Edital Fapesp-Facepe Pesquisa Cooperativa em Mudança Climática Global COORDENADORES

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João Batista Peres Neto
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1 I M P A C T O S D E M U D A N Ç A S C L I M Á T I C A S S O B R E A C O B E R T U R A E U S O D A T E R R A E M P E R N A M B U C O : G E R A Ç Ã O E D I S P O N I B I L I Z A Ç Ã O D E I N F O R M A Ç Õ E S P A R A O S U B S Í D I O A P O L Í T I C A S P Ú B L I C A S Edital Fapesp-Facepe Pesquisa 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

2 Instituições Parceiras São Paulo Centro de Ciência do Sistema Terrestre-Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais INPE Centro de Energia Nuclear na Agricultura USP Instituto de Biociências - USP Pernambuco Universidade 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

3 Motivação Importância do Semiárido Nordestino ao país; Caatinga: 11% do país ( 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

5 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

6 Estratégia

7 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

8 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

sistemático brasileiro (56), na escala de 1:100.

9 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: e depois unidas num mesmo arquivo, que é o produto final deste trabalho. Localização da Carta Piloto

10 ESTOQUES NA VEGETAÇÃO Uso do sensoriamento remoto na estimativa de fitomassa florestal em área do Agreste de Pernambuco 3995 km 2

11 Uso do sensoriamento remoto na estimativa de fitomassa florestal em área do Agreste de Pernambuco Metodologia Imagens digitais Préprocessamento Aplicação de índice de vegetação Índice de vegetação + Função de regressão F(ton.ha -1 )=121,29(NDVI)-36,084 Lima Junior et al. (2013) Resourcesat - 1 (IRS-P6) (NDVI) Mapa de estimativa da fitomassa vegetal Estimativa da fitomassa total Função de regressão e estimativa da fitomassa acima do solo Correlação entre dados orbitais e de campo Estimativa da fitomassa abaixo do solo de acordo com equação desenvolvida por COSTA et al. (2013) Localização da unidades amostrais Inventário da vegetação arbórea: Caatinga densa; Caatinga aberta

531,36 Fitomassa (ton de MS) 2.072.792 1.583.955 488.

12 Resultados preliminares Estoque - NDVI Carta Piloto Caatinga Densa Caatinga Aberta Área (km 2 ) ,02 531,36 Fitomassa (ton de MS) Min (ton.ha-1) Max (Ton.ha-1) Méd (Ton.ha -1 ) 10,6 18,4 9,2

Índice de vegetação (0 a 10000) Análise da vegetação usando índices de vegetação MODIS A escala (0 a 10000) dos índices indicam variação de ausência de cobertura vegetal a maior cobertura (floresta

13 Índice de vegetação (0 a 10000) Análise da vegetação usando índices de vegetação MODIS A escala (0 a 10000) dos índices indicam variação de ausência de cobertura vegetal a maior cobertura (floresta perenifólia) (Bustamante-Becerra et al., em prep.) Proporção dos principais tipos de vegetação em quatro regiões de PE Árvore perenifólia (AP), árvore decídua (AD), arbustivas (Arb) e herbáceas (Her)

14 ESTOQUES NA VEGETAÇÃO BIOMASSA SUBTERRÂNEA 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)

15 Biomasses Mg ha-1 Ratios R:S Biomassa radicular (Mg ha -1 ) Relações das biomassas radiculares e aéreas nas classes de solos 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 (B) Neossolo litólico y = 0,257x Biomassa aérea (Mg ha -1 ) r 2 =0,94, p=0,006 y = 0,195x 3m 4m 5m Linear (3m) Linear (4m) Linear (5m) ,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 L NL NQ P Open Dense Shoot Root Ratio Sampaio, Menezes et al_ Plant and Soil

