Desmatamento e seu Impacto Climático

Transcrição

1 Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos - CPTEC Desmatamento e seu Impacto Climático Gilvan Sampaio (gilvan.sampaio@inpe.br) XVIII CURSO DE USO ESCOLAR DO SENSORIAMENTO REMOTO NO ESTUDO DO MEIO AMBIENTE São José dos Campos, 13 de julho de 2016

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3 NASA s Terra Satellite - Map of Global Land Cover

4 Fatores que atuam sobre os climas: Aquecimento diferencial do globo pela radiação solar; Distribuição assimétrica de oceanos e continentes; Características topográficas sobre os continentes (relevo); Circulação geral da Atmosfera: desempenha papel de destaque na determinação do clima, redistribuem calor, umidade e momentum (quantidade de movimento), diminuindo algumas vezes as diferenças regionais dos elementos climáticos e, outras vezes, acentuando estas diferenças, tais como temperatura e precipitação.

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10 NASA s Terra Satellite - Map of Global Land Cover

11 Resultado de complexas interações entre diversos subsistemas

12 Mass and energy transfer Solar radiation flux CO 2 Respiration Reflection Canopy attenuation Photosynthesis H 2 O Transpiration Evaporation of intercepted water H 2 O Reflection Respiration Evaporation Precipitation Respiration Surface and sub-surface runoff

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14 Interações do Clima com a Vegetação Clima Vegetação Bidirecional em quais escalas de tempo?

15 Curta escala de tempo (segundos a horas): o sistema acoplado é dominado por rápidos processos biofísicos e biogeoquímicos que trocam energia, água, dióxido de carbono e momentum entre a atmosfera e a superfície. Escala de tempo intermediária (dias a meses): processos incluem trocas no estoque de umidade do solo, trocas na alocação de carbono e fenologia da vegetaç!ao (ex.: queda de folhas, senescência, dormência, brotação). Escala de tempo longa (estações, anos e décadas): podem ocorrer mudanças fundamentais na estrutura da vegetação (distúrbio, usos da terra, interrupção de crescimento). Foley et al., 2000.

16 Interações do Clima com a Vegetação: O clima é o fator que mais influencia na determinação da distribuição de vegetação e suas características num contexto global (Prentice, 1990). A localização de desertos, florestas tropicais, entre outras, é ditada pelas características do clima. Mudanças no clima afetam a distribuição geográfica da vegetação global. POR OUTRO LADO Mudanças na estrutura da vegetação também podem ter influências significativas no clima. As características físicas da vegetação e dos solos têm uma grande influência nas trocas de energia, água e momentum entre a superfície terrestre e a atmosfera. Mudanças na vegetação implicam em mudanças das propriedades físicas da superfície incluindo o albedo superficial, rugosidade da superfície, índice de área foliar, profundidade das raízes, e a disponibilidade de umidade do solo (Prentice et al, 1992).

17 Vegetation Atmosphere Interactions at the Surface: Trade Winds Surface Winds SW Radiation fluxes (albedo) Momentum fluxes (roughness) Sensible and latent fluxes (partition of energy) Drag

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19 The Holdridge Life-Zone Classification System (Holdridge, 1947; 1967)

20 O Desflorestamento na região tropical pode afetar o clima regional? E em qual escala espacial?

21 Fonte: ATLAS AMBIENTAL DO MUNICÍPIO DE SÃO PAULO - FASE I: Diagnósticos e Bases para a Definição de Políticas Públicas para as Áreas Verdes no Município de São Paulo. Unidades Climáticas Urbanas da Cidade de São Paulo. Autores: Prof. Dr. José Roberto Tarifa, Gustavo Armani.

22 Redução da evapotranspiração Remoção de floresta tropical Aumento do albedo Redução do fluxo de calor latente Aumento da temperatura à sup. Aumento do fluxo de calor sensível Redução do saldo de radiação à superfície Redução da energia disponível para resfriamento evaporativo (evap. do solo) Diminui a reciclagem de vapor d água p/ a atmosfera CLP fica mais seca e a umidade específica diminui CLP aquece, seca, e expande Afeta a transferência de momentum, calor, e umidade entre a superfície e a CLP Menos energia disp. para a circulação atmosférica Menos umidade disponível para precipitação Diminui a precipitação Adaptado de Snyder et al., 2004 Menos umidade disponível para condensação Há diminuição da cobertura de nuvens Em baixos e altos níveis há diminuição da cobertura de nuvens Em médios níveis há aumento da cobertura de nuvens Aumenta a radiação solar incidente Redução da convecção tropical profunda Pequeno aumento na convecção rasa (mas iniciada em um nível mais alto) Resfriamento da alta atmosfera, subsidência, redução da convecção, nebul. e prec. Afeta a intensidade e localização do escoamento em altos níveis da região tropical Possível influência no clima extratropical através de ondas de Rossby anômalas

23 Como representar processos que ocorrem em diversas escalas de tempo e espaço?

24 Conversão de floresta para pastagem da ordem de dezenas de quilômetros pode criar brisa de vegetação. Isso diminui a precipitação sobre a floresta e sobre a região de pastagem há aumento de nebulosidade, precipitação e tempestades.

