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@PhDThesis{Broedel:2017:InHeTo,
               author = "Broedel, Elis{\^a}ngela",
                title = "A influ{\^e}ncia da heterogeneidade da topografia na modelagem 
                         dos balan{\c{c}}os de energia, {\'a}gua e carbono entre a 
                         floresta amaz{\^o}nica e a atmosfera",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2017",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2017-09-15",
             keywords = "heterogeneidade da paisagem. floresta de terra firme. plat{\^o}. 
                         baixio. modelagem de superf{\'{\i}}cie terrestre. modelo INLAND. 
                         balan{\c{c}}os {\`a} superf{\'{\i}}cie. landscape 
                         heterogeneity. terra firme forest. plateau. Valley. land surface 
                         model. INLAND model. surface fluxes.",
             abstract = "A heterogeneidade da paisagem local nas florestas de Terra Firme 
                         na Amaz{\^o}nia {\'e} resultante da varia{\c{c}}{\~a}o 
                         topogr{\'a}fica (planaltos dissecados por vales de v{\'a}rias 
                         dimens{\~o}es) e exerce influ{\^e}ncia significativa na 
                         estrutura e diversidade da vegeta{\c{c}}{\~a}o, pedog{\^e}nese 
                         do solo e fluxos hidrol{\'o}gicos. Apesar disso, a 
                         heterogeneidade da paisagem tende a ser representada de maneira 
                         simplificada e conceitual na maioria dos modelos de 
                         superf{\'{\i}}cie continental, em virtude da escala usual de sua 
                         aplica{\c{c}}{\~a}o. Suspeita-se, ent{\~a}o, que a 
                         representa{\c{c}}{\~a}o simplificada da heterogeneidade 
                         topogr{\'a}fica, em n{\'{\i}}vel de subgrade, dentro de um 
                         ambiente de floresta na Amaz{\^o}nia, pode originar erros na 
                         simula{\c{c}}{\~a}o dos fluxos de energia, {\'a}gua e carbono, 
                         devido {\`a} forte n{\~a}o linearidade e heterogeneidade dos 
                         processos da superf{\'{\i}}cie continental, em uma escala mais 
                         refinada. Portanto, utilizando o modelo INLAND, investigou-se 
                         quantitativamente a influ{\^e}ncia da representa{\c{c}}{\~a}o 
                         da topografia nas estimativas dos balan{\c{c}}os de energia, 
                         {\'a}gua e carbono da floresta Amaz{\^o}nica em tais modelos. Em 
                         uma primeira etapa, o INLAND foi ajustado para dois distintos 
                         ambientes (plat{\^o} e baixio), ambos localizados em uma 
                         {\'a}rea representativa de floresta de Terra Firme na regi{\~a}o 
                         central da bacia Amaz{\^o}nica, usando dados observados oriundos 
                         de torres micrometeorol{\'o}gicas instaladas nos locais. Os 
                         resultados mostraram que a inclus{\~a}o de um modelo de 
                         aqu{\'{\i}}fero confinado ao INLAND para representar a {\'a}rea 
                         de baixio, em conjunto com par{\^a}metros espec{\'{\i}}ficos de 
                         solo e da vegeta{\c{c}}{\~a}o para ambas as {\'a}reas, permitiu 
                         ao modelo simular pontualmente as principais diferen{\c{c}}as 
                         observadas referentes ao particionamento dos balan{\c{c}}os de 
                         {\'a}gua, energia e carbono, entre esses ambientes. Em seguida, 
                         foram contabilizados os efeitos combinados das {\'a}reas de 
                         plat{\^o} e de baixio na estimativa dos fluxos {\`a} 
                         superf{\'{\i}}cie distribu{\'{\i}}dos espacialmente ao longo 
                         da bacia Amaz{\^o}nica, sendo a porcentagem de cobertura de 
                         plat{\^o} e baixio estimada pelo modelo HAND. Os resultados 
                         indicam que as simula{\c{c}}{\~o}es que consideraram a 
                         heterogeneidade da topografia apresentaram uma redu{\c{c}}{\~a}o 
                         do vi{\'e}s positivo dos fluxos de ET e de GPP, quando comparados 
                         aos valores obtidos por meio das simula{\c{c}}{\~o}es que 
                         assumiram a superf{\'{\i}}cie como um plano homog{\^e}neo. Por 
                         fim, considerando nas simula{\c{c}}{\~o}es do INLAND o 
                         refinamento da representa{\c{c}}{\~a}o da topografia referente 
                         {\`a} escala de subgrade versus a representa{\c{c}}{\~a}o da 
                         superf{\'{\i}}cie como um meio homog{\^e}neo, foram 
                         investigadas as respostas da floresta aos poss{\'{\i}}veis 
                         impactos das mudan{\c{c}}as clim{\'a}ticas e do aumento da 
                         concentra{\c{c}}{\~a}o de CO2 na atmosfera. De acordo com os 
                         resultados, as simula{\c{c}}{\~o}es que inclu{\'{\i}}ram a 
                         representa{\c{c}}{\~a}o da topografia, al{\'e}m de apresentar 
                         uma atenua{\c{c}}{\~a}o dos impactos das mudan{\c{c}}as 
                         clim{\'a}ticas nos fluxos de GPP e ET (nas {\'a}reas com maior 
                         redu{\c{c}}{\~a}o da precipita{\c{c}}{\~a}o), permitiram uma 
                         maior capacidade da floresta de atuar como sumidouro de carbono, 
                         efeito que foi constatado nas simula{\c{c}}{\~o}es cuja 
                         atmosfera estava enriquecida por CO2. De maneira geral, os 
                         resultados desse estudo sugerem que a contabiliza{\c{c}}{\~a}o 
