Publicações

O trabalho desenvolvido no projeto, teve o objetivo de auxiliar no gerenciamento da estrutura de dados de pesquisas ambientado globalmente dentro da Divisão de Impacto, Adaptação e Vulnerabilidade (DIIAV) da CGCT/INPE. Dentre alguns dos desafios científicos comumente encontrados atualmente, estão os relacionados à diversidade e quantidade de informações espaciais e temporais geradas dentro da divisão. O gerenciamento, manipulação e análise destes dados, necessitam de um contínuo desenvolvimento e aprimoramento do sistema ao qual é realizado a organização e leitura destas informações, obtendo assim uma estruturação mais eficiente e dinâmica. Inicialmente o trabalho tratou de identificar possíveis melhorias no portal da divisão com a utilização de programação em PHP, Bootstrap e WordPress. Com o intuito de se obter uma maior eficiência nas implementações, foi utilizado para a coleta de dados coletados a ferramenta Google Analytics, na qual possibilitou realizar uma análise criteriosa das informações de acesso dos usuários, como: quais navegadores eram usados, dispositivos, os dias da semana nos quais os sites eram mais acessados, dentre outras informações. Em alguns momentos do projeto, houve a necessidade de treinamentos para o aprendizado na utilização de ferramentas específicas para o desenvolvimento do portal, abrangendo os já mencionados: WordPress, linguagem em PHP, Bootstrap, Java Script, dentre outros. A princípio, foram realizadas algumas melhorias relacionadas à configuração e manutenção e utilização de alguns de plug-ins, como exemplo o Smart Slider, a fim de aprimorar a visualização de slides dentro da página home do tema padrão da DIIAV. Foi realizada a manutenção e estruturação e modificações dos códigos para uma melhor organização e aparência dos ícones e imagens, visando um maior aproveitamento de editores de imagem e assim desenvolver novos ícones e banners para uma estrutura visual mais agradável e estruturada do portal. Com isso foi permitindo a atualização das ferramentas disponibilizadas pelo portal, integração de novas bases de dados, acompanhamento e apoio na geração de índices de atendimento aos usuários internos e externos da DIIAV. Foi realizado a migração dos sites da Divisão para um novo servidor web, foi necessário atualizar o código fonte de todos os sites e também o banco de dados para corrigir erros relacionados a nova versão do PHP e a adaptação de cada site para que passasse pelas diretrizes de segurança impostas pela Coordenação de Infraestrutura de Dados e Supercomputação COIDS.

A região Sudeste do país já vem sentindo os efeitos das mudanças climáticas, que são responsáveis por alterações na frequência e na intensidade de eventos climáticos extremos. Em função dos expressivos aspectos fisiográficos como proximidade com o oceano, relevo e vegetação, o Estado do Rio de Janeiro é impactado de maneira expressiva por tais eventos extremos. Dessa forma, essa pesquisa possui o objetivo inicial de atualizar e analisar a climatologia e a detecção de tendências em indicadores de extremos climáticos associados à precipitação no Estado do Rio de Janeiro. Os dados diários de precipitação para o período de 1980-2022 foram obtidos a partir do Sistema de Informações Hidrológicas (HidroWeb) da Agência Nacional Águas e Saneamento Básico (ANA) e do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). Dos 10 (dez) indicadores de extremos de precipitação selecionados para avaliação, são levadas em consideração a frequência, a duração e a intensidade dessa variável. Para avaliar a significância e a magnitude das tendências ao longo do período verificado, utiliza-se o teste estatístico não-paramétrico de Mann-Kendall e a estimativa da Curvatura de Sen, respectivamente. As tendências de precipitação total anual mostram significativo aumento na Costa Verde e um discreto decréscimo em áreas do Médio Paraíba. Contudo, na região Serrana e na Costa Verde, observa-se crescimento na frequência de dias com precipitação superior a 30 milímetros, enquanto na região do Médio Paraíba essa frequência diminui. As regiões da Costa Verde, Metropolitana, Serrana e Norte Fluminense apresentam elevação significativa na intensidade das chuvas. Há também incremento na precipitação máxima anual em 24 horas nas regiões Serrana e Costa Verde. Além disso, ocorre aumento no período máximo de dias secos consecutivos nas regiões da Costa Verde, Médio Paraíba, Serrana e Baixadas Litorâneas, enquanto na região Centro-Sul Fluminense esses períodos de estiagem estão em declínio. Estas observações indicam uma divisão nas tendências de precipitação entre as regiões do Estado do Rio de Janeiro, destacando-se a região do Médio Paraíba (norte fluminense), onde se observa uma redução na duração, frequência e intensidade da precipitação extrema, em contraste com aumentos no restante do Estado (centro-sul), especialmente na Costa Verde. Os próximos passos desse trabalho envolvem as tendências observadas e as projeções futuras de extremos climáticos para o restante da região Sudeste do país.

