| Summary: | Muitos estudos de modelagem com Modelos de Circulação Geral da Atmosfera (MCGA) têm considerado a sensibilidade do sistema climático para uma completa conversão da floresta tropical Amazônica por pastagem degradada. O presente estudo avalia as conseqüências climáticas ocasionadas pela substituição gradual da floresta tropical Amazônica por pastagem degradada ou por plantação de soja. Utilizou-se como ferramenta básica de trabalho o MCGA CPTEC-INPE e o CPTEC-INPE Potential Vegetation Model (PVM). O estudo está dividido em duas partes: (i) as simulações numéricas foram realizadas mantendo-se os biomas fixos durante a integração do modelo; (ii) os biomas puderam interagir com o clima livremente, portanto eles podem mudar durante a integração do modelo de acordo com as condições climáticas. Na parte I, utilizou-se o MCGA CPTEC-INPE para avaliar os efeitos do desflorestamento da Amazônia no clima regional e global, e foram utilizados dois métodos para determinar as mudanças de uso da terra: 1) projeções futuras de desflorestamento com substituição da floresta por pastagem degradada ou por plantação de soja a partir de cenários futuros business-as-usual de desflorestamento; e 2) projeções de uso da terra a partir de cenários aleatórios de desflorestamento e substituição por pastagem. Os resultados mostram que mudanças na cobertura vegetal na Amazônia modificam os balanços de radiação, de energia, e de água, e a estrutura dinâmica da atmosfera, e conseqüentemente a convergência de umidade e de massa em baixos níveis da atmosfera, principalmente na estação seca. Os principais impactos no clima da Amazônia, em virtude do desflorestamento, ocorrem no leste e na região central da Amazônia, e são mais evidentes quando a área total desflorestada é maior do que 40%. Os resultados para o leste da Amazônia, onde são esperadas grandes mudanças dos usos da terra neste século, mostram aumento da temperatura do ar próximo à superfície, e diminuição da evapotranspiração e da precipitação, o que ocorre principalmente durante a estação seca. A relação entre a precipitação e a área desflorestada mostra um alto decréscimo da precipitação para o aumento do desflorestamento para ambos os tipos de conversão de usos da terra para todos os cenários. O principal mecanismo para as mudanças na precipitação simulada no leste da Amazônia está ligado à redução da evapotranspiração associada com o decréscimo do índice de área foliar, da profundidade das raízes, e redução da rugosidade da superfície, o que, por outro lado, leva à diminuição do fluxo de calor latente à superfície através do decréscimo do coeficiente de arrasto. A mudança da precipitação média para toda a bacia Amazônica seguiu a mesma tendência: redução de cerca de 16% da precipitação na estação seca, para o caso de substituição de toda a floresta por pastagem, e de 24% para o caso de substituição por plantação de soja. O desflorestamento da Amazônia provoca modificações na circulações de Walker (principalmente) e Hadley. Um padrão que é similar às condições de El Niño surge no leste do Pacífico Equatorial Leste com anomalias de oeste do vento, anomalias positivas de precipitação e aumento do movimento vertical. Os resultados numéricos indicam que o desflorestamento da Amazônia pode afetar o clima em latitudes médias e altas, principalmente quando a área desflorestada é maior do que 50%. Na parte II, o CPTEC-PVM foi acoplado assincronamente ao CPTEC MCGA. Foram encontrados dois estados de equilíbrio biosfera-atmosfera para a América do Sul, como em Oyama e Nobre (2003): 1) correspondente aos biomas potenciais atuais; 2) um novo estado de equilíbrio onde parte do leste da floresta tropical Amazônica é substituída por savana tropical, e semi-deserto e deserto surge no Nordeste do Brasil. Neste estudo encontrou-se que a taxa de 50% de área total desflorestada na Amazônia é o limiar para a transição dos biomas potenciais atuais para um novo estado de equilíbrio vegetação-clima na Amazônia. === Many Atmospheric Global Circulation Models (AGCM) modeling studies have considered the sensitivity of the climate system to a complete conversion of Amazonian tropical forests to degraded pasture land. This study evaluates the climatic consequences caused by gradual change of Amazonian tropical forests into degraded pasture or soybean cropland. To that end, we used the CPTEC-INPE AGCM and the CPTECINPE Potential Vegetation Model (PVM). The study is divided in two parts: (i) the numerical simulations kept the biomes unchanged throughout the integration and did not interact with climate; (ii) the biomes were allowed to interact with climate freely, therefore they can change during the integration. In part I, we employed the CPTECINPE AGCM to assess the effects of Amazonian deforestation on the regional and global climate, using two ways to assign land cover: 1) land cover projections of deforestation and replacement by degraded pasture or soybean cropland from a business-as-usual scenario of future deforestation; and 2) land cover projections from random scenarios of deforestation and replacement by degraded pasture. The results show that changes in vegetation cover in Amazonia modified the calculated fields of radiation, energy, water balance, and the dynamical structure of the atmosphere, and consequently the moisture and mass convergence in low levels of the atmosphere, mainly in dry season. The main impacts on Amazonia climate, because of deforestation, occur over eastern and central Amazonia, and are more evident when total deforested area is larger than 40%. The results for eastern Amazonia, where changes in land cover are expected to be larger during this century, show increase in near-surface air temperature, and decrease in evapotranspiration and precipitation, which occurs mainly during the dry season. The relationship between precipitation and deforestation shows higher rate of decrease of rainfall for increasing deforestation for both classes of land use conversions and all scenarios. The underlying mechanism for the simulated changes in precipitation over eastern of Amazonia are linked to the reduction of evapotranspiration associated with a decrease in leaf area index, a decrease in root depth, and reduction of roughness, which, in turn, decreases the surface latent heat fluxes through the decrease in drag coefficient. When we analyzed the average change in precipitation for the entire Amazonia basin we find the same tendency: reduction in precipitation in the dry season of about 16% for the case of replacing the entire forest by pasture, and 24% for replacing by soybean cropland. The Amazonian deforestation produces modifications in both Walker (mainly) and Hadley circulations. A pattern that is similar to El Niño conditions arise over the Eastern Equatorial Pacific with westerly wind anomalies, positive precipitation anomalies and enhanced vertical motion. The numerical results indicate that deforestation of Amazonia may affect the climate at mid and high latitudes, mainly when the deforested area in Amazonia is larger than 50%. In part II, the CPTEC-PVM was asynchronously coupled to the CPTEC AGCM. We found two biosphere-atmosphere equilibrium states for South America as in Oyama and Nobre (2003): 1) present-day potential biomes; 2) a new vegetation-climate equilibrium where the eastern part of the Amazonia tropical forest are replaced by tropical savannas, and semi-desert and desert areas appear in Northeast of Brazil. In this study we found that 50% of total deforested area in Amazonia is the threshold for transition from presentday potential biomes to a new vegetation-climate equilibrium state in Amazonia.
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