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Intera o entre Nuvens, Chuvas e a Biosfera na Amaz nia

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Intera o entre Nuvens, Chuvas e a Biosfera na Amaz nia

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Presentation Transcript


    1. Interação entre Nuvens, Chuvas e a Biosfera na Amazônia Maria Assunção F. Silva Dias Departamento de Ciências Atmosféricas IAG/USP Bom dia a todos. E um prazer estar aqui para contar para vocês um pouco do que é o LBA, quais são os principais resultados de pesquisas, e basicamente eu vou começar falando um pouco sobre por que nos preocupamos com as nuvens e chuvas na Amazônia.Bom dia a todos. E um prazer estar aqui para contar para vocês um pouco do que é o LBA, quais são os principais resultados de pesquisas, e basicamente eu vou começar falando um pouco sobre por que nos preocupamos com as nuvens e chuvas na Amazônia.

    2. Esse diagrama mostra as mudanças climáticas que ocorreram na Terra desde 80 milhões de anos atrás, quando a temperatura era 6 graus C acima da temperatura nos dias atuais (o zero indica os dias atuais). Uma visão catastrófica aparece quando olhamos mais ou menos 500 anos a frente: rapidamente, em 500 anos, o nível de temperatura retornaria ao nível que estava na atmosfera a 80 milhões de anos atrás. Isso basicamente por causa do efeito estufa, o aumento do CO2. Esse diagrama mostra as mudanças climáticas que ocorreram na Terra desde 80 milhões de anos atrás, quando a temperatura era 6 graus C acima da temperatura nos dias atuais (o zero indica os dias atuais). Uma visão catastrófica aparece quando olhamos mais ou menos 500 anos a frente: rapidamente, em 500 anos, o nível de temperatura retornaria ao nível que estava na atmosfera a 80 milhões de anos atrás. Isso basicamente por causa do efeito estufa, o aumento do CO2.

    3. Nos últimos 400 000 anos a atmosfera esteve num nível de CO² de 260-290 ppm. Agora, nos últimos anos, estes níveis estão aumentando rapidamente, alcançando medidas em 370 ppm e, se continuar nesse ritmo, poderão ser alcançados níveis de carbono de 80 milhões de anos atrás. Nestas concentrações são previstos os eventos catastróficos como o derretimento das calotas polares, elevação dos níveis do mar, etc.Nos últimos 400 000 anos a atmosfera esteve num nível de CO² de 260-290 ppm. Agora, nos últimos anos, estes níveis estão aumentando rapidamente, alcançando medidas em 370 ppm e, se continuar nesse ritmo, poderão ser alcançados níveis de carbono de 80 milhões de anos atrás. Nestas concentrações são previstos os eventos catastróficos como o derretimento das calotas polares, elevação dos níveis do mar, etc.

    4. Balanço de Radiação no Sistema Terra Atmosfera Por que isso? Vamos lembrar um pouco do que nós sabemos do efeito estufa: no balanço de radiação do sistema Terra – atmosfera, o efeito estufa representa algo pela absorção do gás carbônico, vapor d’água e nesse balanço tem um outro efeito muito importante que é o quanto da radiação é refletida por nuvens. Isso daqui representa uma sensibilidade muito grande para o sistema Terra – atmosfera porque numa situação média, 20% da radiação que chega do sol vai para o espaço. Então se aumentar a quantidade de nuvens ou se diminuir essa quantidade nós temos uma diferença de energia chegando para a vida terrestre.Por que isso? Vamos lembrar um pouco do que nós sabemos do efeito estufa: no balanço de radiação do sistema Terra – atmosfera, o efeito estufa representa algo pela absorção do gás carbônico, vapor d’água e nesse balanço tem um outro efeito muito importante que é o quanto da radiação é refletida por nuvens. Isso daqui representa uma sensibilidade muito grande para o sistema Terra – atmosfera porque numa situação média, 20% da radiação que chega do sol vai para o espaço. Então se aumentar a quantidade de nuvens ou se diminuir essa quantidade nós temos uma diferença de energia chegando para a vida terrestre.