25 Desflorestamentos heterogêneos em grandes escalas (centenas a milhares de km2) levam a mudanças na circulação mais complexas, com diminuição da precipitação nas regiões desflorestadas, particularmente no início e final da estação chuvosa, e nenhuma mudança ou aumento da precipitação em grandes manchas de floresta remanescentes. Estas mudanças também afetam a disponibilidade de água e luz, e a captação de C das florestas remanescentes, mas estes efeitos ainda não são bem quantificados. Em escalas de desflorestamentos maiores do que 10 5 km 2, os modelos numéricos consistentemente sugerem que há uma significativa diminuição da precipitação em toda a bacia que ocorreria devido a: 1) Uma diminuição na evapotranspiração nas regiões desflorestadas e resultante diminuição do transporte de vapor d água; e 2) Uma diminuição da energia solar absorvida líquida e um conseqüente enfraquecimento geral de escala continental do sistema de baixa pressão que determina a precipitação sobre a bacia.

26 Floresta Pastagem Redução na precipitação de 5 a 20%; Redução na evapotranspiração de 20 a 30%; Redução no escoamento superficial de 10 a 20%; Aumento de temperatura entre 0,3 C e 3 C; Período seco mais prolongado Fontes: Lean e Warrilow-1989; Nobre, et al.-1991; Henderson-Sellers et al.-1993; Lean et al.-1993, Sud et al.-1996, Lean et al.-1996, Manzi e Planton-1996, Rocha et al.-1996, Hahmann e Dickinson.-1997, Costa e Foley-2000, Rocha-2001, Werth e Avissar-2002, Voldoire e Royer-2004 e Correia-2005.

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30 Fonte: Soares-Filho, 2004 Projeto Cenários Amazônicos e LBA

31 Fonte: Soares-Filho, 2004 Projeto Cenários Amazônicos e LBA ~63%

32 Relative precipitation (p/p0) Sampaio et al., Regional Climate Change Over Eastern Amazonia Caused by Pasture and Soybean Cropland Expansion Relative Precipitation (p/p0) Pastagem Soja 1.05 Amazonia - Pasture Area: East/Northeast 1.05 Amazonia - SOYBEAN Area: East/Northeast member 1 member 2 member member 1 member 2 member member 4 member member 4 member y = x x R 2 = average Polynom (average) y = x x R 2 = average Polynom (average) % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Deforested Area (%) % 20% 40% 60% 80% 100% Deforested Area (%) Redução da Precipitação Estação Pastagem Soja JJA -27.5% -39.8% SON -28.1% -39.9% A redução da precipitação é mais evidente quando a área desflorestada é maior do que 40%. Esta redução ocorre principalmente no período seco! Toda a Amazônia Estação Pastagem Soja JJA -15.7% -24.0% Sampaio et al., 2007 Geophys. Res. Lett., 34

33 Os ecossistemas da Amazônia e Cerrado estão sujeitos a diferentes forçantes ambientais Usos da terra Fogo Mudanças climáticas Extremos climáticos

34 Taxa de desmatamento (ha/ano) Taxas anuais de desmatamentos entre 1990 e 2000 Fonte: (From Australia Conversation Foundation, Australian Land Clearing, A Global Perspective: Latest Facts & Figures.)

35 PECUÁRIA AGRICULTURA EXPLORAÇÃO DE MADEIRA

36 A cada hora, 1,500 hectares de florestas são derrubadas

37 Amazônia em números... O Sistema Natural cerca de 6 milhões de km 2 de florestas tropicais contíguas 15% a 20% da biodiversidade do planeta chuvas abundantes (2.2 m de total médio anual) 18% da água doce que chega aos oceanos (220,000 m 3 /s) mais de 120 G ton Carbono armazenados na vegetação e na parte superior dos solos uma multitude de ecossistemas, diversidade biológica e étnica

38 É factível reduzir o desmatamento? Fonte: INPE (

39 Desmatamento 2003 Desmatamento 2002/2003 Desmatamento até 2002 Fonte: INPE PRODES Digital, 2004.

40 Mapa de expansão do desflorestamento. Fonte: Michael J. Shean - Production Estimates and Crop Assessment Division - Foreign Agricultural Service (FAS) United States Department of Agriculture (USDA) 13 de janeiro de 2004 disponível em:

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42 Desmatamento...

