Desafios para a modelagem de sistemas terrestres (2008)

Desafios para a modelagem de mudanças terrestres

Sérgio Souza Costa

Universidade Presidente Antônio Carlos (2008)

Mudanças Globais e as Ações Humanas

Efeitos das Mudanças Globais

Sistema terrestre Um Sistema de Sistemas

Sistema terrestre Um Sistema de Sistemas

Mudanças terrestres

Mudanças terrestres

Fonte: Carlos Nobre (INPE)

Amazônia e as Mudanças Globais Devido ao desflorestamento da Amazônia o Brasil é o quarto emissor mundial de CO2.

Amazônia e as Questões sociais

Amazônia e as Questões sociais

Como prever o efeito de uma determinada ação nas mudanças terrestres?

Modelagem de sistemas terrestres

Criando representações computacionais (e modelos) das mudanças terrestres

Roteiro

n  Modelagem terrestre e o INPE

n  Breve evolução da geoinformática

n  Modelagem de mudanças terrestre

n  Desafio a modelagem de mudanças

Clima e tempo Engenharia e Tecnologia Espaciais

Observação da Terra Ciências Espaciais e Atmosféricas

Missões do INPE

Clima e tempo Engenharia e Tecnologia Espaciais

Observação da Terra Ciências Espaciais e Atmosféricas

Missões do INPE

Compreender melhor o “espaço dos homens”

Observação da terra

A epidemia de

cólera em Londres,

século XIX, Doutor

John Snow 1854

Fonte: Barcellos,C.;2001

Observação da terra Por que estudar o espaço ?

Dr. John Snow London, 1854

doenças

Agricultura Meio ambiente

Energia

Observação da terra Foco nos serviços espaciais

Sensoriamento remoto Geoinformática

Observação da terra Divisões da observação da terra

Geoinformática

“Geoinformática é o conjunto de técnicas e de

conceitos sobre representação computacional do

espaço” (Câmara,2005)

Cartografia

Computação

Estatística

Geografia

SIG

1.  Mapear e gerenciar (SIG)

2.  Análise espacial

3.  Modelar e prever

Geoinformática

Desáfios da geoinformática

1.  Mapear e gerenciar (SIG)

2.  Análise espacial

3.  Modelar e prever

Geoinformática

Desáfios da geoinformática

Desáfios da geoinformática

Mapear e gerenciar Mundo Real VS Representação computacional

¨  Estrutura de dados

¨  Escala e resolução (incerteza)

¨  Projeção, tela e mundo real

¨  Vizualização

Armazenamento

¨  Formato de arquivos

¨  Banco de dados

¨  Interoperabilidade

elevação

rios

divisão política

Desáfios da geoinformática

Análise espacial Entender as relações das

variáveis socio-economicas e

biofisicas com a configuração

espacial.

¨  Kernel, estimadores …

¨  Geoestatisticas, regressões …

¨  Linguagens, algebras de mapa

Limite atual e Desáfios da geoinformática

Limite Atual: Mapear e manipular o passado

Desáfio: Modelar o Futuro

Mudanças terrestres: Perda de Floresta

Fonte: http://mapas.sosma.org.br/

Mata atlântica em 2005 - Congonhas – MG

Mudanças terrestres: Perda de Floresta

Fonte: http://mapas.sosma.org.br/

Mata atlântica em 2005 - Congonhas – MG

Mudanças terrestres: Perda de Floresta

Fonte: http://mapas.sosma.org.br/

Mata atlântica em 2005 - Congonhas – MG

Mudanças terrestres: Perda de Floresta Mata atlântica em 2005 - Congonhas – MG

Mudanças terrestres: Perda de Floresta Mata atlântica em 2020 ? - Congonhas – MG

n  Extrapolar tendências

¨  Comparar com o que ocorreu com a instalação da Açominas na

década de 80.

n  Construir cenários

¨  Levar em conta o contexto socioeconômico atual.

Mudanças terrestres: Perda de Floresta Mata atlântica em 2020 ? - Congonhas – MG

tp - 20 tp - 10 tp

calibrar calibrar tp + 10

Previsto

Modelagem terrestre

Fonte: Cláudia Almeida

Ferramentas atuais DINAMICA EGO - UFMG

http://www.csr.ufmg.br/dinamica/

Ferramentas atuais TERRAME- UFOP/INPE

Eclipse & LUA plugin• model description• model highlight syntax

TerraView• data acquisition• data visualization• data management• data analysis

TerraLibdatabase

data

Model source code

MODEL DATA

mod

el

• model syntax semantic checking• model execution

TerraME INTERPRETER

LUA interpreter

TerraME framework

TerraME/LUA interface

model da

ta

http://www.terralab.ufop.br/dokuwiki/doku.php

n  Componentes ¨  conjunto de células georeferenciadas ¨  identificador único ¨  vários atributos por células ¨  matriz genérica de proximidade - GPM

Ferramentas atuais TERRAME- UFOP/INPE

O Brasil “Visto do Espaço” 2000

Serra do Espinhaço

Minas Gerais “Visto do Espaço”

2000

Pico do Itacolomi do Itambé

Serra do Lobo

Pico do Itacolomi do Itambé

Serra do Lobo

chuva chuva chuva

Pico do Itacolomi do Itambé Serra do Lobo

Sentido da Foto

Pico do Itacolomi do Itambé

Serra do Lobo

Resultado Simulação

Como modelar as mudanças terrestres

Quais teorias e desafios

Desafio 1:Como as pessoas usam o espaço?

Madereiros

Competindo pelo espaço

Agricultura

Colonos Pecuaristas

Source: Dan Nepstad (Woods Hole)

Paradigmas: Relógios, Nuvens ou Formigas

Paradigma newtoniano Causa e efeito (deterministico)

Modelos estocásticos Sistemas caóticos

Modelos emergentes Sistemas complexos

Paradigmas: Relógios, Nuvens ou Formigas

Paradigma newtoniano Causa e efeito (deterministico)

Modelos estocásticos Sistemas caóticos

Modelos emergentes Sistemas complexos

Logístico de Difusão

Estatísticos Regressão

Baseado em agentes

Paradigmas: Relógios, Nuvens ou Formigas

Paradigma newtoniano Causa e efeito (deterministico)

Modelos estocásticos Sistemas caóticos

Modelos emergentes Sistemas complexos

Logístico de Difusão

Estatísticos Regressão

Baseado em agentes

Desafio 2: Integrar as dimensões espaciais e sociais Acoplamento de modelos

Atmospheric Physics/Dynamics

Tropospheric Chemistry

Global Moisture

Ocean Dynamics

MarineBiogeochemistry

Terrestrial Ecosystems

Terrestrial Energy/Moisture

Climate Change

Pollutants

CO2

CO2

Soil

Land Use

Physical Climate System

Biogeochemical Cycles

Human Activities

(from Earth System Science: An Overview, NASA, 1988)

Feedbacks e Escala

Decisão do produtor

Preço do produto

regional

local

Processos locais e regionais Fatores e efeitos

Organização espacial e social

Por que é tão difícil modelar as mudanças?

Fonte: John Barrow (after David Ruelle)

Complexity of the phenomenon

Unc

erta

inty

on

basi

c eq

uati

ons

Solar System Dynamics Meteorology

Chemical Reactions

Hydrological Models

Particle Physics

Quantum Gravity

Living Systems

Global Change

Social and Economic Systems

http://lucc.ess.inpe.br/doku.php

Obrigado

skosta@gmail.com