IMPACTOS DE MUDANÇAS CLIMÁTICAS SOBRE A COBERTURA E USO DA TERRA EM PERNAMBUCO:

GERAÇÃO E DISPONIBILIZAÇÃO DE INFORMAÇÕES PARA O SUBSÍDIO A POLÍTICAS

PÚBLICAS

Edital 02-2009 Fapesp-FacepePesquisa Cooperativa em Mudança Climática Global

COORDENADORES

Jean Pierre H. B. Ometto, CCST-INPE

jean.ometto@inpe.br

Rômulo S. C. Menezes, UFPE

rmenezes@ufpe.br

Instituições Parceiras

São PauloCentro de Ciência do Sistema Terrestre-Instituto

Nacional de Pesquisas Espaciais – INPE

Centro de Energia Nuclear na Agricultura –USP

Instituto de Biociências - USP

PernambucoUniversidade Federal de Pernambuco - UFPE

Embrapa Solos- UEP Recife

Embrapa Semi-Árido - CPATSA

Univ. Federal Rural de Pernambuco-UFRPE

Instituto Agronômico de Pernambuco - IPA

Associação Plantas do Nordeste-APNE

Equipe (Pesquisadores, técnicos e alunos) ~65

Motivação

• Importância do Semiárido Nordestino ao país;

• Caatinga: ˜11% do país (844.453 km) e abriga 28 milhões

de pessoas.

• Necessidade e importância de levantamento de dados,

espacialmente distribuídos e em alta resolução (Carbono,

Nutrientes, Estoques, Fluxos, ….);

• Oportunidade para desenvolvimento de modelagem climática,

biogeoquímica;

• Cenários (e.g, IPCC) apontando aumento de secas

extremas na região;

• Interlocução e transversalidade da pesquisa científica com

gestão pública

OBJETIVO GERAL

Avaliar, através de atividades observacionais e de

modelagem, os impactos das mudanças climáticas

projetadas sobre os balanços de carbono e

nitrogênio e sobre a produtividade das principais

culturas agrícolas e da vegetação nativa nas

diferentes regiões de Pernambuco

Estratégia

ESTAGIO ATUAL DAS ATIVIDADES

Componente Observacional

Escala > Estado, Local - Sítios amostrais (Garanhuns, Serra Talhada,

Petrolina)

- Sensoriamento Remoto

- Levantamento do uso e cobertura do solo;

- Quantificação de estágios fenológicos e disponibilidade hídrica à

vegetação (NDVI, TRMM)

- Carbono/Nitrogênio

- Quantificação de estoques (Nitrogênio),

- Caracterização (Isótopos);

- Fluxos (C, Eddy Fluxes, Fotossíntese, Respiração); Água/Energia

- Balanço hidrológico (PPT, Troughfall, Infiltração/retenção solo; Corpo

d’água

ESTAGIO ATUAL DAS ATIVIDADES

Componente Modelagem

Escalas: Regional, Estadual, Sítios amostrais (Garanhuns,

Serra Talhada, Petrolina)

- Carbono/Nitrogênio

- Ciclagem Biogeoquímica - CENTURY;

- INLAND – Modelo de Superfície (Calibração para Caatinga)

- Vegetação

- INLAND – Modelo de Superfície (Calibração para Caatinga

com dados de campo)

- Sensoriamento Remoto – Modelo

- Clima

Atividades de mapeamento da cobertura e uso do solo

O trabalho foi inicialmente dividido em áreas equivalentes às cartas do levantamento sistemático brasileiro (56), na escala de 1:100.000 e depois unidas num mesmo arquivo, que é o produto final deste trabalho.

Localização da Carta Piloto

ESTOQUES NA VEGETAÇÃO

Uso do sensoriamento remoto na estimativa de fitomassa

florestal em área do Agreste de Pernambuco

3995 km2

Uso do sensoriamento remoto na estimativa de fitomassa florestal em área do Agreste

de Pernambuco

Metodologia

Imagens

digitais

Resourcesat - 1

(IRS-P6)

Pré-

processamento

Aplicação

de índice de

vegetação

(NDVI)

Índice de vegetação

+

Função de regressãoF(ton.ha-1)=121,29(NDVI)-36,084

Lima Junior et al. (2013)

Mapa de estimativa da

fitomassa vegetal

Localização da

unidades amostrais

Inventário da vegetação

arbórea:•Caatinga densa;

