Modelagem da dinâmica de cobertura florestal na Floresta Ombrófila Mista, SC
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- Alexandre Quintanilha Canário
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1 Modelagem da dinâmica de cobertura florestal na Floresta Ombrófila Mista, SC SER 300 Introdução ao Geoprocessamento por Henrique Luis Godinho Cassol Dr. Antônio Miguel Vieira Monteiro; Dr. Claudio Barbosa
2 1 Introdução 2 Metodologia 3 Resultados 4 Discussões 5 Conclusões
3 1 Introdução As Florestas cobrem 31% da superfície terrestre (FAO, 2012); A perda de biodiversidade (Pimm et al. 2014); Fragmentação e isolamento (Ribeiro et al. 2009); A Floresta Ombrófila Mista cobre 12,86 % de Santa Catarina (Vibrans et al. 2013); Modelos baseados em AC são tópicos recentes de pesquisas sobre LUCC e a perda de biodiversidade (Teixeira et al. 2009; Pérez-Vega, 2012).
4 1 Objetivo Modelar a dinâmica de cobertura florestal da FOM, em Lages, SC, mediante o uso de Autômatos Celulares para simular três cenários para os próximos 100 anos. 1º Cenário (constante): regras de transição, probabilidades, baseadas na literatura; 2º Cenário (otimista): incremento da cobertura florestal > desmatamento; 3º Cenário (pessimista): desmatamento >> incremento.
5 2 Metodologia Área de estudo - - LAGES, SC (Fig. 1).
6 2 Metodologia Conjunto de dados (Tabela 1). Camada Escala Data Fonte Geoprocessamento Polígonos Thiessen Inventário IFFSC 1: para os estágios de Florestal (2013)¹ sucessão Remanescentes Florestais 1: SOS MA/INPE (2012)² Intersecção entre os polígonos Thiessen e os polígonos dos remansecentes IBGE/ANA Malha Viária 1: Recorte municipal (2000)³ Hidrografia 1: ANA (2010) 4 Recorte municipal ¹ Inventário Florístico Florestal de Santa Catarina ² Atlas dos remanescentes florestais do SOS Mata Atlântica/Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 3 Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística 4 Agência Nacional das Águas
7 2 Metodologia Preenchimento de células (Figura 2). Inventário Florestal + Classes Sucessionais Malha viária + Rodovias federais e estaduais + Polígonos Thiessen Fonte: IFFSC (2013) Recorte Remanescentes Florestais + Floresta Ombrófila Mista Polígono Lages + Polígonos c/ classes de sucessão Fonte: IBGE/ANA (2000) Distancia mínima Células Lages + Dimensão 500m x 500m Fonte: SOS MA/INPE (2012) Recorte Fonte: IBGE (2012) Presença Classes: Distancia mínima 0 Não Floresta 1 Pioneira 2 Sec. Inicial 3 Sec. Tardia 4 - Primária Hidrografia + Rios principais Fonte: ANA (2010)
8 2 Metodologia Preenchimento de células¹ (Figura 3). N ¹ Terra View km Legenda Nº Cl. Classe (4) Floresta Primária (3) Floresta Sec. Tardia (2) Floresta Sec. Inicial (1) Floresta Pioneira (0) Não Floresta
9 2 Metodologia Autômato Celular (AC) é um conjunto de células regulares representadas em um espaço bidimensional por um autômato finito modelo conceitual para simular eventos discretos no tempo composto por uma relação de vizinhança Figura 4. Vizinhança de Moore, demonstrando as células desmatadas (cinzas) circundando uma área de floresta. t Figura 5. Mudanças hipotéticas de cobertura florestal do modelo. As classes de cores referem-se à: cinza (desmatado); amarelo (pioneira); verde claro (sec. inicial); verde (sec. tardia); verde escuro (primária).
10 2 Metodologia Regras de transição² (Figura 6). Figura 6. Porcentagens de cada classe (caixas) e mudanças de cobertura florestal e de grupos funcionais em termos porcentuais (setas), a partir do estado inicial da floresta em ² Terra ME, linguagem.lua Fonte: Desmatamento SOS Mata Atlântica/INPE (2013); Incremento Lira et al. (2013); Crescimento/envelhecimento Roik (2012).