    5. Feedback positivo/negativo? Maior temperatura ? mais vapor d´água ? 1) maior efeito estufa ? maior temperatura 2) mais nuvens ?maior reflexão de energia solar (aumenta albedo planetário) ? menor temperatura E, à medida que a temperatura aumenta, aumenta a quantidade de vapor que nós podemos ter no ar. Aumenta também a possibilidade de formação de nuvens e a reflexão dessa radiação para o espaço. E aí nós temos duas possibilidades: – o maior efeito estufa levando a uma maior temperatura e mais nuvens, refletindo mais, o quê é referido como albedo planetário – a quantidade de radiação que volta para o espaço, levando a uma menor temperatura. Esses dois efeitos competem entre si e a pergunta é: quem é que vai ganhar ?E, à medida que a temperatura aumenta, aumenta a quantidade de vapor que nós podemos ter no ar. Aumenta também a possibilidade de formação de nuvens e a reflexão dessa radiação para o espaço. E aí nós temos duas possibilidades: – o maior efeito estufa levando a uma maior temperatura e mais nuvens, refletindo mais, o quê é referido como albedo planetário – a quantidade de radiação que volta para o espaço, levando a uma menor temperatura. Esses dois efeitos competem entre si e a pergunta é: quem é que vai ganhar ?

    6. Alguns resultados ... Impacto das chuvas na Amazônia no clima global impactos do desmatamento no clima regional impactos das queimadas no clima regional Com as pesquisas realizadas dentro do LBA, nós temos alguns resultados, que vão na direção de tentar entender a evolução das nuvens e da chuva nesse contexto onde há alterações de temperatura e alterações no uso da terra. Eu vou falar um pouco do impacto das chuvas da Amazônia no clima global, do desmatamento no clima regional e das queimadas no clima regional.Com as pesquisas realizadas dentro do LBA, nós temos alguns resultados, que vão na direção de tentar entender a evolução das nuvens e da chuva nesse contexto onde há alterações de temperatura e alterações no uso da terra. Eu vou falar um pouco do impacto das chuvas da Amazônia no clima global, do desmatamento no clima regional e das queimadas no clima regional.

    7. Nesta figura ilustrando o mês de janeiro, as regiões em azul são as regiões onde está chovendo muito. Elas são chamadas de fontes tropicais de calor. São três principais : América do Sul, África e Indonésia.Nesta figura ilustrando o mês de janeiro, as regiões em azul são as regiões onde está chovendo muito. Elas são chamadas de fontes tropicais de calor. São três principais : América do Sul, África e Indonésia.

    8. Efeito global da variação diurna de uma fonte de calor tropical na Bacia Amazônica após 5 dias - Raupp & P. Silva Dias, 2002 O interessante é que observando somente o efeito da fonte tropical na Amazônia, colocando isso dentro de um modelo e vendo o que está acontecendo no resto do mundo, aparece um trem de ondas no outro hemisfério mostrando que o efeito da fonte tropical de calor na Amazônia não é só um problema local, mas pode ter efeitos inter hemisféricos. Isto é chamado de teleconexões.O interessante é que observando somente o efeito da fonte tropical na Amazônia, colocando isso dentro de um modelo e vendo o que está acontecendo no resto do mundo, aparece um trem de ondas no outro hemisfério mostrando que o efeito da fonte tropical de calor na Amazônia não é só um problema local, mas pode ter efeitos inter hemisféricos. Isto é chamado de teleconexões.

    9. Variabilidade interanual e interdecadal das chuvas na Amazônia – Marengo, 2003 No entanto, tudo isso está relacionado também com a variabilidade natural da atmosfera. Por exemplo, nos últimos 60 anos, como é que vêm variando as chuvas na Amazônia? Há na verdade duas regiões mais ou menos homogêneas: seriam a parte noroeste e a parte sudeste que funcionam como uma gangorra. Uma hora chove mais numa e menos na outra, e isto está ligado com a variação global de temperatura dos oceanos e até as influências externas.No entanto, tudo isso está relacionado também com a variabilidade natural da atmosfera. Por exemplo, nos últimos 60 anos, como é que vêm variando as chuvas na Amazônia? Há na verdade duas regiões mais ou menos homogêneas: seriam a parte noroeste e a parte sudeste que funcionam como uma gangorra. Uma hora chove mais numa e menos na outra, e isto está ligado com a variação global de temperatura dos oceanos e até as influências externas.