43 Extração de madeira...

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46 Importância dos solos no ciclo de carbono Pg Atmosfera 730 Vegetação Solo (0-30cm) ~800 Solos (1m) Valores em Gt de C ; 1Gt = 10 9 t = 1 Pg

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48 Aumento da produção de soja: -Aumento da demanda mundial; -Grande crescimento da economia chinesa (9% ao ano); -Desvalorização do Real 270% de 1997 a 2004; -Aumento dos preços internacionais da soja; -Mau da vaca louca aumento do consumo de carne de soja; Fonte: Diaz et al., 2004

49 Teleconexões Amazônicas

50 Teleconexões Sócio-econômicas China: a economia que mais cresce no mundo Grande importador de commodities dos países em desenvolvimento E.g. soja do Brasil e Argentina Nepstad et al., Conservation Biology (2006)

51 Grilagem é o processo de apropriação de terras públicas de forma ilegal por meio da falsificação de documentos ou da corrupção. No passado, os grileiros colocavam escrituras falsas em caixas com grilos, que as deixavam amareladas e roídas para forjar a aparência de antiguidade e, conseqüentemente, de originalidade do documento, daí a origem do nome. Atualmente, os grileiros que agem na Amazônia usam imagens de satélite para negociações de venda das terras públicas na internet. Nos últimos anos, os órgãos envolvidos com a gestão fundiária vêm adotando medidas para tentar coibir a grilagem de terras. Dentre elas, destacam-se as seguintes:

52 Recadastramento. Previsto na lei desde 1964, passou a ser utilizado como medida de combate à grilagem somente a partir de Em 1999 e 2001, o Incra convocou o recadastramento de grandes imóveis ( hectares e a hectares, respectivamente). Os resultados dessas medidas foram parciais, pois há 57 milhões de hectares cujos processos de recadastramento estão em trâmite ou estão sem informação. Porém, cerca de 20 milhões de hectares tiveram o cadastro cancelado e foram destinados para a criação de Unidades de Conservação. Criação de Unidades de Conservação. A maioria das Unidades de Conservação não admite propriedade privada em seu interior, o que inibe a tentativa de apropriação pelos grileiros. Contudo, mesmo após a criação dessas áreas, o poder público ainda precisa enfrentar um passivo de grilagem preexistente nessas Unidades de Conservação. A Corregedoria do Tribunal de Justiça do Estado do Pará emitiu de 1990 a 2006 mais de 16 ordens (conhecidas como provimentos) de bloqueio de registros de imóveis com indícios de fraude. Um destaque foi o Provimento 13/2006, que bloqueou todos os registros de propriedades com área superior aos limites constitucionais impostos em 1934, 1964 e 1988 para aquisição de propriedade sem a necessidade de autorização do Congresso Nacional. Atualmente, áreas superiores a hectares necessitam dessa autorização. O bloqueio provoca restrições a qualquer tipo de transação com a propriedade, até que o suposto proprietário comprove ao juiz a legalidade de sua terra.

53 Desertificação - Contexto geográfico Aridez O Índice de Aridez, definido como a razão entre a Precipitação e a Evapotranspiração Potencial, estabelece as seguintes classes climáticas: Hiper-árido < 0,03 Árido 0,03-0,20 Semi-árido 0,21-0,50 Sub-úmido seco 0,51-0,65 Sub-úmido úmido> 0,65 Desertificação A Agenda 21, em seu capítulo 12, definiu a desertificação como sendo "a degradação da terra nas regiões áridas, semi-áridas e sub-úmidas secas, resultante de vários fatores, entre eles as variações climáticas e as atividades humanas. Fonte: Tomasella e Alvalá, 2010.

54 Portanto, as áreas susceptíveis à desertificação e enquadradas no escopo de aplicação da Convenção das Nações Unidas para o Combate à Desertificação são aquelas de clima árido, semiárido e sub-úmido seco ( terras secas ). As terras secas abrangem 40% da superfície terrestre, e em torno de 35 % da população global. Estima-se que entre % das terras secas estão afetadas pela desertificação. Fonte: Tomasella e Alvalá, 2010.

55 De acordo com a definição da convenção, as áreas susceptíveis à desertificação estão localizadas na Região Nordeste e no Norte de Minas Gerais. Fonte: Tomasella e Alvalá, 2010.

56 As causas da desertificação são várias Mudanças climáticas Mudanças no ciclo hidrológico de caráter interanual e interdecadal Urbanização Crescimento populacional Agropecuária (desmatamento, práticas inadequada, queimadas) Erosão do solo Fonte: Tomasella e Alvalá, 2010.

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58 No Brasil, dados históricos sugerem que as mudanças já estão ocorrendo. (a) de para , (b) de para ,(c) de para O estudo indica uma expansão do semi-árido, o que aumenta a susceptibilidade ao processo de desertificação. Fonte: Tomasella e Alvalá, 2010.