11 2 Metodologia Restrição às regras (Figura 7). Probabilidades associadas à localização espacial e aos grupos funcionais
12 2 Metodologia Criação de cenários (Figura 7). Segundo Teixeira et al. (2009) e Soares Filho et al. (2002), os efeitos de decorrentes de LUCC em uma região podem ser avaliados por modelagem através da simulação de cenários que consistem em pressupostos alternativos; 1º Cenário (constante): taxas atuais de mudanças de cobertura; 2º Cenário (otimista): 2x taxa de incremento florestal, demais taxas mantêm-se inalteradas; 3º Cenário (pessimista): 2x taxa de desmatamento atual; demais constantes.
13 3 Resultados Cenário constante. Taxa atual de desmatamento e incremento (Fig. 8) N Legenda Nº Cl. Classe (4) Floresta Primária (3) Floresta Sec. Tardia (2) Floresta Sec. Inicial (1) Floresta Pioneira (0) Não Floresta km Figura 8. Mudanças de cobertura florestal em Lages, SC, nos próximos 100 anos.
14 Células (x 25ha) Porcentagem 3 Resultados 8000 Cenário constante. (Figura 9) 80% % 40% 20% Anos 0% ,96 66,39 66,93 67,34 67,87 68,14 1 4,89% 3,91% 3,19% 2,81% 2,60% 2,47% 2 9,07% 9,92% 10,53 10,79 10,89 11, ,08 16,84 14,02 11,98 10,03 8,54% 4 0,00% 2,94% 5,32% 7,08% 8,62% 9,84% Figura 9, Cenário constante. a) Evolução das áreas com e sem cobertura florestal na Floresta Ombrófila Mista de Lages, em células de 25 ha, para os próximos 100 anos, dados em intervalos a cada 20 anos. b) Porcentagens de cada classe por vinténio em Lages, SC. Os números correspondem às seguintes classes e cores: 0 cinza (desmatada); 1 amarelo (pioneira); 2 verde claro (secundária inicial); 3 verde (secundária tardia); 4 verde escuro (primária).
15 3 Resultados Cenário constante. (Tabela 2). Tabela 2. Cobertura e porcentagem de cobertura florestal por vinténio em Lages, SC, no cenário constante. Classe Não Floresta Floresta Número Classe Total 1-4 Ano Área (km²) 1.833, , , , , ,25 Dif. (%)¹ 0,43% 0,54% 0,41% 0,52% 0,28% Área (km²) 136,00 108,75 88,75 78,00 72,25 68,75 Dif. (%) -0,98% -0,72% -0,39% -0,21% -0,13% Área (km²) 252,00 275,75 292,75 300,00 302,75 305,75 Dif. (%) 0,85% 0,61% 0,26% 0,10% 0,11% Área (km²) 558,25 468,00 389,75 333,00 278,75 237,50 Dif. (%) -3,25% -2,82% -2,04% -1,95% -1,48% Área (km²) 0,00 81,75 148,00 196,75 239,50 273,50 Dif. (%) 2,94% 2,38% 1,75% 1,54% 1,22% Área (km²) 946,25 934,25 919,25 907,75 893,25 885,50 % Classe 34,04% 33,61% 33,07% 32,66% 32,13% 31,86%
16 3 Resultados Cenário otimista. Taxa incremento > taxa desmatamento (Figuras 10 e 11) N Legenda Nº Cl. Classe (4) Floresta Primária (3) Floresta Sec. Tardia (2) Floresta Sec. Inicial (1) Floresta Pioneira (0) Não Floresta km Figura 10. Mudanças de cobertura florestal em Lages, SC, nos próximos 100 anos em um cenário otimista. Figura 11. Detalhe da região central do município de Lages, SC no estado inicial a) e; após 100 anos b).
17 Células (x 25ha) Porcentagem 3 Resultados Cenário otimista. (Figura 12) % 60% 40% 20% Anos 0% ,96%64,94%63,76%62,65%61,61%60,56% 1 4,89% 5,49% 6,51% 7,32% 8,27% 9,02% 2 9,07% 9,86% 10,49%11,10%11,58%12,20% 3 20,08%16,78%13,94%11,92% 9,96% 8,49% 4 0,00% 2,93% 5,31% 7,02% 8,58% 9,73% Figura 12, Cenário otimista. a) Evolução das áreas com e sem cobertura florestal na Floresta Ombrófila Mista de Lages, em células de 25 ha, para os próximos 100 anos, dados em intervalos a cada 20 anos. b) Porcentagens de cada classe, por vinténio, em Lages, SC. Os números correspondem às seguintes classes e cores: 0 cinza (desmatada); 1 amarelo (pioneira); 2 verde claro (secundária inicial); 3 verde (secundária tardia); 4 verde escuro (primária).