                         da heterogeneidade topogr{\'a}fica na escala de subgrade {\'e} 
                         fundamental para reduzir os erros sistem{\'a}ticos nos processos 
                         de intera{\c{c}}{\~a}o solo-plantaatmosfera na floresta 
                         Amaz{\^o}nica, principalmente devido {\`a} condi{\c{c}}{\~a}o 
                         h{\'{\i}}drica dos baixios, que favorece um ambiente mais 
                         {\'u}mido do que nas {\'a}reas de plat{\^o}s. O conhecimento 
                         desse fato pode contribuir tanto para o ajuste e a 
                         produ{\c{c}}{\~a}o de modelos mais adequados quanto para o 
                         desenvolvimento de novas parametriza{\c{c}}{\~o}es, objetivando 
                         melhorar a representa{\c{c}}{\~a}o das caracter{\'{\i}}sticas 
                         da superf{\'{\i}}cie terrestre em tais modelos. Isso poder{\'a} 
                         auxiliar, por exemplo, nas redu{\c{c}}{\~o}es das incertezas de 
                         cen{\'a}rios futuros de clima e mudan{\c{c}}as de cobertura da 
                         vegeta{\c{c}}{\~a}o, avan{\c{c}}ando, portanto, nos estudos 
                         sobre as mudan{\c{c}}as ambientais globais. ABSTRACT: On Amazon 
                         Terra Firme forest, the local landscape heterogeneity resulting 
                         from topographic variability (plateaus dissected by valleys of 
                         various dimensions) exerts significant influence on the structure 
                         and diversity of vegetation, soil pedogenesis and hydrological 
                         flows. Despite its remarkable influence, the spatial variability 
                         of surface features is frequently represented in a simplified and 
                         conceptual way in most surface models. In this work, we 
                         investigated if simplifications in the subgrid-level variability 
                         within a forest environment in the Amazon can lead to errors in 
                         the simulation of energy, water and carbon flows due to strong 
                         non-linearity and heterogeneity on a more refined scale of 
                         continental or terrestrial surface processes. For this purpose, 
                         the Integrated Surface Processes Model (INLAND) was used, it was 
                         firstly tuned to two distinct environments in a typical Terra 
                         Firme forest area in the central region using data from 
                         micrometeorological towers located in the plateau and valley 
                         areas. Results showed that the inclusion of an aquifer model 
                         confined to INLAND to represent the valley area, together with 
                         specific soil and vegetation parameters for the plateau and 
                         shallow water, allowed the model to accurately simulate the 
                         seasonal differences regarding partitioning of energy and carbon 
                         water balances between both environments, highlighting the 
                         importance of incorporating subgrid variability to represent 
                         Amazonian ecosystems on a large scale. Then, the combined effects 
                         of plateau and shallow areas on the surface fluxes along the 
                         Amazon basin were estimated. Mean fluxes for the whole Amazon 
                         Basin were calculated, weighted by the cover fraction of each 
                         environment obtained through the HAND algorithm. Finally, we 
                         investigated the impacts of climate change and the increase of CO2 
                         concentration on the simulations with the representation of the 
                         study area in a homogeneous topography versus the combination of 
                         plateau and shallow areas. The results showed that, in general, 
                         the INLAND model overestimated the average flows of ET as well as 
                         GPP in the basin, but this overestimate was smaller in the 
                         simulation considering the combined effects of the plateau and 
                         shallow areas. In addition, these simulations presented a slight 
                         attenuation of the climatic change effects when compared to the 
                         simulations considering the basin as a homogeneous topography, in 
                         direct response to the fluxes of CO2 fertilization. In general, 
                         the results suggest that accounting for topographic heterogeneity 
                         on the subgrid scale can improve the accuracy of the model. This 
                         may help, for example, reduce uncertainties in future climate 
                         scenarios and in studies of changes in vegetation cover related to 
                         global climate change.",
            committee = "Cardoso, Manoel Ferreira (presidente) and von Randow, Celso 
                         (orientador) and Cuartas Pineda, Luz Adriana (orientadora) and 
                         Araujo, Alessandro Carioca de and Lapola, David Monteiro",
         englishtitle = "Influence of the landscape-level heterogeneity topography in 
                         energy, water and carbon flux between tropical forest ecosystems 
                         and the atmosphere",
             language = "pt",
                pages = "260",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3PJ5FPH",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34P/3PJ5FPH",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "27 nov. 2020"
}


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