 
                         leading to an increase in degraded areas which eventually, become 
                         lost for agricultural purposes. This multidisciplinary research 
                         aimed to evaluate the expansion of sugarcane in the State of 
                         S{\~a}o Paulo, Brazil, considering climate projections and soil 
                         degradation resulting from erosion. Thus, the first methodological 
                         phase of this study established estimates of soil loss rates for 
                         the State of S{\~a}o Paulo by the Universal Soil Loss Equation 
                         (USLE), a model widely used in soil conservation studies. From 
                         this estimate, the Soil Lifetime Index was calculated, a 
                         diagnostic tool to assess the land degradation level, defined by 
                         the estimated erosion and soil renewal rates. This methodology was 
                         applied in two steps: i) first, we estimated the remaining time of 
                         degradation of the solum profile (horizons A + B) until reaching a 
                         critical depth of 1 m; ii) second, the remaining time for erosion 
                         loss of the nutrient-rich soil surface layer of 0.25 m. The 
                         results of these steps showed that the average estimated soil loss 
                         rate was 30 Mg ha\$^{-1}\$ yr\$^{-1}\$ and that the estimated 
                         soil loss rates exceeded the average tolerance limit, found in the 
                         literature, of 12 Mg ha\$^{-1}\$ yr-1, in 59\% of the area. 
                         Thus, in this part of the study, the conclusion was drawn that 
                         measures must be taken for the entire state of Sao Paulo in 
                         relation to soil conservation, especially with regard to 
                         agricultural management. The second methodological stage consisted 
                         in creating a model of sugarcane expansion to simulate the 
                         expansion of sugarcane fields in the State of S{\~a}o Paulo using 
                         LuccME, a modeling framework developed at the Center for Earth 
                         System Science (CCST), the National Institute for Space Research 
                         (INPE). Simulations were performed from 2005 to 2010, validation 
                         in 2012, resulting in projections for 2050. The data used were 
                         simulated air temperature and precipitation data of the 
                         Representative Concentration Pathway (RCP 4.5 and 8.5 from 
                         projections generated by the Hadley Centre Global Environment 
                         Model, version 2-Earth System (HadGEM2-ES) of the Coupled Model 
                         Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5). These projections 
                         indicated an increase in air temperature and precipitation for the 
                         scenarios analyzed, as well as higher sugarcane yields in the 
                         future or future sugarcane yields, estimated by the Integrated 
                         Model of Surface Processes (INLAND). The climate projections RCP 
                         4.5 and 8.5 were also considered in the simulations and both 
                         indicated yield increases, especially for 8.5 RCP. The results of 
                         the sugarcane expansion model showed a peak or an extreme result 
                         of 68.89\% compared with the CANASAT project for the same year. 
                         These results, compared to the results of the first phase of the 
                         work (soil degradation by erosion), indicated that by 2050, under 
                         the climate predictions of RCP 4.5, sugarcane expansion in the 
                         state of S{\~a}o Paulo will result in losses with regard to soil 
                         degradation, since the sugarcane fields will most likely have 
                         reached erosion-susceptible regions.",
            committee = "Ometto, Jean Pierre Henry Balbaud (presidente) and Giarolla, 
                         Ang{\'e}lica (orientadora) and Oliveira, Gilvan Sampaio de 
                         (orientador) and Renn{\'o}, Camilo Daleles and Marinho, Mara de 
                         Andrade and Marin, Fabio Ricardo",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "Erosion diagnosis and sugarcane expansion in S{\~a}o Paulo 
                         State",
             language = "pt",
                pages = "277",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3LUS58L",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34P/3LUS58L",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "04 dez. 2020"
}


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