Interação Biosfera-Atmosfera em área de savana natural na Amazônia: fluxos de energia e CO2
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Universidade Federal do Oeste do Pará
Resumo
Research conducted in Amazonian savannas has addressed floristic composition, fauna, soil physicochemistry, and the influence of fire on vegetation structure and dynamics. However, there is a notable gap in the biophysical characterization of these ecosystems, particularly due to the lack of micrometeorological studies that are essential for understanding the processes of energy, mass, and momentum exchange between vegetation and the atmosphere. Such studies are also crucial for understanding local climate patterns, which significantly affect vegetation distribution, water resource availability, and carbon dynamics. In this context, the present study was conducted in a natural savanna area located in the municipality of Santarém, Pará, Brazil, with the objective of analyzing energy balance closure and the responses of evapotranspiration and CO₂ fluxes to environmental variables. This was achieved through the analysis of micrometeorological data collected by a tower equipped with an eddy covariance system. The energy balance closure and ET responses during both the rainy and dry seasons were investigated. The results indicated a greater conversion of energy into latent heat during the rainy season and into sensible heat during the dry season, with the energy balance showing a closure rate of over 80%. Hysteresis analysis revealed distinct ET responses throughout the day, influenced by atmospheric conditions and water availability. Additionally, wavelet transform techniques were applied to investigate the correlation between CO₂ concentrations and meteorological variables such as air temperature and wind speed. The results revealed significant correlation cores between CO₂ and temperature, along with intermittent and chaotic patterns in its relationship with wind at the microscale. These findings underscore the importance of considering multiple time scales for understanding gas dispersion and accumulation mechanisms. Finally, the performance of the SiB4 model in simulating seasonal energy fluxes was evaluated, using input data from the MERRA-2 reanalysis, along with soil properties and land cover data. Model validation demonstrated good performance in simulating radiation balance and turbulent fluxes, highlighting its capability to represent observed seasonal variations. Overall, the results reinforce the importance of micrometeorological monitoring and the use of surface models to better understand the physical and biogeochemical processes governing Amazonian savanna ecosystems.
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Pesquisas realizadas nas savanas amazônicas têm abordado a composição florística, a fauna, a físico-química do solo e a influência do fogo na estrutura e dinâmica da vegetação. No entanto, uma lacuna tem sido observada na caracterização biofísica desses ecossistemas, particularmente na ausência de estudos micrometeorológicos que são essenciais para compreender os processos de transferência de energia, massa e momento entre a vegetação e a atmosfera. Tais estudos também são importantes para entender os padrões climáticos locais, que afetam significativamente a distribuição da vegetação, a disponibilidade de recursos hídricos e a dinâmica do carbono. Nesse contexto, o presente estudo foi conduzido em uma área de savana natural localizada no município de Santarém - PA, Brasil, com o objetivo de analisar o fechamento do balanço de energia e as respostas da evapotranspiração e CO2 às variáveis ambientais, por meio da análise de dados micrometeorológicos coletados por uma torre equipada com sistema de eddy covariance. Foi investigado o fechamento do balanço de energia e a resposta da evapotranspiração (ET) às variáveis ambientais durante períodos chuvoso e seco. Os resultados indicaram maior conversão de energia em calor latente no período chuvoso e em calor sensível no período seco, com o balanço de energia apresentando fechamento superior a 80%. A análise de histerese revelou respostas diferenciadas da ET ao longo do dia, influenciadas por condições atmosféricas e disponibilidade hídrica. Além disso, foram aplicadas técnicas de transformada de ondeletas para investigar a correlação entre a concentração de CO₂ e variáveis meteorológicas (temperatura do ar e velocidade do vento). Os resultados evidenciaram núcleos de correlação significativos entre CO₂ e temperatura, além de padrões intermitentes e caóticos na relação com o vento em microescala. Essas descobertas destacam a importância de considerar múltiplas escalas de tempo para entender os mecanismos de dispersão e acúmulo de gases. Por fim, avaliou-se a performance do modelo SiB4 na simulação sazonal dos fluxos de energia, utilizando como entradas dados da reanálise MERRA-2, além de propriedades do solo e cobertura da terra. A validação do modelo indicou bom desempenho na simulação do saldo de radiação e dos fluxos turbulentos, com destaque para sua capacidade de representar as variações sazonais observadas. No geral, os resultados reforçam a relevância do monitoramento micrometeorológico e do uso de modelos de superfície para a compreensão dos processos físico-biogeoquímicos que regem os ecossistemas de savana amazônica.
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ANDRADE, Aurilene Barros dos Santos de. Interação Biosfera-Atmosfera em área de savana natural na Amazônia: fluxos de energia e CO2. Orientador: Julio Tóta da Silva. 2025. 94 p. Tese (Doutorado em Ciências Ambientais) - Instituto de Biodiversidades e Florestas, Programa de Pós-Graduação Sociedade, Natureza e Desenvolvimento, Universidade Federal do Oeste do Pará, Santarém, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufopa.edu.br/handle/123456789/2863. Acesso em: .