TORRE K34. Reserva Biológica do Cuieiras em Manaus - Torre K34. Fonte: Imbuzeiro, H. M. A. e Programa LBA

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1 TORRE K34 Dados gerais Local: A torre K34 encontra-se instalada em um platô de tamanho médio (Latitude: 2 36' 32.67" S; Longitude: 60 12' 33.48" W; altitude 130m) Araújo et al. JGR, 2002, na Reserva Biológica do Cuieiras, uma área de floresta primária e de propriedade do INPA, distante cerca de 60 km ao norte de Manaus, Km 34 da estrada vicinal da Reserva ZF2. Reserva Biológica do Cuieiras em Manaus - Torre K34. Fonte: Imbuzeiro, H. M. A. e Programa LBA Ecossistema: A reserva possui ha de área de floresta tropical úmida densa de terra firme, contígua a áreas muito mais extensas de floresta, típica da região central da Amazônia (Higuchi et al., 1997). Apesar dessa classificação geral, a região apresenta áreas de floresta com ambientes diferenciados, com os tipos de vegetação podendo ser definidos de acordo com a estratificação da topografia (Magalhães et al., 1998; Ribeiro et al., 1999). No solo do baixio é verificado 1,5% de argila, enquanto que no platô essa fração é de 73,8%, sendo observado um comportamento inverso para o conteúdo de areia (Souza, 2004). A temperatura média anual varia em torno de 26,7 o C, apresentando valores médios de 23,3 o C e 31,4 o C para as mínimas e máximas diárias, respectivamente (Miranda, 2002), enquanto a umidade relativa média anual do ar é de 84%. A distribuição mensal de chuvas forma duas épocas distintas no ano: a estação seca, que ocorre entre julho e setembro, quando é verificada precipitação inferior a 100 mm por mês (Luizão et al., 2004); e a estação chuvosa, que ocorre entre outubro e junho, sendo os meses de março e de abril os que apresentam o maior índice pluviométrico (Marques Filho et al., 2005) Descrição geral da torre: A torre K34 foi montada em 1999, possui 50 metros de altura, é construída em alumínio, e possui seção de 1.5 m x 2.5 m. 1

2 Instrumentação: Nas tabelas abaixo tem-se a descrição detalhada da instrumentação contida em cada plataforma de coleta de dados da torre K34, bem como a variável correspondente à medida de cada sensor, nomenclatura utilizada e altura na qual está instalado. Tabela 1. Instrumentos instalados no sistema de fluxos turbulentos Intervalo de tempo da média: 30 minutos Variável Nomenclatura Sensor utilizado Concentração de CO2 CO2 Analisador de gás por infravermelho (LI-6262/LI-7000/LI-7500, LI-COR) Concentração de H2O H2O Analisador de gás por infravermelho (LI-6262/LI-7000/LI-7500, LI-COR) Componentes da velocidade VAR_u; VAR_v; VAR_w Anemômetro ultra sônico (R2/R3, do vento (u,v,w) Gill Instruments) Altura do sensor (m) 53,1 53,1 53,1 Tabela 2. Instrumentos instalados na plataforma de coleta de dados AWS Intervalo de tempo da média: 30 minutos Variável Nomenclatura Sensor utilizado Perfil vertical de Temperatura do Ar Temperatura a Superfície Umidade Relativa do Ar T_ar1 (* 3 ); T_ar2; T_ar3; T_ar4; T_ar5; T_ar6 (* 1 ) T_sup UR Resistência de Platina (PT100) e Termohigrômetro (HMP45AC, Vaisala) Sensor de infravermelho (KT15, Heimann) Termohigrômetro (HMP45AC, Vaisala) Altura do sensor (m) 51,1 ; 42,5; 35,5; 28,0; 15,6; 5,2 50,40 Pressão Atmosférica P_atm Barômetro (PTB100A, Vaisala) 32,45 Direção do Vento Perfil Vertical de Velocidade do Vento Precipitação Radiação Fotossinteticamente Ativa Incidente Radiação de Onda curta Incidente Radiação de Onda curta Refletida Radiação de Onda Longa Atmosférica Radiação de Onda Longa terrestre Perfil vertical de concentração de CO2 Perfil vertical de concentração de H2O DV VV_1 ; VV_2 ; VV_3; VV_4 (* 1 ) PRP Anemoscópio (W200P, Vector Instruments) Anemômetro (A100R, Vector Instruments) Pluviômetro (ARG-100, Environmental Measurements) 51,1 51,45 51,9; 42,5; 35,3; 28,0 51,35 RFA_in Sensor quântico (LI-190, SZ LI-COR) 51,6 ROC_in Piranômetro (CM 21, Kipp & Zonen) 44,60 ROC_re Piranômetro (CM 21, Kipp & Zonen) 44,60 ROL_atm Pirgeômetro (CG1, Kipp & Zonen) 44,60 ROL_ter Pirgeômetro (CG1, Kipp & Zonen) 44,60 CO2_1; CO2_2; CO2_3; CO2_4; CO2_5; CO2_6 (*) H2O_1; H2O_2; H2O_3; H2O_4; H2O_5; H2O_6 (* 1 ) Analisador de Gás por Infravermelho (LI-820/LI-840, LI-COR)/(CIRAS SC, PP Systems) Analisador de Gás por Infravermelho (LI-820/LI-840, LI-COR; CIRAS SC, PP Systems) 53,1/50,0 (* 2 ); 35,3; 28,0; 15,6; 5,2; 0,5 53,1/50,0 (* 2 ); 35,3; 28,0; 15,6; 5,2; 0,5 (* 1 ) A nomenclatura das variáveis que possuem medidas em perfil é apresentada na respectiva ordem das alturas dos sensores; (* 2 ) 53,1 m antes abril de 2004 e 50,0 m após esta data; (* 3 ) Em 51,1 m utilizando Termohigrômetro (HMP45AC, Vaisala) a partir de 01/04/2008 2