18 3 Resultados Cenário otimista. (Tabela 3) Tabela 3. Cobertura e porcentagem de cobertura florestal por vinténio em Lages, SC, no cenário otimista. Classe Número Ano Classe Não Floresta 0 Área (km²) 1833, , , , , ,50 Dif. (%)¹ -1,02% -1,19% -1,11% -1,04% -1,04% 1 Área (km²) 136,00 152,50 181,00 203,50 230,00 250,75 Dif. (%) 0,59% 1,03% 0,81% 0,95% 0,75% 2 Área (km²) 252,00 274,00 291,50 308,50 322,00 339,00 Dif. (%) 0,79% 0,63% 0,61% 0,49% 0,61% Floresta 3 Área (km²) 558,25 466,50 387,50 331,25 276,75 236,00 Dif. (%) -3,30% -2,84% -2,02% -1,96% -1,47% 4 Área (km²) 0,00 81,50 147,50 195,00 238,50 270,50 Dif. (%) 2,93% 2,37% 1,71% 1,56% 1,15% Área (km²) 946,25 974, , , , ,25 Total 1-4 % Classe 34,04% 35,06% 36,24% 37,35% 38,39% 39,44%
19 3 Resultados Cenário pessimista. Taxa de desmatamento >> taxa incremento. (Figuras 13 e 14) Legenda Nº Cl. Classe (4) Floresta Primária (3) Floresta Sec. Tardia (2) Floresta Sec. Inicial (1) Floresta Pioneira (0) Não Floresta N km Figura 13. Mudanças de cobertura florestal em Lages, SC, nos próximos 100 anos em um cenário pessimista. Figura 14. Detalhe da perda de cobertura florestal na região NE do município de Lages, SC no estado inicial a) e; após 100 anos b).
20 Células (x 25ha) Porcentagem 3 Resultados Cenário pessimista. (Figura 15) Anos 80% 60% 40% 20% 0% ,96 67,15 68,50 69,69 70,82 71,96 1 4,89% 3,66% 2,73% 2,15% 1,83% 1,47% 2 9,07% 9,76% 10,10 10,09 9,96% 9,77% 3 20,08 16,52 13,50 11,42 9,39% 7,82% 4 0,00% 2,91% 5,17% 6,65% 8,00% 8,98% Figura 15, Cenário pessimista. a) Evolução das áreas com e sem cobertura florestal na Floresta Ombrófila Mista de Lages, em células de 25 ha, para os próximos 100 anos, dados em intervalos a cada 20 anos. b) Porcentagens de cada classe, por vinténio, em Lages, SC. Os números correspondem às seguintes classes e cores: 0 cinza (desmatada); 1 amarelo (pioneira); 2 verde claro (secundária inicial); 3 verde (secundária tardia); 4 verde escuro (primária).
21 3 Resultados Cenário pessimista. (Tabela 4). Tabela 4. Cobertura e porcentagem de cobertura florestal por vinténio em Lages, SC, no cenário pessimista. Classe Número Ano Classe Não Floresta 0 Área (km²) 1833, , , , , ,25 Dif. (%)¹ 1,19% 1,36% 1,19% 1,12% 1,14% 1 Área (km²) 136,00 101,75 75,75 59,75 51,00 40,75 Dif. (%) -1,23% -0,94% -0,58% -0,31% -0,37% 2 Área (km²) 252,00 271,25 280,75 280,50 277,00 271,50 Dif. (%) 0,69% 0,34% -0,01% -0,13% -0,20% Floresta 3 Área (km²) 558,25 459,25 375,25 317,50 261,00 217,50 Dif. (%) -3,56% -3,02% -2,08% -2,03% -1,56% 4 Área (km²) 0,00 81,00 143,75 184,75 222,25 249,75 Dif. (%) 2,91% 2,26% 1,47% 1,35% 0,99% Total 1-4 Área (km²) 946,25 913,25 875,50 842,50 811,25 779,50 % Classe 34,04% 32,85% 31,50% 30,31% 29,18% 28,04%
22 4 Discussões O preenchimento de células superestimou a cobertura florestal de Lages; A taxa de desmatamento média de 0,022 % a.a. é inferior à taxa observada no estado de São Paulo, de 0,3 % a.a. (TEIXEIRA et al. 2009), como também é inferior à perda anual em toda a América Latina, de 0,38% a.a. (ACHARD et al. 2002) e 100 vezes menor do que as taxas observadas ao longo do arco do desmatamento na região Amazônica (FERRAZ et al. 2005); A degradação foi desconsiderada da análise; A dinâmica de LUCC afeta a biodiversidade do ecossistema;
23 5 Conclusões O cenário de perda de habitat pode levar a um declínio da biodiversidade, bem como da capacidade de reposição de áreas pioneiras; O cenário otimista proporciona um incremento de cobertura florestal em que a floresta é gradativamente reestabelecida e as taxas de todos os grupos florestais mantêm-se equivalentes; No caso pessimista, o atual quadro de perda de habitat e de fragmentação ocorre de forma mais intensa; O uso de modelos baseados em autômatos celulares para simular o comportamento de mudanças de coberturas florestais é útil para a criação de cenários destes processos de mudanças e, com isso, avaliar as possíveis consequências destes cenários no ecossistema.