    10. Alterações no regime de chuvas na Amazônia tem impactos regionais e globais. Desmatamento e queimadas afetam o regime de chuvas na Amazônia. Journal of Geophysical Research – Atmospheres Setembro de 2002 Edição Especial LBA M. Silva Dias et al De uma forma geral, as alterações no regime de chuvas na Amazônia têm impactos regionais e globais. E nós vamos agora olhar para o desmatamento e as queimadas como mecanismos que podem afetar as chuvas, e que podem portanto ter um efeito global. Este tema é bastante explorado numa edição do Journal of Geophysical Research (setembro/2002), dedicado especialmente ao projeto LBA.De uma forma geral, as alterações no regime de chuvas na Amazônia têm impactos regionais e globais. E nós vamos agora olhar para o desmatamento e as queimadas como mecanismos que podem afetar as chuvas, e que podem portanto ter um efeito global. Este tema é bastante explorado numa edição do Journal of Geophysical Research (setembro/2002), dedicado especialmente ao projeto LBA.

    11. Para chegar a todos os resultados do LBA, uma complexa infra-estrutura de técnicas de campo vêm sendo utilizadas na coleta de dados. Alguns exemplos são ilustrados aqui: uma torre do Projeto LBA na Floresta da Reserva Biológica do Jaru em Rondônia, e ao fundo uma área desmatada.Para chegar a todos os resultados do LBA, uma complexa infra-estrutura de técnicas de campo vêm sendo utilizadas na coleta de dados. Alguns exemplos são ilustrados aqui: uma torre do Projeto LBA na Floresta da Reserva Biológica do Jaru em Rondônia, e ao fundo uma área desmatada.

    12. As torres são fundamentais para analisar a interação entre a atmosfera e a biosfera. Elas são totalmente instrumentadas, tanto abaixo da copa das árvores, como acima também.As torres são fundamentais para analisar a interação entre a atmosfera e a biosfera. Elas são totalmente instrumentadas, tanto abaixo da copa das árvores, como acima também.

    13. Assim como nas florestas, as medidas também são feitas em regiões desmatadas.Assim como nas florestas, as medidas também são feitas em regiões desmatadas.

    14. São feitos todos os tipos de medida de concentração de gases e de radiação.São feitos todos os tipos de medida de concentração de gases e de radiação.

    15. Balões de diversos tipos são usados para monitorar as características térmicas, de velocidade e direção dos ventos.Balões de diversos tipos são usados para monitorar as características térmicas, de velocidade e direção dos ventos.

    16. Por exemplo, um balão cativo sobe e desce fazendo medidas.Por exemplo, um balão cativo sobe e desce fazendo medidas.

    17. Um radar meteorológico faz o mapeamento de toda a chuva num raio de 200 quilômetros.Um radar meteorológico faz o mapeamento de toda a chuva num raio de 200 quilômetros.

    18. Aviões são instrumentados para fazer medidas in loco das diversas características associadas à atmosfera, às nuvens e sua relação com a biosfera.Aviões são instrumentados para fazer medidas in loco das diversas características associadas à atmosfera, às nuvens e sua relação com a biosfera.