3 Tabela 3. Instrumentos instalados na plataforma de coleta de dados SPCD31 Intervalo de tempo da média: 10 minutos Variável Nomenclatura Sensor utilizado Altura do sensor (m) Radiação Fotossinteticamente Ativa Incidente Radiação Fotossinteticamente Ativa Refletida Radiação de Onda Longa Atmosférica Radiação de Onda Longa terrestre Radiação de Onda curta Incidente Radiação de Onda curta Refletida RFA_in Piranômetro (PAR-LITE, Kipp & Zonen) 51,0 RFA_re Piranômetro (PAR-LITE, Kipp & Zonen) 51,0 ROL_atm Pirgeômetro (CG1, Kipp & Zonen) 51,0 ROL_ter Pirgeômetro (CG1, Kipp & Zonen) 51,0 ROC_in Piranômetro (CM6-B, Kipp & Zonen) 51,0 ROC_re Piranômetro (CM6-B, Kipp & Zonen) 51,0 Saldo de Radiação R_liq Saldo-radiômetro (NR-LITE, Kipp & Zonen) 51,0 Direção do Vento DV Anemômetro 3D (81000, RM Young) 52,5 Velocidade do Vento VV Anemômetro 3D (81000, RM Young) 52,5 Precipitação PRP Pluviômetro (ARG-100, Environmental Measurements) 51,35 Pressão Atmosférica P_atm Barômetro (PTB100A, Vaisala) 51,0 Temperatura do Ar T_ar Termohigrômetro (HMP45AC, Vaisala) 51,35 Umidade Relativa do Ar UR Termohigrômetro (HMP45AC, Vaisala) 51,35 3