24 5 Referências ACHARD, F.; EVA,H.D.; STIBIG, H.J.; MAYAUX, P.; GALLEGO, J.; RICHARDS, T.; MALINGREAU, J.P. Determination of deforestation rates of the world s humid tropical forests. Science, v. 297, p , FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION OF THE UNITED NATIONS (FAO). State of the World s Forests. Roma, p. FERRAZ, S.F.B.; VETTORAZZI, C.A.; THEOBALD, D.M.; BALLESTER, M.V.R. Landscape dynamics of Amazonian deforestation between 1984 and 2002 in central Rondônia, Brazil: assessment and future scenarios. Forest Ecology and Management. v.204. p GALINDO-LEAL, C., CÂMARA, I.G., Atlantic Forest hotspot status: an overview. In: GALINDO-LEAL, C., CÂMARA, I.G. (Eds.), The Atlantic Forest of South America: Biodiversity Status, Threats and Outlook. CABS and Island Press, Washington, p GEIST, H.J.; LAMBIN, E.F. What drives tropical deforestation? A meta-analysis of proximate and underlying causes of deforestation based on subnational case study evidence. Louvain-la-Neuve: LUCC Report Series. No p. LIRA, P.K.; TAMBOSI, L.R.; EWERS, R.M.; METZGER, J.P. Land-use and land-cover change in Atlantic Forest landscapes. Forest Ecology and Management, v. 278, p , PÉREZ-VEGA, A.; MAS, J.F.; ZIELINSKA, A.L. Comparing two approaches to land use/cover change modeling and their implications for the assessment of biodiversity loss in a deciduous tropical forest. Environmental Modelling & Software, v. 29, p , PIMM, S.L.; JENKINS, C.N.; ABELL, R.; BROOKS, T.M.; GITTLEMAN, J.L.; JOPPA, L.N.; RAVEN, P.H.; ROBERTS, C.M.; SEXTON, J.O. The biodiversity of species and their rates of extinction, distribution, and protection. Science, v. 344, p , RIBEIRO, M.C.; METZGER, J.P.; MARTENSEN, A.C.; PONZONI, F.J.; HIROTA, M.M. The Brazilian Atlantic Forest: How much is left, and how is the remaining forest distributed? Implications for conservation. Biological Conservation, v p ROIK, M. Dinâmica ( ) e modelagem do incremento diamétrico em fragmento de Floresta Ombrófila Mista na Floresta Nacional de Irati, Paraná. 158 f. (Dissertação) Mestrado em Ciências Florestais, Irati: Universidade Estadual do Centro-Oeste. Irati, SOARES-FILHO, B.S.; CERQUEIRA, G.C.; PENNACHIN, C.L. DINAMICA a stochastic cellular automata model designed to simulate the landscape dynamics in an Amazonian colonization frontier. Ecological Modelling, v. 154, p , TEIXEIRA, A.M.MG.; SOARES-FILHO, B.S.; FREITAS, S.R.; METZGER, J.P. Modeling landscape dynamics in an Atlantic Rainforest region: Implications for conservation. Forest Ecology and Management, v. 257, p , VIBRANS, A.C. et al. Using satellite image-based maps and ground inventory data to estimate the remaining Atlantic forest in the Brazilian state of Santa Catarina. Remote Sensing of Environment, v. 130, p , 2013.
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