•Caatinga aberta

Correlação

entre

dados

orbitais e

de campo

Função de

regressão e

estimativa da

fitomassa

acima do solo

Estimativa da fitomassaabaixo do solo de

acordo com equação desenvolvida por COSTA

et al. (2013)

Estimativa da

fitomassa

total

Resultados preliminares – Estoque - NDVI

Carta Piloto Caatinga Densa Caatinga Aberta

Área (km2) 3995 863,02 531,36

Fitomassa

(ton de MS)2.072.792 1.583.955 488.837

Min (ton.ha-1) 0 0 0

Max (Ton.ha-1) 77 71 73

Méd (Ton.ha-1) 10,6 18,4 9,2

Índ

ice

de

vege

taçã

o (

0 a

10

00

0)

Análise da vegetação usando índices de vegetação MODISA escala (0 a 10000) dos índices indicam variação de ausência de cobertura vegetal

a maior cobertura (floresta perenifólia)

Proporção dos principais tipos de vegetação em quatro regiões de PEÁrvore perenifólia (AP), árvore decídua (AD), arbustivas (Arb) e herbáceas (Her)

(Bustamante-Becerra et al., em prep.)

ESTOQUES NA VEGETAÇÃO

Trincheira de solo (0,7 x 0,7 m)

Primeiro perímetro do levantamento Fitossociológico(raio = 5 m)

Segundo perímetro do levantamento Fitossociológico(lado = 20 m)

BIOMASSA SUBTERRÂNEA

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

0

10

20

30

40

50

60

L NL NQ P Open Dense

Rati

os

R:S

Bio

ma

sses

Mg

ha

-1

Shoot Root Ratio

Fig. 2 Root and shoot biomass and their ratio (R:S) in

dry tropical dry forests growing in different soil classes

(Luvisol, L; Litholic Neosol, NL; Quartzarenic Neosol,

NQ; and Planosol, P) and with open and dense

vegetation coverage (mean ± s.e.), in semi-arid areas of

Pernambuco, Brazil.

Sampaio, Menezes et al_ Plant and Soil

y = 0,195xy = 0,257x

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 20 40 60 80

Bio

ma

ssa

ra

dic

ula

r (M

g h

a-1

)

Biomassa aérea (Mg ha -1)

Neossolo litólico

3m

4m

5m

Linear (3m)

Linear (4m)

Linear (5m)

(B)

r2=0,94, p=0,006Relações das biomassas radiculares

e aéreas nas classes de solos

ESTOQUES NO SOLOExemplos de diferentes classes de solo

e cobertura e uso

Amostragem de solos(Setembro 2013)

91% dos pontos já amostrados

ESTOQUES NO SOLO

Zona da Mata Agreste Sertão do Moxotó Sertão de Terra Nova

Argissolo Neossolo regolítico Neossolo quartzarênico Argissolo

Latossolo Planossolo Planossolo Planossolo

Gleissolo Argissolo Luvissolo Latossolo

Neossolo litólico Neossolo litólico Neossolo litólico

Considerou-se para a Zona da Mata as três classes de solo dominantes e para o Agreste e o Sertão, as

quatro classes de solo principais, representando mais de 80% da superfície de cada região.

Região Superfície (ha) %Núm. de

pontos amostrais%

Zona da Mata 1.088.300 11 36 20

Agreste 2.473.450 25 48 27

Sertão 6.333.032 64 96 53

Total 9.893.800 100 180 100

Superfície e intensidade amostral por região fisiográfica.

ESTOQUES NO SOLO

FLUXOS

Garanhuns

Serra Talhada

Petrolina

Localização das áreas experimentais do

projeto em Pernambuco

Área Experimental em Garanhuns-PE

Pastagem

Mata Nativa

Área de

caatingaÁrea de pasto: período úmido

Garanhuns/Serra TalhadaTorre micrometeorológica para medição dos fluxos de

água, energia e CO2

Área de pasto:

período seco

13

Curso diário do fluxo de CO2 em B. decumbens

-15

-13

-11

-9

-7

-5

-3

-1

1

3

5

0 4 8 12 16 20 24

Flux

o C

O2

(mm

ol.m

-2s-1

)

Hora Local

seco (10/02 a 10/03/2012)

úmido (09/07 a 09/08/2012)

AGaranhuns, PE

(A. Antonino, R.Lima et all)

12

Variação sazonal (totais diários) da precipitação pluvial e do fluxo de

CO2 em B. Decumbens. Garanhuns

Resultados dos fluxos de CO2 (Eddy Covariance)