59 Emissões de CO 2 Mudança no Uso da Terra e Florestas 77% 1990 Energia 21% Processos Industriais 2% Total milhões t CO 2 Total 1994 Mudança no Uso da Terra e Florestas 75% 1994 Energia 23% Processos Industriais 2% 1030 milhões t CO 2 Variação %

60 FOGO

61 Fogo...

62 QUEIMADAS Setembro

63 Carvalho et al. (2001) Land use Dry season At year-decade time scales, the majority of fires in Amazonia occur during the dry season as a result of land use

64 Prob. fire Using remote-sensing fire data, we found new statistical relations between precipitation and distance to main roads, which are the major drivers for yearlydecade fire activity in the region: Satellite fire data Model Data Precipitation observations Road maps Cardoso et al. (2003, 2007)

65 Fogo pode alterar as características da floresta Após a ocorrência de incêndios na Amazônia, a mortalidade das árvores variaram de 8% a 64% (em árvores com diâmetro >= 10 cm na altura do peito). Grandes árvores geralmente são melhor adaptadas para sobreviverem ao fogo, mas tendem a ser as primeiras a sentir a seca. Fogo frequente poderia alterar a estrutura, composição e funcionamento da vegetação selecionando espécies mais adaptadas ao fogo e favorecendo espécies mais inflamáveis (por exemplo, gramíneas), levando assim a um ecossistema mais semelhante a savana. At long term, fires have also important effects on biomes distribution: Fires less trees more grasses favor savannas in place of forests

66 Impactos Remotos Associados aos Desflorestamentos

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68 Amazon deforestation experiment rainfall and temperature departures O desflorestamento da Amazônia, aumenta a temperatura e diminui a precipitação na região. Há amplificação do fenômeno El Niño-Oscilação Sul. Fonte: Nobre et al., TEMPERATURE PRECIPITATION Statistically significant departures are shaded

69 Sampaio, 2008 Substituição da Floresta Amazônica por Pastagem Degradada à medida que aumenta a taxa de desflorestamento, há modificação da célula de Walker e então no Pacífico Equatorial leste surge um padrão de variabilidade que é semelhante ao padrão do fenômeno El Niño, com enfraquecimento dos ventos alísios, movimento ascendente e aumento da precipitação na região

70 Climatologia do transporte de umidade integrado entre a superfície e 650 hpa para Dezembro a Março de 1981/82 a 2001/02.

71 O Jato de Baixos Níveis ao leste dos Andes (SALLJ) transporta umidade atmosférica da Amazônia para o SE/S Brasil-N. Argentina (Bacia do Prata) hpa Fluxo de umidade da Amazônia ET Alísios de NE 500 Energy balance LLJ N wind Td Ta Altiplano Amazônia MCS Bacia do Prata

72 Biome-Climate Equilibrium variabilidade Regime 2 Regime 1

73 Two Biome-Climate Equilibrium States found for South America! (a) First State - Biome-climate equilibrium starting from forest land cover as initial condition for the Dynamic Vegetation Model. These results are similiar to current natural vegetation. (b) Second State - Biome-climate equilibrium starting from desert land cover as Initial Condition for the Dynamic Vegetation Model Savanização: substituição da floresta tropical por vegetação mais resistente a múltiplos estresses causados pelo aumento de temperatura, períodos de seca e fogo. Oyama and Nobre, 2003

74 Question: What are the conditions for deforestation to induce an abrupt transition to the second biome-climate stable equilibrium??

75 Os ecossistemas da Amazônia e Cerrado estão sujeitos a diferentes forçantes ambientais Usos da terra Fogo Mudanças climáticas Extremos climáticos

76 Climate Change Consequences on the Biome distribution in tropical South America Projected distribution of natural biomes in South America for from 15 AOGCMs for the A2 emissions scenarios. Substituição da floresta tropical por savana! Salazar et al., 2007

77 Área (10 6 km 2 ) Resultados de três Estudos para a Amazônia: 1) Biomas potenciais em equilíbrio após 40% de desflorestamento. Savanização da Amazônia e semideserto no Nordeste. Fonte: Sampaio, % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Taxa de desflorestamento Floresta Savana 2) Biomas potenciais em equilíbrio para o cenário A2 de GEE período: Savanização da Amazônia e semi-deserto no Nordeste. Fonte: Salazar et al., ) O desflorestamento da Amazônia, aumenta a temperatura e diminui a precipitação na região. Há amplificação do fenômeno El Niño- Oscilação Sul. Fonte: Nobre et al., 2009.

78 Fonte: C. Randow - INPE

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81 Muito Obrigado!

82 Contato Gilvan Sampaio INPE/CPTEC Rodovia Dutra, km Cachoeira Paulista São Paulo, Brasil