@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/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3PJ5FPH",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}