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

0

2

4

6

8

10

12

08/02/2012 23/04/2012 07/07/2012 20/09/2012 04/12/2012

CO

2, m

mo

l m-2

s-1

Pre

cip

itaçã

o p

luvi

al, m

m

Tempo, dias

Precipitação

CO2

Média anual = -0,830 mmol CO2 m-2

2012 >> -2,82 t C ha-1

2013 (até agosto) >> -2,50 t C ha-1

Considerações:

-CH4: não houve variação significativa (one way-ANOVA)

do metano para as duas estações nos sistemas de

tratamento;

-N2O: houve diferença significativa (one way-ANOVA,

p=0,00009) entre as duas estações para os dois sistemas

de tratamento, com maior emissão para o dia 20/04/2013

(estação seca). Para esse dia de coleta houve correlação

dos fluxos com a temperatura do ar (r=-0,85, p=0,03) e

temperatura do solo (r= -0,80, p=0,02)

- CO2: com maior emissão no dia 20/04/2013-estação seca

(Anova, p= 0,0000). Não houve diferença significativa

para o sistema Caatinga entre as duas campanhas.

Dióxido de Carbono (CO2)

Data coleta

CO

2 (g

m-2

d-1)

18/04/13 19/04/13 20/04/13 20/08/13 21/08/13 22/08/13-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

14 Pastagem

Caatinga

Metano (CH4)

Data coletaC

H4 (m

g m

-2 d

-1)

18/04/13 19/04/13 20/04/13 20/08/13 21/08/13 22/08/13-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30 Pastagem

Caatinga

Óxido Nitroso (N2O)

Data coleta

N2O

(m

g m

-2 d

-1)

18/04/13 19/04/13 20/04/13 20/08/13 21/08/13 22/08/13-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6 Pastagem

Caatinga

Estação Seca

Estação Chuvosa

Medidas de respiração do solo na pastagem e caatinga

Temperatura do Solo (°C)

Data coleta

Te

mp

era

tura

so

lo (

°C)

18/04/13 19/04/13 20/04/13 20/08/13 21/08/13 22/08/1322

24

26

28

30

32

34

36

38 Pastagem

Caatinga

Estudos Ecofisiológicos em Campo

(Catingueira, marmeleiro, jurema, outras...)

A espécie caducifólia

apresenta melhor

desempenho em

condições de baixo DPV,

mas, sob alto DPV, a

sempre-verde se

sobressai.

Alta eficiência do uso da

água (WUE) apresentada

pela sempre-verde em

condições de seca

Estudos ecofisiológicos em condições controladas

Efeitos de CO2 elevado sobre catingueira - LAFIECO-USP

Observa-se que a partir do dia 35(~) elev/drought a planta retirou menos água da terra do que amb/drought, caracterizando assim uma melhor WUE, interessanteque a diferença é quase constante no decorrer dos dias.

2012 2013

Estudos hidrológicos na pastagem e caatinga

Karinne Leal, M.Cristina Forti, Laura Borma

ATIVIDADES E PRODUTOS ESPERADOS

Projeções de mudanças climáticas do Modelo ETA para o estado de Pernambuco para diferentes períodos até o final do século

As anomalias são calculadas como a diferença entre os valores simulados no período futuro e no período de 1960-1990

A1B do IPCC AR4

As simulações dos modelos do CMIP5

(projeto de intercomparação de

modelos climáticos que fornecem as

projeções para o próximo relatório do

IPCC, AR5) para o período 1961 a 1990

Precipitção

Temperatura

ATIVIDADES E PRODUTOS ESPERADOS

CENTURY Simula a ciclagem biogeoquímica em ecossistemas naturais e

agroecossistemas sob várias situações de clima e solo.

Sub-Modelo de Carbono

ATIVIDADES E PRODUTOS ESPERADOS

Uso do INLAND para modelagem regional dos balanços de carbono em Pernambuco

Jorge Bustamante-Becerra, Jean Ometto et al., em preparação)

Simulação da produção anual de NPP considerando vegetação com estratos homogêneos (V_hom) e heterogêneos (V_het) e a diferença de V_het-V_hom nas quatro regiões analisadas (P1-Goiana, P2-Garanhuns, P3-Serra Talhada e P4-Petrolina).

Site do projeto: http://terracaatinga.ccst.inpe.br/

Nitrogen Cycling In Latin America: Drivers, Impacts And Vulnerabilities (Nnet)

General Objective

Develop a broad integrative network of research and outreach across

multiple ecoregions and different socioeconomic conditions in Latin

America12/2/2013 38

Sites / Network

12/2/2013 39

Obrigado