Aerossóis podem ser definidos como quaisquer partículas sólidas ou liquidas que ficam em suspensão na atmosfera, sendo proveniente de diferentes fontes, naturais e antrópicas, influenciando significativamente no balanço de radiação do planeta. Na Amazônia, esse material particulado é emitido para a atmosfera através da queima de biomassa, ação que ocorre majoritariamente por conta da ação humana e vem aumentando gradativamente com fins de limpeza do solo para métodos agrícolas e grilagem. O estudo tem como objetivo avaliar diferentes bases de dados de espessura ótica de aerossóis (AOD) e expoente de Angström (EA) obtidos por satélite, reanálises atmosféricas e dados da rede AERONET para a região amazônica em uma localidade próxima a Santarém (PA). Para analisar os dados de profundidade óptica dos aerossóis (AOD) podem ser utilizadas bases de dados de diversas fontes, e neste estudo, foram utilizados dados do Serviço de Monitorização da Atmosfera Copernicus (CAMS), pelos dados da Análise Retrospectiva da Era Moderna, versão 2 (MERRA-2), e de uma estação de monitoramento terrestre com fotômetro solar da Rede Robótica de Aerossóis (AERONET). A princípio seria utilizado o fotômetro solar da rede AERONET instalado na Estação SONDA de Santarém, localizada na Fazenda Experimental da Universidade Federal do Oeste do Pará, entretanto, problemas técnicos com o equipamento e infraestrutura local impossibilitaram o seu uso para esta etapa inicial do trabalho. Com estas intercorrências, para o estudo preliminar para a comparação dos dados AOD da rede AERONET, do CAMS e do MERRA-2, foi utilizado o fotômetro solar da cidade de Belterra (PA) (2,63° S e 54,95° O), com dados disponíveis para o ano de 2004. Na análise comparativa entre as 3 bases de dados para o ano de 2004, os dados do MERRA-2 (0,58) e do CAMS (0,48) subestimaram o fotômetro da estação de Belterra, mostrando a melhor aproximação no mês de julho (0,06), transição chuvoso/seco, com maiores concentrações de AOD no período chuvoso (0,84) e um segundo pico no período seco (0,81). O período chuvoso da região está atrelado a entrada da ZCIT, o qual todos os equipamentos captam grande presença de aerossóis advindas de convecção e da advecção. Já no período menos chuvoso, apenas convecção domina, mas sem umidade suficiente para reduzir a quantidade de aerossóis.