4 Tabela 4. Instrumentos instalados na plataforma de coleta de dados SPCD30 Intervalo de tempo da média: 10 minutos Profundidade do Variável Nomenclatura Sensor utilizado sensor (cm) Perfil Vertical de T_slo_1; T_slo_2; T_slo_3; T_slo_4; Perfilador de temperatura do Temperatura do Solo T_slo_5 (* 1 2; 5; 10; 20; 50 ) solo (STP01, Hukseflux) Sonda perfiladora de umidade Perfil vertical de U_slo_1; U_slo_2; U_slo_3; 5; 10; 20; 30; 40; Umidade do Solo U_slo_4; U_slo_5; U_slo_6 (* 1 do solo (PR1, Delta-T ) 100 Instruments) Placa de fluxo de calor Fluxo de Calor no Solo SLO_flx 5 (HFP01, Hukseflux ) (* 1 ) A nomenclatura das variáveis que possuem medidas em perfil é apresentada na respectiva ordem das alturas dos sensores Existe revisão da segurança / manutenção estrutural regular? Sim, as ações de manutenção estrutural são realizadas em intervalo semestral. Quais projetos de pesquisas os dados dessa torre está associado? Cenários para a Amazônia: Clima, Biodiversidade e Uso da Terra; Usos da terra e fragmentação da paisagem: efeitos sobre a resposta hidrológica em bacias de micro e meso escala na Amazônia; PIRE - Partnerships in International Research and Education - Carbon, Water and Vegetation Dynamics of Amazon Forests under Climatic Variability and Change; EUCAARI - European Integrated project on Aerosol Cloud Climate and Air Quality interactions; Monitoramento das torres LBA - Manutenção, Ampliação, Integração e Operação das Estações de Monitoramento Ambiental dos Ecossistemas Amazônicos; Balanço de água, energia e carbono na interface atmosfera-biosfera em Manaus (MANAUS-FLUX) - FASE II; RAINFOR: A Proposal to Understand the Carbon Balance of Amazon Forests; AMAZONICA - "Amazon Integrated Carbon Analysis". A Multidisciplinary Consortium to Determine Current and Future Greenhouse Gas Balances of the Amazon Basin Considerações científicas Justificativa cientifica - quais são os objetivos da torre? (original / hoje em dia) Os estudos do Programa LBA levantam questões que requerem observações e coletas de dados em diferentes níveis no espaço e no tempo. Para esses estudos, foram instaladas as torres de observações micrometeorológicas em diferentes localizações, como por exemplo, áreas de florestas primárias e secundárias, de pastagens e de campos agrícolas. As torres são instrumentadas com sensores e equipamentos de última geração, que coletam e armazenam as informações acerca das condições atmosféricas representativas do local onde elas estão instaladas. Além disso, realizam também, medições contínuas e em alta frequência dos fluxos de gases do efeito estufa, como por exemplo, CO 2 e H 2O, entre a superfície e a atmosfera. Essas medidas ocorrem de acordo com a altura da vegetação, e auxiliam os estudos dos processos de variação climática, química da atmosfera, ciclagem de nutrientes, entre outros. Os dados obtidos nas torres também são utilizados para calibrar modelos de transferência e processos entre a vegetação e a atmosfera, e para alimentar modelos em combinação com sensoriamento remoto para a simulação de cenários futuros da cobertura vegetal e do funcionamento climático regional e global. Trata-se de uma torre desativada, qual seria a justificativa cientifica para a reativação? Não se aplica 4

5 Trata-se de uma torre nova / planejada, qual seria a justificativa para a continuação do funcionamento da torre depois do fim do projeto que ergueu a torre? Não se trata de uma torre nova ou planejada. Essa torre entrou em operação em junho de 1999, e a sua série de dados é a mais longa em ecossistema de floresta tropical. O projeto que ergueu a torre, o LBA- EUSTACH, foi finalizado em Dados científicos Período da coleta dos dados: As medidas na torre K34 tiveram início em maio de 1999 e acontecem até o presente. Qualidade dos dados (continuidade; missing data) Tabela 5. Disponibilidade (%) anual de dados coletados na torre K (1) (3) AWS SOLO (2) FLUXOS SPCD (2) (4) (1) Período de coleta: maio-dezembro; (2) Período de coleta: maio-dezembro; (3) Período de coleta: janeiro-março; (4) Parte dos instrumentos da SPCD31 foram desativados em junho/2009 e em novembro deste mesmo ano a plataforma de coleta de dados foi desativada. Qualidade dos dados (certificação) Atualmente, o grupo de pesquisas em micrometeorologia do Programa LBA em Manaus recebe os dados das medidas de temperatura, umidade e fluxo de calor no solo, além de variáveis meteorológicas e perfil de concentração de CO 2 H 2O, realizadas na torre K34 diretamente por transmissão via rádio digital na sala de trabalho, no escritório central em Manaus. Os dados do sistema de fluxos turbulentos são coletados em cartão SD card diretamente do dispositivo registrador, que é um Palm top ligado ao referido sistema. A partir da aquisição dos dados e chegada ao local de tratamento dos mesmos (na sala do grupo de micrometeorologia, escritório central do Programa LBA em Manaus), a equipe responsável por este trabalho, segue um Protocolo de organização, análise e certificação dos dados. A organização dos dados é feita utilizando-se a estrutura de um diretório que contém pastas e subpastas que separam os dados por: Localização do sítio experimental (Estado) / sigla de identificação do sítio experimental/ sigla de identificação da torre/sigla de identificação da plataforma de coleta. A pasta indicadora da plataforma de coleta de dados contém subpastas classificadoras de cada fase de organização e análise: dados Brutos, Pré-Análise, Pós- Análise, Certificados. Esta estrutura de organização e análise de dados está representada na Figura 1. Dentro das sub-pastas os dados são distribuídos pelo ano de origem dos arquivos, entretanto os dados de fluxos apresentam um nível a mais nesta estrutura, além do ano de origem existem subpastas classificadoras por meses e dentro destas uma separação de dados médios diários denominados Edd. 5

