Clima e Fluxos superfície-atmosfera sobre Cerrado Seco e Alagável

1. Clima e Fluxos superfície-atmosfera sobre Cerrado Seco e Alagável Rafael N. Tannus1, H. R. Rocha1, H. C. Freitas1, R. I. N. Juárez1, R. Bruno1, L. Oliveira1, O. M. R. Cabral2, R. M. Ribeiro3, D. Kurzatkowski3, S. Merlin3, E. Collicchio4 1 – Universidade de São Paulo , 2 - Embrapa, 3 - Instituto Ecológica, 4 – UNITINS. Email : tannus@model.iag.usp.br Através de dados obtidos com torres micrometeorológicas equipadas com sistemas de eddy-covariance, buscou-se a caracterização da superfície e do funcionamento do ecossistema Cerrado para duas diferentes fisionomias do bioma Cerrado. O primeiro um Cerrado Sensu Stricto (seco), (47o34’ a 47o41’ W e 21o36’ a 21o44’ S), SP; e o segundo, um Cerrado (ecótono) Alagável, TO (9º 49'16.1“ S 50º 08'55.3“ W). Com os dados obtidos, uma caracterização inicial do funcionamento do bioma, uma comparação do funcionamento ecológico perante duas diferentes fontes de estresse, e uma analise da variabilidade internanual no ecossitsema foram realizadas. Foram encontrados valores similares de respiração, taxa fotossintética, WUE e RUE para os períodos de alta produtividade. Foi observado também uma importante diferença no tempo de resposta a cada fonte de estresse .Estes dados serão utilizados para forçar um modelo classe SVAT (SiB2) que será calibrado para as áreas experimentais. Assim, serão realizados testes de sensibilidade voltados ao estudo das transformações fisionômicas e para o estabelecimento de critérios de vulnerabilidade. Cerrado Alagável (CA) Cerrado Seco (CS) A variação do AlbPAR (Fig 1a) no CS tem acentuada sazonalidade: reduz-se na estação úmida, e aumenta na seca. Aparentemente há uma notável variabilidade interanual,possivelmente decorrente das diferenças de distribuição de chuva frequência de ocorrência de eventos extremos (frentes frias). No CA, diferentemente do CS, ocorre o fenômeno de inundação (sazonal) (Fig. 1b), geralmente de 1 a 3 meses após o início da estação chuvosa. Este controle vai se mostrar fundamental no padrão dos fluxos de carbono e água medidos. A comparação do albedo PAR entre CA (Fig. 1b) e CS sugere um estado da vegetação com alta atividade fotossintética (baixo albedo) similar em tres situações: o CA nas fases de pré e pós-inundação, e o CS na estação chuvosa. No CA, na fase de inundação, o AlbPAR reduziu-se de aproximadamente 10%, sugerindo a diminuição da atividade fotossintética, possivelmente devido ao estresse resultante da inundação. Provável data de inundação Figura 1B : Precipitação diária (mm) (superior) e Média (móvel) diárias do Albedo-PAR (AlbPAR) (inferior) para o período de outubro de 2003 a junho de 2004. A barra vertical indica a data aproximada da inundação. Figura 1A : Precipitação diária (mm) (superior) e Médias diárias do Albedo-PAR (AlbPAR) (inferior) ao longo dos anos de 2001, 2002 e 2003 Similar ao albedo, no CS há forte sazonalidade nos fluxos de energia (calor sensível e latente): a evapotranspiração aumenta substancialmente na fase úmida, concorrente com a redução do calor sensível (Fig. 2a). No CA, após inundação, o calor sensível diminui, enquanto o calor latente aumenta, devido ao aumento da quantidade de água disponível (Fig. 2b). Na variabilidade interanual, a razão de Bowen no período seco do CS em 2001 foi 25% acima do valor na mesma época em 2002 (Fig. 2a). No CA a razão de Bowen reduziu-se de aproximadamente 0,3 para 0,2, seguindo a fase de inundação. Provável data de inundação Figura 2 A: Médias (móveis) diárias da: (a) Razão de Bowen; (b) Fluxo de Calor Latente (linha azul ) e (c) fluxo de calor sensível (linha vermelha). Ambos os fluxos em Wm-2 A sazonalidade dos fluxos de CO2 no Cerrado reflete o estado fisiológico da vegetação, em outras termos, o fluxo de CO2 é regulado pelas fontes de estresse ambientais. Os fluxos de CO2 no CS (figura3a) apresentaram marcante sazonalidade, regulada pelo estresse hídrico. Tanto a respiração do ecossistema, quanto a sua taxa fotossintética apresentaram valores mínimos durante o período seco e máximos durante a fase chuvosa, refletindo o estado fisiológico da vegetação. Durante o auge do período seco a taxa fotossintética do ecossistema não consegue compensar algébricamente a respiração, fazendo com que ocorra emissão de CO2 pela superfície mesmo durante o dia. A inundação é uma fonte potencial de estresse para a vegetação, uma vez que submete às raízes a