A degradação da terra é largamente conhecida pelos impactos negativos ao meio ambiente, e se refere à perda da produtividade e complexidade biológica e econômica da terra, e quando presente em regiões subúmidas e secas, como na Caatinga, é denominada Desertificação. A ONU estabeleceu a meta 15.3 do Objetivo de Desenvolvimento Sustentável 15, que espera que até 2030 a humanidade tenha combatido a desertificação, restaurado a terra e o solo, com um mundo neutro em termos de degradação do solo. Este trabalho tem como objetivo geral analisar espacialmente a degradação da terra nos biomas Cerrado e Caatinga, em conformidade com a meta 15.3 do ODS 15. No período de 2023 a 2024 foram realizados uma série de testes para aprimorar o indicador de degradação com foco na Caatinga, além de colaboração na geração de cenários de degradação para o projeto Nexus (INPE). Os indicadores e testes foram conduzidos utilizando o plugin Trends.Earth no QGIS 3.16, baseado na metodologia da UNCCD. O indicador foi gerado a partir de três subindicadores: produtividade da vegetação, carbono orgânico do solo (SOC) e uso e cobertura da terra. Para a Caatinga, os dados do subindicador de uso e cobertura foram obtidos do MapBiomas, utilizando uma transição de usos com viés ecológico e uma com viés produtivo-econômico. O subindicador SOC foi parametrizado com dados de cobertura da terra em um tempo final e com um dado de SOC inicial, também com dados do MapBiomas. Para a produtividade, foram utilizados dados de vegetação e evapotranspiração do sensor MODIS e precipitação do CHIRPS a depender da trajetória da produtividade escolhida. Foram realizados testes com quatro tipos de trajetórias: Water Use Efficiency, Radiation Use Efficiency, RESTREND (Residual Trend) e NDVI. O indicador final foi gerado aplicando a regra One Out All Out considerando os três subdindicadores citados, na qual um pixel é classificado como degradado se qualquer um dos três subindicadores indicar degradação. Se todos os subindicadores indicarem melhoria ou estabilidade, o pixel final será classificado como melhoria ou estável, respectivamente. Ao comparar diferentes indicadores de degradação, conforme as diferentes trajetórias de produtividade, com outros indicadores de degradação na literatura, constatou-se que o indicador final de degradação utilizando o RESTREND apresentou os resultados mais promissores. Em relação aos indicadores de degradação utilizando as duas matrizes de uso e cobertura (ecológica e produtivo-econômica), houve pouca diferença entre os resultados finais, pois constatou-se que o subindicador que mais influencia no indicador final de degradação é o de produtividade. Também foram exportadas as classes de cada subindicador para futuramente ser possível realizar combinações externas ao plugin do QGIS. Adicionalmente, o bolsista colaborou junto com membros do projeto Nexus e do laboratório Ladis na geração dos subindicadores de uso e cobertura e SOC para todo o Brasil na resolução de 10 km, para gerar cenários de degradação para o projeto Nexus. Espera-se que no próximo ano seja possível avançar na adaptação dos subindicadores fora do plugin Trends.Earth ou mesmo adaptá-lo para minimizar as limitações na geração do indicador e contribuir nos cenários do projeto Nexus junto com o Ladis.

In the present study two extreme events that occurred in the East Coast of Northeast Brazil (ENEB) during 2022 and 2023 were evaluated. These events are becoming increasingly frequent in all regions of Brazil, associated with significant material and human losses, emphasizing the significance of a deeper comprehension of these events. ERA5 global reanalysis data, GOES-16 satellite imagery and pluviometric stations were used for the analysis. Model simulations were also conducted using the Model for Prediction Across Scales (MPAS) with variable resolution (603 km). Both events corresponded to Easterly Wave Disturbances (EWDs) that occurred under opposite large-scale conditions of the ENSO cycle, since extreme events are becoming increasingly frequent in all regions of Brazil and could be responsible for significant material and human losses. Thus, an emphasis was given to characterize the synoptic conditions. Both analyzed cases occurred along the ENEB, specifically over the Alagoas state. The trough axis penetrating the studied area was observed on both examined dates, with a very characteristic relative vorticity of this tropical disturbance. In general, moisture convergence resulted from the high flow of moisture prevailing over the region combined with upward movements caused by the trough present at low levels, which combined with local factors in the region such as topography, contributed to the increase in rainfall over the study area in both analyzed cases. The MPAS showed excellent spatial representation when compared to station data, highlighting intense precipitation over parts of Alagoas.

The Amazon forest contains globally important carbon stocks, but in recent years, atmospheric measurements suggest that it has been releasing more carbon than it has absorbed because of deforestation and forest degradation. Accurately attributing the sources of carbon loss to forest degradation and natural disturbances remains a challenge because of the difficulty of classifying disturbances and simultaneously estimating carbon changes. We used a unique, randomized, repeated, very high-resolution airborne laser scanning survey to provide a direct, detailed, and high-resolution partitioning of aboveground carbon gains and losses in the Brazilian Arc of Deforestation. Our analysis revealed that disturbances directly attributed to human activity impacted 4.2% of the survey area while windthrows and other disturbances affected 2.7% and 14.7%, respectively. Extrapolating the lidar-based statistics to the study area (544,300 km2), we found that 24.1, 24.2, and 14.5 Tg C y-1 were lost through clearing, fires, and logging, respectively. The losses due to large windthrows (21.5 Tg C y-1) and other disturbances (50.3 Tg C y-1) were partially counterbalanced by forest growth (44.1 Tg C y-1). Our high-resolution estimates demonstrated a greater loss of carbon through forest degradation than through deforestation and a net loss of carbon of 90.5 ± 16.6 Tg C y-1 for the study region attributable to both anthropogenic and natural processes. This study highlights the role of forest degradation in the carbon balance for this critical region in the Earth system.

