Física do Ambiente Física do Ambiente Objetivos: Entender como as mudanças do uso da terra afetam os fluxos de matéria e energia em diferentes escalas temporais e espaciais, e formular modelos capazes de representar essas mudanças. Física do Ambiente Manaus, maio de 2005

III O Mapeamento funcional de ambientes como ferramenta Atividades propostas I O desenvolvimento de modelos matemáticos em diferentes escalas para a simulação de processos hidrológicos e da dinâmica de carbono; II O desenvolvimento de ferramentas de software necessárias ao armazenamento e manipulação de informação geo-espacial, que possibilitem o uso por tomadores de decisão dos modelos de ambientes; III O Mapeamento funcional de ambientes como ferramenta necessária à generalização de modelos de larga escala para toda a bacia Amazônica; IV Água superficial e subterrânea.

Subprojeto I: Estudos numéricos e observacionais da dinâmica de água e carbono em áreas de florestas e pastagem na Amazônia Central.

Localização da bacia Asu (Landsat) (Fonte: Hodnett et al. 2004)

Representação esquemática da instrumentação da bacia Asu Chuva Escoamento Armazenamento Subterrâneo Umidade do solo Interceptação Evaporaço Fluxo de CO2 DOC POC

O que aprendemos nos estudos na bacia Asu?

Medidas mensais/ Estimativas de fluxo de água e energia.

Características da chuva Two wet seasons aggregated Two dry seasons aggregated

Perdas por interceptação A variabilidade interanual e intrasazonal tem forte impacto sobre a interceptação A interceptação tem forte impacto no balanço hidrológico

Armazenamento no transecto hidrológico

Variação sazonais de armazenamento subterrâneo O pico de recarga no platô ocorre no ápice da estação seca. Isso faz que o fluxo base seja máximo na estação seca, aumentando a capacidade de regularização da bacia.

Impacto da variabilidade interanual do clima sobre o ciclo hidrológico: Armazenamento na bacia

Impacto da variabilidade interanual do clima sobre o ciclo hidrológico: Descarga

Impacto da variabilidade interanual do clima sobre o ciclo hidrológico: Descarga Não é possível fechar o balanço hidrológico em uma escala anual. A variabilidade interanual desempenha um papel significativo no armazenamento. Este mecanismo de memória pode ser muito importante durante anos climáticos extremos (e.g. El Niño/La Niña).

Mecanismos de Geração de escoamento: o problema da escala Seções transversais em uma área 15 km ao leste da bacia Asu. (Fonte: Chauvel et al., 1987)

Escalonamento da informação hidrológica O baixio é certamente a principal fonte de escoamento rápido. Isto se deve a que a área de baixio da Asu é maior do que as das micro-bacias previamente estudadas na região.

Como as áreas de baixio ocupam apenas 1/3 da bacia Asu, e o percentual de escoamento rápido é da ordem de 15 %, deve existir alguma fonte de escoamento rápido além do baixio. Acreditamos que essa fonte é fluxo de retorno gerado em áreas de convergência de relevo localizados na maiores declividades. Esse mecanismos devem atuar somente durante eventos chuvosos muito intensos. Clay cap 50% clay Throttle layer Phreatic surface Return flow & surface runoff (in concave areas)

Fluxos de Carbono Orgânico dissolvido (DOC) DOC responde à irradiação na faixa visível e UV absorvendo radiação. A taxa de absorção pode ser calibrado em relação à concentração de DOC.

Quanto carbono orgânico dissolvido é exportado pela bacia Asu? Este estudo indica que, se contabilizadas as exportações de carbono orgânico pelo escoamento superficial (com valor médio 18 g m-2ano-1), reduziria a magnitude do sumidouro na floresta tropical (100-700 g m-2ano-1) de 2-18% para esta bacia. O fluxo exportado é dominado pela fração na forma de DOC, constituindo entre 84–87% do fluxo total de carbono exportado no meio aquático.

Aspectos hidroquimicos da geração de escoamento da bacia Asu Evento de 8,8 mm de chuva durante 1,5 horas, após 30 minutos sem chuva. Evento de 12.0 mm durante meia hora, após 6.52 dias sem chuva O estudo indica que a parte do carbono exportada pelo meio aquático (na forma de DOC) provem do baixio!

Por isso, o entendimento dos mecanismos de geração de escoamento são determinantes para entender o ciclos de carbono e nutrientes dos ecossistemas de floresta.

O carbono orgânico dissolvido está correlacionado com a condutividade elétrica (ao menos na bacia Asu) DOC vs EC Como condutividade elétrica é fácil de medir, pode-se rapidamente generalizar estes resultados a um grande número de bacias.

Entendendo o impacto da mudança de uso da terra na resposta hidrológica

Com apoio do Geoma e do PDBFF estamos instrumentando uma microbacia de pastagem ma fazenda Colosso (ZF3), visando compara o impacto das mudanças de uso da terra sobre os fluxos hidrológicos.

Podemos modelar matematicamente um sistema complexo e estender essa informação a toda a bacia?

Uma tentativa usando o modelo Topog Problema: o Topog não é muito amigável e é de difícil adaptação!!

Asu Catchment Water balance Dec/2001 – Oct/2003 36.5 (49.3) Total Evapotranspiration 8.5 (13.84) 26.14 100 % 1.86 55.2 (41.0)

O problema da escala: na bacia de floresta, iniciamos estudos visando entender os efeitos de escala em bacias de floresta. Seção Perímetro (km) Área (km2) 1 5,22 1,16 2 11,8 6,6 3 17,7 13,1

A estratégia de escalonamento de informação hidrológica: função de distribuição de probabilidades

Tendências observadas no Rio Tocantins E o estudo de tendências em séries hidrológicas existentes? Tendências observadas no Rio Tocantins

Tese de Doutorado de Claudia Linhares (orientada por Vianey) 1984 2001

Influência do desflorestamento na dinâmica da Resposta Hidrológica na Bacia do Rio Ji-Paraná/RO Claudia de Albuquerque Linhares Tese de Doutorado em Sensoriamento Remoto Publicado no XII SBSR - Goiânia

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1978  4% de desflorestamento 2001  55% de desflorestamento