Uma análise dos fluxos de superfície e do microclima sobre cerrado, cana-de-açúcar e eucalipto, com implicações para mudanças climáticas regionais

• Main Author: Tatsch, Jônatan Düpont
• Other Authors: Rocha, Humberto Ribeiro da
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2006
• Subjects: cana-de-açúcar; cerrado; energy and CO2 fluxes; eucalipto; fluxos de energia e CO2; micrometeorologia de ecossistemas; mudanças climáticas regionais; mudanças de uso da terra
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14133/tde-14012010-162204/

Este trabalho investiga as potenciais mudanças de temperatura e precipitação em escala regional no estado de São Paulo, decorrentes das mudanças do uso da terra. Realizou-se a análise de um conjunto de observações micrometeorológicas no período de fevereiro de 2005 a fevereiro de 2006, sobre áreas de cerrado, cana-de-açúcar e eucalipto. O balanço de energia no cerrado indicou que o saldo de radiação foi maior que sobre a cana-de-açúcar, devido principalmente ao maior albedo e perda de radiação de onda longa na cana. No eucalipto o saldo de radiação foi semelhante ao do cerrado. A partição de energia no cerrado e na cana-de-açúcar diferiu marcadamente nos quatro meses após a colheita, quando a razão de Bowen e o fluxo de calor no solo foram maiores na cana-de-açúcar. No período úmido o eucalipto destacou-se com maior evapotranspiração (5,2 mm dia-1) do que no cerrado e na cana-de-açúcar (3,1 e 2,5 mm dia-1, respectivamente). Apesar disso, o eucalipto foi a área mais sensível à condição de estresse hídrico, reduzindo a evapotranspiração em maior proporção no final de agosto. A temperatura máxima diária (Tmax) sobre o cerrado foi menor que sobre cana-de-açúcar (de 1,3 a 2 ºC) e maior do que sobre o eucalipto (de 0,5 a 1,3 ºC), consistente com a comparação da partição de energia na maior parte do ano. A temperatura mínima diária (Tmin) sobre o cerrado foi maior que sobre a cana-de-açúcar (por até 3 ºC) e maior do que sobre o eucalipto (por até 1 ºC). Também foram analisadas as séries históricas de precipitação e temperatura do ar (Tmax e Tmin) em Ribeirão Preto e Campinas no período de 1943 a 2000, sugerindo em ambas uma oscilação decadal marcada por uma fase quente da Tmax) e seca (da chuva), entre 1943-1965, seguida de uma fase úmida e Tmax levemente fria, até 2000. Este padrão mostrou-se semelhante a variabilidade da Oscilação decadal do Pacífico, portanto um controle de variabilidade natural de grande escala. A Tmin média anual mostrou um aumento significativo nos últimos 58 anos, apesar de alguns anos relativamente frios na década de 1980, particularmente em Ribeirão Preto. Nas últimas duas décadas a persistência de anomalias quentes da Tmin foi marcante, consistente com as tendências globais, possivelmente devido a intensificação do efeito estufa. Entretanto, há evidências de que a crescente urbanização pode ter influenciado o sinal das estações, baseado na comparação com a variabilidade das reanálises do NCEP/DOE. O efeito da urbanização é mais provável em Campinas devido a três fatores: localização em relação a mancha urbana, regime local dos ventos e grande aumento populacional entre 1950 e 2000. Considerando que a cana substituiu o cerrado no último século e baseado na comparação do microclima em cada ecossistema, sugere-se que as mudanças de uso da terra associadas à expansão da cana-de-açúcar não explicam a variabilidade de longo prazo da temperatura. Apesar desta falta de evidência, verificou-se uma tendência de resfriamento da Tmax, significativa somente no inverno, que poderia ser resultante das queimadas de cana-de-açúcar. === This work investigates potential regional scale temperature and precipitation changes in the São Paulo state, caused by land use changes. We analised micrometeorological measurements, in the period February 2005 to February 2006, over three different ecosystems (cerrado, sugar cane and eucalyptus plantation). The surface energy balances showed that over the cerrado the net radiation was larger than for sucar cane, mostly due to a larger albedo and long wave radiation loss. The net radiation was similar between the cerrado and eucalyptus. The energy partition over the cerrado and sugar cane differed markedly during the first four months after sugar cane´s harvest, when the Bowen ratio and soil heat flux were both higher over the latter area. During the wet period, was evapotranspiration over eucalyptus ppeared remarkably larger (5,2 mm day-1), compared to the cerrado and sugar cane (3,1 e 2,5 mm day-1, respectively). Despite that, the eucalyptus area was the most sensitive to soil water stress conditions, where the largest reduction in evapotranspiration was observed at the end of August. The daily maximum emperature (Tmax) over the cerrado was lower than over the sugar cane (from 1,3 to 2 ºC) and larger than over eucalyptus (from 0,5 to 1,3 ºC), concurrent with the comparisons of energy partitioning during most of the year. The daily minimum temperature (Tmin) over cerrado site was larger than over the sugar cane (up to 3 ºC) and over eucalyptus (up to 1 ºC). Time series of precipitation and air temperature (Tmax and Tmin), at Ribeirão Preto and Campinas cities, were further analyzed, in the 1943 to 2000 period, and suggested over both stations a decadal oscillation marked by warm phasis (in Tmax) and dry phase in precip), in the sub-period 1943-1965, followed by an wet phase (in precip) and slightly cold phase (of Tmax) up to 2000. This pattern appeared to be similar to the Pacific Decadal Oscillation variability, thus likely to be controlled by a large scale natural variability. The annual mean Tmin showed a significant increasing trend in the last 58 years, despite of some cold years during 980s, particularly at Ribeirão Preto city. In the last two decades (1980 2000) the persistence of warm Tmin anomalies was more clearly noticed, concurrent with global mean temperature trends, likely arising from the enhancement of the greenhouse effect. However, we found evidences that increasing urbanization could have affected the measurements over the meteorological weather stations, based on comparisons with NCEP/DOE reanalysis data variability. The urbanization effect is most likely in the Campinas city, partly to three factors: the meteorological station is located close to the urban spot area, local wind regimes, and substantial population growth between 1950 to 2000. Hypothesizing that the sugar cane plantations replaced, in the last 30 years, the primitive cerrado areas that existed in the early 20th century, and comparing the microclimate over both ecosystems, it is suggested that the land use changes associated to sugar cane plantation does not explain the long term temperature variability observed in the weather stations. However, the seasonal trends of Tmax appeared to decrease in the last 30 years, during the winter season, what could be caused by the increasing sugar cane burning emission.