anoxia. Consequentemente, o cerrado CA apresentou dois padrões distintos de fluxo de CO2 (figura 3b), separados pela inundação. No período pré-inundação o CA apresentou elevada respiração e taxa fotossintética. Com o advento da inundação, não ocorre mais a emissão de CO2 pelo solo e assim há uma diminuição imediata da respiração do ecossistema. Com efeito, a não emissão do solo provoca um aumento da algébrico da taxa fotossintética e do saldo diário dos fluxos de CO2. Com o decorrer do tempo, a taxa fotossintética inicia uma acentuada redução, até que cerca de 3 meses depois da inundação, não consegue mais superar a, respiração levando o ecossistema a emitir CO2 durante o dia. Figura 2 B :Médias (móveis) diárias da: (a) Razão de Bowen; (b) Fluxo de Calor Latente (linha azul ) e (c) fluxo de calor sensível (linha vermelha). Ambos os fluxos em Wm-2 Provável data de inundação Figura 3 B : Médias (móveis) diárias, para o período de outubro de 2003 a junho de 2004, de : (a) Fluxo de CO2 total; (b) Fluxo de CO2 ; (c) Fluxo de CO2; (d) Radiação PAR incidente Figura 3 A :Médias (móveis) diárias, para os anos de 2001 e 2002 de : (a) Fluxo de CO2 total; (b) Fluxo de CO2; (c) Fluxo de CO2; (d) Radiação PAR incidente Provável data de inundação Figura 4 A: Média (móvel) diária da Eficiência de uso da água (WUE), para os anos de 2001(linha preta) e 2002 (linha vermelha) Figura 4 B : Média (móvel) diária da Eficiência de uso da água (WUE), para o período de outubro de 2003 a junho de 2004 No CS, tanto a variação de WUE quanto de RUE seguem a disponibilidade hídrica. A diferença na precitação entre 2001 e 2002 ( figura 1A) é a razão principal da variabilidade interanual. (figura 4a e 5a) No CA a inundação causou redução tanto de WUE quanto de RUE. Porém pouco antes da inundação ocorre uma melhora de eficiencia do sistema, devido ao aumento de produtividade causado pelo inicio do período chuvoso.(figura 4b e 5b) Uma importante diferença entre os dois sítios é o tempo de reação ao estresse. Enquanto a reação ao alagamento levou cerca de 3 meses para anular a eficiência do sistema (WUE e RUE  0), o estresse hídrico teve o mesmo efeito em cerca de 1,5 mês. Provável data de inundação Figura 5 A: Média (móvel) diária da eficiência do uso da Radiação (RUE), para os anos de 2001 (linha preta) e 2002 (linha vermelha) Figura 5 B :Média (móvel) diária da eficiência do uso da Radiação (RUE), para o período de maio de 2003 a junho de 2004 Conclusões Preliminares No Cerrado alagável, a fixação de CO2 durante a inundação deve-se à eliminação da emissão do solo como componente dos fluxos do sistema. Aparentemente, o valor de WUE de –5 mgCO2(gH2O)-1 é o valor típico de alta eficiência do ecossistema, similarmente a dados de formação savânica na África (Moncrieff et al 1997). Enquanto que o valor característico de alta RUE para as duas fisionomias foi de ~0,004 umolCO2m-2s-1(umolPAR m-2s-1)-1. O valor característico de respiração durante o período de alta produtividade foi ~4.5 umolCO2m-2s-1 de emissão, enquanto que o valor encontrado para a taxa fotossintética foi ~9 umolCO2m-2s-1 de assimilação. O tempo de resposta do bioma foi diferente para cada tipode estresse. Em ambos os casos analisados, o Cerrado apresentou sazonalidade no referente aos fluxos de superfície. Funcionando em um período como emissor e em outro como sumidouro de CO2.  Próximos Passos Os dados das estações experimentais serão utilizados para a calibração do modelo SiB2 (modelo classe SVAT) (Sellers et al 1996). Calibrado, o modelo será forçado com diferentes cenários climáticos. Inicialmente estes cenários terão como objetivo auxiliar a compreensão da variabilidade interanual do ecossistema e assim melhorar a caracterização do funcionamento do ecossistema para H2O, CO2 e energia. Seqüencialmente, o modelo será forçado com os cenários de mudanças climáticas oriundos de MCGs, permitindo assim que uma avaliação inicial da suscetibilidade do ecossistema às mudanças climáticas seja realizada. Bibliografia: Junk W. J. 1989 in Tropical Forests : Botanical Dynamics, Speciation and Diversity, eds. L.B. Holm-Nielsen, I.C. Nielsen and H. Balslev. Academic Press, UK, p. 47-64/// Miranda et al 1997, in Plant, Cell and Environment20, 315-328 /// Moncrieff, et al 1997, Journal of Hydrology, 188-189, 563-588 /// Sellers et al , 1996. J. Climate, 9, 676-705 /// Rocha, et al ,2002, in, Biota Neotropica2 num 1 /// Vourlitis et al, 2001 Functional ecology, 15 338-395