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    20. Material particulado (aerossóis) como Núcleos de Condensação de Nuvens CCN – Cloud Condensation Nuclei Nuvens Quentes (apenas água líquida) grande concentração de CCN ? competição pelo vapor d´água disponível ? gotas pequenas ? pouca chuva Nuvens Frias ( água líquida e gelo) efeitos não lineares Voltando a explorar um pouco mais nossos resultados, vamos falar de “CCN” sigla para cloud condensation nuclei, que significa núcleos de condensação de nuvens. São pequenas partículas suspensas no ar que também são chamadas de aerossóis, e que funcionam como uma semente para formação de gotinhas. Quando tem muitos aerossóis, o vapor de água se reparte em muitas gotinhas pequenas, e se as gotinhas são pequenas, elas não caem. Quando tem poucas, elas podem cair. As nuvens quentes são aquelas que têm apenas água líquida. As nuvens frias são as que têm água líquida e gelo.Voltando a explorar um pouco mais nossos resultados, vamos falar de “CCN” sigla para cloud condensation nuclei, que significa núcleos de condensação de nuvens. São pequenas partículas suspensas no ar que também são chamadas de aerossóis, e que funcionam como uma semente para formação de gotinhas. Quando tem muitos aerossóis, o vapor de água se reparte em muitas gotinhas pequenas, e se as gotinhas são pequenas, elas não caem. Quando tem poucas, elas podem cair. As nuvens quentes são aquelas que têm apenas água líquida. As nuvens frias são as que têm água líquida e gelo.

    21. As nuvens frias são as chamadas cumulonimbus, que têm gelo, fortes ventos, circulações de ar muito intensas e muitos relâmpagos. Com todo este movimento, transferem rapidamente as características químicas, físico-químicas da superfície para níveis mais altos da coluna vertical.As nuvens frias são as chamadas cumulonimbus, que têm gelo, fortes ventos, circulações de ar muito intensas e muitos relâmpagos. Com todo este movimento, transferem rapidamente as características químicas, físico-químicas da superfície para níveis mais altos da coluna vertical.

    22. As cumulonimbus têm esse aspecto quando observadas de baixo. São aquelas nuvens pesadas que anunciam grandes temporais, muito características da região Amazônica.As cumulonimbus têm esse aspecto quando observadas de baixo. São aquelas nuvens pesadas que anunciam grandes temporais, muito características da região Amazônica.

    23. As nuvens cumulos são nuvens menores, pequenas. Quando elas se formam em atmosferas limpas elas chovem pouco, uma chuva mansa; e quando elas se formam em regiões poluídas elas não chovem nada. As nuvens cumulos são nuvens menores, pequenas. Quando elas se formam em atmosferas limpas elas chovem pouco, uma chuva mansa; e quando elas se formam em regiões poluídas elas não chovem nada.

    24. Este é o aspecto das nuvens cumulus, revelando um aspecto muito mais inofensivo.Este é o aspecto das nuvens cumulus, revelando um aspecto muito mais inofensivo.

    25. As pirocumulos são aquelas nuvens que se formam em cima de queimadas, elas também não chovem, e normalmente não têm relâmpagos. As pirocumulos são aquelas nuvens que se formam em cima de queimadas, elas também não chovem, e normalmente não têm relâmpagos.

    26. Aqui, ilustrando, temos uma queimada em Alta Floresta com uma nuvem imensa se formando em cima dela. Aqui, ilustrando, temos uma queimada em Alta Floresta com uma nuvem imensa se formando em cima dela.

    27. Para as nuvens quentes, os cumulos, quando aumenta a poluição, a chuva diminui, um resultado já conhecido na área de meteorologia há muitos anos.Para as nuvens quentes, os cumulos, quando aumenta a poluição, a chuva diminui, um resultado já conhecido na área de meteorologia há muitos anos.

    28. Para as nuvens frias, os cumulonimbus, nós estamos obtendo resultados que são ainda bastante contraditórios. Dependendo da situação, o aumento da poluição provoca um aumento ou uma redução de chuva. Então, esta é uma área que precisa de muita pesquisa porque o processo é bastante complexo. Para as nuvens frias, os cumulonimbus, nós estamos obtendo resultados que são ainda bastante contraditórios. Dependendo da situação, o aumento da poluição provoca um aumento ou uma redução de chuva. Então, esta é uma área que precisa de muita pesquisa porque o processo é bastante complexo.