6 Os arquivos, após coletados deverão ser salvos dentro do diretório, pasta e subpasta adequadas onde em seguida serão renomeados seguindo a padronização instituída pelo protocolo do Grupo de Micrometeorologia: 1)Renumeração dos arquivos de dados brutos - Após coletados os dados brutos são renomeados/identificados com a sigla do sítio experimental onde foram coletados, o tipo de dados, dias do ano e horários (inicial e final) dos dados coletados. 2) Pré-análise - A Pré-Análise é constituída por quatro pastas de trabalho, todas em plataforma Excel. A primeira, ou principal pasta de trabalho contém os dados brutos organizados em ordem cronológica de tempo. As outras três pastas de trabalho contêm fórmulas que geram informações de análises dos dados por quadrimestre, a partir da vinculação com a pasta de trabalho principal. Cada arquivo quadrimestral possui quatro planilhas, que são: Bons por sensor; Consolidado por amostra; Consolidado dia e range, (este último item contém os limites mínimos e máximos para cada variável segundo recomendação de bibliografia, estudos e pesquisas). 3) Pós-análise - A Pós-Análise é constituída por um arquivo-relatório em editor de texto Word, contendo a descrição das análises realizadas, bem como as ações tomadas com base nos arquivos de Pré-Análise para gerar o arquivo de dados certificados. O relatório descreve as análises de cada variável segundo sua ordem de distribuição no arquivo de dados brutos, elencando os alertas de erro detectados nesta sequência: MÁX (máximo); MIN (mínimo); DIF_MÁX (diferença máxima); SEM DADOS (ausência de dados). 4) Certificados - O arquivo de dados certificados é constituído dos dados organizados em pasta de trabalho no programa Excel, depois de passar por minuciosa análise avaliadora da condição do mesmo,de acordo com os limites de variabilidade para cada variável,referente às características de cada sítio experimental. Neste arquivo permanecerão somente os dados aprovados nas análises, e aqueles que não se enquadrarem nessas condições ou que não possam/não devam ser estimados são descartados. E, mesmo aqueles dados que mostrem inicialmente, descumprir os critérios de análise, mas durante a análise seja constatada a boa qualidade da medida, esta deve ser mantida junto aos dados certificados. Há que se ressaltar a importância do registro de todas as ações tomadas, tanto de manter como de descarte de dados, contendo sempre no relatório de Pós-Analise data e horário da medida em questão. 6

7 Figura 1- Fluxograma do protocolo de controle de qualidade dos dados da torre Uso dos dados (solicitações; publicações) Solicitações: tabelas em anexo Publicações: tabelas em anexo Disponibilidade dos dados (LBA-DIS; LBA-MICROMET; outros) Os dados da torre K34 do período de junho/1999 a novembro/2002 fazem parte do banco de dados do LBA- DIS. Atualmente, todos os dados estão armazenados na sala do grupo de micrometeorologia do Programa LBA em Manaus, na estação de trabalho do responsável pelo gerenciamento dessa torre. Há também, cópias de segurança em máquinas e servidores do LBA/DIS-Suporte, e em discos rígidos externos portáteis. A disponibilização desses dados também segue um protocolo definido pelo grupo. Neste caso, o interessado envia uma mensagem por para o grupo, fazendo uma solicitação prévia dos dados. O responsável pelo gerenciamento da torre envia um formulário de solicitação de dados para que seja preenchido e reenviado. 7

8 Posteriormente, os dados são selecionados e encaminhados ao solicitante, que é solicitado a confirmar o recebimento do arquivo de dados, bem como do conteúdo do arquivo. Parte dos dados da torre K34também pode ser encontrada nos endereços listados abaixo: - /faculty/saleska/docs/mip/driver/manaus_km34/ ce=lba&full_querystring=%20and%20datasource:%28lba%20%29&ds_id=created% % %20by% Gerencia das torres Quem opera a torre? (financiado pelo LBA / projeto do LBA) A operação da torre K34 é de responsabilidade do Programa LBA, especificamente do grupo de micrometeorologia em Manaus, composto pelos integrantes listados a seguir: Coordenador do grupo de Micrometeorologia do Programa LBA -Alessandro Carioca de Araújo (Pesquisador da Embrapa) Meteorologista responsável pela coordenação das atividades da torre - Leila do Socorro Monteiro Leal (Celetista da FDB/Programa LBA) Técnólogo em eletrônica responsável pelo funcionamento dos sensores - Leonardo Oliveira (Celetista da FDB/Programa LBA) Engenheiro de Telecomunicações responsável pela Telemática - Daniel Masaaki (Celetista da FDB/Programa LBA) Técnico em torres micrometeorológicas - Antônio Huxley (Celetista da FDB/Programa LBA) Técnico em torres micrometeorológicas Thiago Xavier (Celetista da FDB/Programa LBA) Se o pesquisador responsável pelos dados da torres recebe recursos adicionais de projetos de cooperação (internacional e nacional) para manutenção e equipamentos da torre? O INPA tem alocado recursos nos últimos dois anos para adquirir instrumentos novos para reposição e de reserva. Trata-se de uma nova torre financiado por um projeto cientifico? E se existem planos para manter a torre depois do fim do financiamento pelo projeto científico, quem será responsável pela manutenção e operação? Não se aplica 8