16 ESTOQUES NO SOLO Exemplos de diferentes classes de solo e cobertura e uso

17 Amostragem de solos (Setembro 2013) 91% dos pontos já amostrados

18 ESTOQUES NO SOLO 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. 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 Superfície e intensidade amostral por região fisiográfica. Região Superfície (ha) % Núm. de pontos amostrais % Zona da Mata Agreste Sertão Total

19 ESTOQUES NO SOLO

20 FLUXOS Localização das áreas experimentais do projeto em Pernambuco Serra Talhada Petrolina Garanhuns

21 Área Experimental em Garanhuns-PE Pastagem Mata Nativa

22 Garanhuns/Serra Talhada Torre micrometeorológica para medição dos fluxos de água, energia e CO 2 Área de pasto: período úmido Área de caatinga Área de pasto: período seco

23 Fluxo CO 2 (mmol.m -2 s -1 ) 13 Curso diário do fluxo de CO 2 em B. decumbens A Garanhuns, PE Hora Local seco (10/02 a 10/03/2012) úmido (09/07 a 09/08/2012) (A. Antonino, R.Lima et all)

24 Precipitação pluvial, mm 12 Resultados dos fluxos de CO2 (Eddy Covariance) Precipitação CO2 Média anual = -0,830 mmol CO 2 m CO2, mmol m -2 s /02/ /04/ /07/ /09/ /12/2012 Tempo, dias Variação sazonal (totais diários) da precipitação pluvial e do fluxo de CO 2 em B. Decumbens. Garanhuns 2012 >> -2,82 t C ha (até agosto) >> -2,50 t C ha -1-4

25 Medidas de respiração do solo na pastagem e caatinga CO 2 (g m -2 d -1 ) Dióxido de Carbono (CO 2) Pastagem Caatinga 18/04/13 19/04/13 20/04/13 20/08/13 21/08/13 22/08/13 CH 4 (mg m -2 d -1 ) Metano (CH 4) Pastagem Caatinga 18/04/13 19/04/13 20/04/13 20/08/13 21/08/13 22/08/13 N 2 O (mg m -2 d -1 ) 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2-0,4-0,6-0,8 Óxido Nitroso (N 2O) Pastagem Caatinga 18/04/13 19/04/13 20/04/13 20/08/13 21/08/13 22/08/13 Data coleta Data coleta Data coleta Estação Seca Temperatura solo ( C) Temperatura do Solo ( C) 18/04/13 19/04/13 20/04/13 20/08/13 21/08/13 22/08/13 Data coleta Pastagem Caatinga Considerações: Estação Chuvosa -CH 4 : não houve variação significativa (one way-anova) do metano para as duas estações nos sistemas de tratamento; -N 2 O: 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) - CO 2 : 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.

26 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

27 Estudos ecofisiológicos em condições controladas Efeitos de CO2 elevado sobre catingueira - LAFIECO-USP

28 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, interessante que a diferença é quase constante no decorrer dos dias.

29 Estudos hidrológicos na pastagem e caatinga Karinne Leal, M.Cristina Forti, Laura Borma

30 ATIVIDADES E PRODUTOS ESPERADOS

31 Projeções de mudanças climáticas do Modelo ETA para o estado de Pernambuco para diferentes períodos até o final do século A1B do IPCC AR4 As anomalias são calculadas como a diferença entre os valores simulados no período futuro e no período de

32 Precipitção 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 Temperatura

33 ATIVIDADES E PRODUTOS ESPERADOS

34 CENTURY Simula a ciclagem biogeoquímica em ecossistemas naturais e agroecossistemas sob várias situações de clima e solo. Sub-Modelo de Carbono

35 ATIVIDADES E PRODUTOS ESPERADOS

36 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).

37 Site do projeto:

38 Nitrogen Cycling In Latin America: Drivers, Impacts And Vulnerabilities (N net ) General Objective Develop a broad integrative network of research and outreach across multiple ecoregions and different socioeconomic conditions in Latin America 12/2/

39 Sites / Network 12/2/

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