    29. Efeito das Chuvas na Concentração de Aerossóis Um outro efeito é o que as chuvas têm sobre a concentração de aerossóis. Aqui por exemplo, nós temos setembro de 2002, quando a atmosfera tinha uma concentração de aerossóis muito alta, na ordem de até 200 microgramas por m². Neste dia, assinalado pela flechinha, passou uma chuva.Um outro efeito é o que as chuvas têm sobre a concentração de aerossóis. Aqui por exemplo, nós temos setembro de 2002, quando a atmosfera tinha uma concentração de aerossóis muito alta, na ordem de até 200 microgramas por m². Neste dia, assinalado pela flechinha, passou uma chuva.

    30. A chuva pode ser vista pelo radar – a chuva passa, varre toda a região e limpa a atmosfera, então tem uma relação bastante simbiótica entre os dois, entre a concentração e a existência das nuvens.A chuva pode ser vista pelo radar – a chuva passa, varre toda a região e limpa a atmosfera, então tem uma relação bastante simbiótica entre os dois, entre a concentração e a existência das nuvens.

    31. Impacto da cobertura vegetal nas nuvens Um outro aspecto é o impacto da cobertura vegetal.Um outro aspecto é o impacto da cobertura vegetal.

    32. Usando uma região de Rondônia, classifica-se a superfície em floresta e não floresta.Usando uma região de Rondônia, classifica-se a superfície em floresta e não floresta.

    33. Através do radar é possível saber exatamente onde está chovendo em cada pontinho desse, que representa 1 x1 km de superfície. Através do radar é possível saber exatamente onde está chovendo em cada pontinho desse, que representa 1 x1 km de superfície.

    34. Estação Chuvosa 1999 Radar Total de Chuva Mensal F - Floresta; NF – Não Floresta E - Elevado; NE- Não Elevado Fazendo um cálculo para comparar floresta com “não floresta”, a diferença para um total mensal é da ordem de 20 %.Fazendo um cálculo para comparar floresta com “não floresta”, a diferença para um total mensal é da ordem de 20 %.

    35. Durieux, Machado & Laurent, 2003 The effect of deforestation on cloud cover... Outra maneira de detectar isto é comparar regiões em que houve desmatamento, que são esses “D”, que estão no arco do desmatamento, com as regiões que têm um “R” e são de referência. Elas são próximas, têm o mesmo tipo de topografia, só que na figura de baixo vocês vêem a diferença de desmatamento na parte de cima sem desmatamento e na parte de baixo com desmatamento. São áreas de 250 x 250 km.Outra maneira de detectar isto é comparar regiões em que houve desmatamento, que são esses “D”, que estão no arco do desmatamento, com as regiões que têm um “R” e são de referência. Elas são próximas, têm o mesmo tipo de topografia, só que na figura de baixo vocês vêem a diferença de desmatamento na parte de cima sem desmatamento e na parte de baixo com desmatamento. São áreas de 250 x 250 km.

    36. Estação seca Estamos descobrindo com nossos resultados que nas regiões desmatadas se formam mais nuvens cumulos à tarde e menos cumulonimbus à noite, na estação seca.Estamos descobrindo com nossos resultados que nas regiões desmatadas se formam mais nuvens cumulos à tarde e menos cumulonimbus à noite, na estação seca.

    37. Estação Chuvosa Já na estação chuvosa, mais nuvens cumulonimbus se formam sobre regiões que incluem as áreas desmatadas.Já na estação chuvosa, mais nuvens cumulonimbus se formam sobre regiões que incluem as áreas desmatadas.

    38. Estação seca - dia Qual seria a explicação? Durante o dia na estação seca, o solo quente e seco da região desmatada forma bastante turbulência, formam-se circulações que trazem ar das regiões de floresta para as regiões sem floresta, aumentando a formação de nuvens. No entanto, estas nuvens na estação seca estão numa atmosfera poluída, então elas não chovem.Qual seria a explicação? Durante o dia na estação seca, o solo quente e seco da região desmatada forma bastante turbulência, formam-se circulações que trazem ar das regiões de floresta para as regiões sem floresta, aumentando a formação de nuvens. No entanto, estas nuvens na estação seca estão numa atmosfera poluída, então elas não chovem.