9 Dar uma estimativa da manutenção e operação da cada torre por ano. Estatísticas completas por ano de custo de manutenção e operação, e de custos associados (p. ex. acesso) A manutenção da torre K34 é feita semestralmente e envolve as ações de: avaliação da integridade dos cabos de aço de sustentação da torre, ajuste adequado e uso de antiferrugem; avaliação dos riscos de queda de árvore(s) e se necessário, sua derrubada como medida preventiva; avaliação dos danos à base da torre devido à ação de intempéries e limpar e/ou refazer a estrutura; avaliação de todo o sistema elétrico da torre,como a integridade de fios elétricos e cabos, e substituição se necessário (ação preventiva); e, avaliação do aterramento da torre e corrigir se necessário. O custo de manutenção anual da torre K34 é de R$1.380,00. Os custos relacionados com a operação da torre (pessoal, combustível, manutenção dos veículos, material de escritório e expediente, alimentação, manutenção da trilha, diárias para auxiliares de campo, etc.), para o ano de 2011, foram estimados em R$ ,86. Combinando os custos de manutenção e operação, obtémse um custo estimado de R$ ,86. Estatísticas completas por ano de custo de manutenção e operação, e de custos associados (p. ex. acesso) Tabela 6. Relação das despesas realizadas com gastos com manutenção e operação da torre do k34, AM, no ano de 2011 Item Sub-item Descrição Custo (R$) Manutenção Cabos de Aço e âncoras Avaliar integridade e efetuar o ajuste adequado e fazer uso de anti-ferrugem em cada cabo Árvores Planejamento e derrubada da árvore que exponha a torre e equipe de campo a riscos (medida preventiva) Operação Planejamento e corte de galhos muito próximos e/ou adentrando a área da torre (medida preventiva) Base da torre Avaliar danos devido à ação de intempéries; limpar ou refazer estrutura, se necessário Sistema elétrico Avaliar integridade de fios e cabos e trocar os mesmos se necessário (inclusive ação preventiva) Aterramento Avaliar amperagem e corrigir se necessário Alimentação tres diaristas, durante tres dias Diárias de campo tres diaristas, durante tres quatro dias Miscelânia material necessario à manutenção Total anual de Manutenção Veículos Licenciamento e Manutenção preventiva e corretiva dos veículos de campo Consumo Equipamentos, componentes eletrônicos, baterias (energia para alimentar os sistemas ativos na torre K34) Diesel para os veículos que realizam as viagens a campo Alimentação para equipe de campo Pessoal Passagens Diárias Alessandro Coordenador do grupo de Micrometeorologia/Manaus e torres do LBA Leila Coordenadora da torre K Leonardo Tecnólogo em elétrônica Daniel Engenheiro de Telecomunicações Antônio Técnicos de campo Thiago Técnicos de campo Trata-se de uma torre desativada, qual seria a custo de reativação? Não se aplica Total anual de Operação Total anual de custos Avaliação global Dar uma avaliação global da torre quanto a seu mérito / importância científico e qualidade dos dados já produzidos tanto a custo. 9

10 Essa torre teve o início das suas operações em maio de 1999, e atualmente, a sua série de dados é a mais longa de floresta tropical na américa do sul, e provavelmente do mundo. Sua contribuição mais contundente está na constituição de um sítio de pesquisas científicas muito forte, que possibilitou a interpretação de sinais em várias escalas (da microescala à escala regional), e de estudos integrados como os da bacia do Açu, no qual foram combinadas as informações atmosféricas, com as de fluxos de superfície, hidrologia, monitoramento da biomassa e técnicas modernas de avaliação do ciclo do carbono em vários dos seus compartimentos. Agora que a série de dados atinge mais de 10 anos de idade, é o momento em que se podem realizar estudos das variabilidades sazonais e interanuais. Pois, de maneira geral, a resposta de um ecossistema florestal às condições do tempo presente, ocorre com um atraso de alguns dias a alguns meses, dependendo da intensidade dessas condições. 10