    39. Estação chuvosa Na estação chuvosa é um pouco diferente: a maior parte das nuvens é de atmosfera limpa, as nuvens pequenas chovem, mas também se formam cumulonimbus, as tempestades que são típicas da Amazônia, e elas se formam sobre floresta. Só que a floresta fica sombreada. As regiões desmatadas tem mais sol, isso esquenta muito a superfície. Então, o ar que vai entrar para dentro das nuvens é muito mais quente. Isso deixa a nuvem muito mais produtiva em termos de chuva.Na estação chuvosa é um pouco diferente: a maior parte das nuvens é de atmosfera limpa, as nuvens pequenas chovem, mas também se formam cumulonimbus, as tempestades que são típicas da Amazônia, e elas se formam sobre floresta. Só que a floresta fica sombreada. As regiões desmatadas tem mais sol, isso esquenta muito a superfície. Então, o ar que vai entrar para dentro das nuvens é muito mais quente. Isso deixa a nuvem muito mais produtiva em termos de chuva.

    40. "More precipitation over deforested areas in the wet season, less in the dry season: increased seasonality - may be a northward shift of the equatorial-tropical transition zone" - Durieux et al Qual é então o resultado desse processo? Comparando as duas regiões ao longo do ano, tem mais chuva na estação chuvosa e menos chuva na estação seca, e basicamente isso representa um avanço do regime de chuvas do Cerrado. Certo?Qual é então o resultado desse processo? Comparando as duas regiões ao longo do ano, tem mais chuva na estação chuvosa e menos chuva na estação seca, e basicamente isso representa um avanço do regime de chuvas do Cerrado. Certo?

    41. Através de uma simulação numérica de tudo isso, numa região que tem 250 X 250 km, mas olhando para quadradinhos de 2 km,Através de uma simulação numérica de tudo isso, numa região que tem 250 X 250 km, mas olhando para quadradinhos de 2 km,

    42. conclui-se também que o desmatamento acaba dando núcleos de chuva que não aparecem se as simulações são feitas só com floresta. A medida que acrescentamos o desmatamento, a chuva modelada de 11,3 mm se aproxima da chuva observada de 15,8 mm.conclui-se também que o desmatamento acaba dando núcleos de chuva que não aparecem se as simulações são feitas só com floresta. A medida que acrescentamos o desmatamento, a chuva modelada de 11,3 mm se aproxima da chuva observada de 15,8 mm.

    43. Basicamente, o resultado neste cenário de início do desmatamento, é que provavelmente tem mais chuva do que sem desmatamento. Isso é uma das novidades do LBA. Basicamente, o resultado neste cenário de início do desmatamento, é que provavelmente tem mais chuva do que sem desmatamento. Isso é uma das novidades do LBA.

    44. Conclusão Remoção da floresta altera o ciclo hidrológico na Amazônia Aumento da sazonalidade ? regime de chuvas do cerrado Mudanças na cobertura de nuvens afetam a quantidade de radiação que efetivamente chega à superfície Queimadas alteram as chuvas na Amazônia Nuvens cumulus não chovem em atmosfera poluída Nuvens cumulonimbus ? efeitos não lineares, complexos, requerem mais pesquisas. Apresentamos como conclusões principais: - a remoção da floresta altera o ciclo hidrológico na Amazônia, aumenta a sazonalidade, portanto o regime de chuvas do Cerrado se aproxima da região Amazônica; - a mudança na cobertura de nuvens também vai afetar a quantidade de radiação que chega a superfície; e - as queimadas alteram as características das nuvens.Apresentamos como conclusões principais: - a remoção da floresta altera o ciclo hidrológico na Amazônia, aumenta a sazonalidade, portanto o regime de chuvas do Cerrado se aproxima da região Amazônica; - a mudança na cobertura de nuvens também vai afetar a quantidade de radiação que chega a superfície; e - as queimadas alteram as características das nuvens.

    45. Perguntas do público

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