This study aims to identify the capacity of intact forests to maintain Above Ground Biomass (AGB) under new climate conditions. Using a predictive approach under different climate scenarios (SSP12.6 and SSP58.5), and considering the mean of General Circulation Models (GCMs) for the period (20212040), it was revealed that the regions with the greatest capacity for AGB in the optimistic scenario are concentrated in the northwest and southeast regions, covering the basins of the Negro, Xingu and Tapajós rivers. In the SSP58.5 scenario, although potential AGB gains are concentrated in the same regions, the spatial distribution is more restricted and dispersed. Indigenous Landsemerge as areas with the greatest potential AGB gains in both climate scenarios. However, these predictions do not include the impact of extreme climate events, such as storms, severe droughts, and wildfires, which could lead to an underestimation of actual biomass variations.

In the present study, we propose a transdisciplinary investigation aimed at developing an index to assess the vulnerability to landslides in the Brazilian municipality of São José dos Campos. The proposed Socio-Geoenvironmental Vulnerability Index (SGeoVI) was developed using a hybrid modeling approach that integrates socioeconomic data with landslide susceptibility mapping. Landslide susceptibility was derived from the FS FIORI deterministic model, which calculates the Safety Factor (FS) using the concept of limit equilibrium. The mapping of land use and land cover enabled the inclusion of new parameters related to certain anthropogenic conditions and vegetation cover, such as the overabundance of buildings and the presence or absence of tree vegetation, which are significant factors influencing landslide occurrence. Socioeconomic indicators were extracted from Brazilian Institute of Geography and Statistics (IBGE) census data, and variables were selected and spatially represented for each of São José dos Camposs 1073 census tracts. Socioeconomic indicators were taken into account for the SGeoVI proposal and categorized into five thematic groups: economic; educational; housing infrastructure; social dependency; e family structure. Based on the Socio-geoenvironmental vulnerability indicators, several neighborhoods in São José dos Campos, SP, were selected for a detailed SGeoVI assessment. In Pinheirinhos, a neighborhood situated in the southernmost part of São José dos Campo, the highest SGeoVI value reached to 0.91. In contrast, Jardim Apolo I, an established neighborhood located in the Central Region of São José dos Campos, exhibited a considerably lower SGeoVI value of only 0.04, for instance. The verification results of SGeoVI revealed socioeconomic disparities that align with geomorphological variations. The northern and southern parts of the municipality exhibit high susceptibility to landslides, coupled with low-income communities and inadequate housing structures, contributing to elevated socio-geoenvironmental vulnerability. In contrast, central regions feature flat terrain, reduced natural susceptibility, higher income levels, and improved access to housing infrastructure, resulting in lower vulnerability values. Given its ability to assess intra-municipal socio-geoenvironmental vulnerability, SGeoVI holds potential for extrapolation to other municipalities. Consequently, it can serve as a valuable tool for municipal authorities in formulating public policies aimed at landslide risk management.

Ao longo dos anos, a necessidade de impulsionar o desenvolvimento sustentável cresce continuamente. Entretanto, mesmo com a implantação de diversas medidas voltadas para a ampliação da eficiência de exploração e do acesso aos recursos, pesquisas apontam para a fragilidade do progresso alcançado. A análise de dados observados evidencia um aumento na ocorrência de eventos extremos, mudanças no padrão histórico de variáveis do clima, crescimento da demanda por bens e serviços, dentre outros processos que desencadeiam uma redução da confiabilidade dos sistemas de abastecimento dessas demandas, como água e energia. Esses conflitos tornam fundamental a adaptação da sociedade e das políticas públicas às novas condições do meio. Nesse contexto, a aplicação da abordagem integrativa do Nexo, considerando os eixos água, energia e alimentos, é vista como uma alternativa interessante para auxiliar na melhoria da eficiência de exploração desses recursos. No Brasil, a Bacia do Rio Paraíba do Sul, uma região fundamental para o desenvolvimento do país, tem sofrido com o aumento de conflitos associados à gestão dos recursos. Essa região já foi intensamente modificada pela ação antrópica e auxilia no abastecimento de água e na geração de energia das regiões metropolitanas de São Paulo e Rio de Janeiro, às quais não estão localizadas dentro dos limites desta bacia. Diante da significativa dependência dos recursos hídricos para garantia da segurança hídrica, energética e alimentar, além da necessidade de implantação de uma gestão integrada desses recursos na Bacia do Rio Paraíba do Sul, a tese aplica a abordagem Nexo, para analisar a condição futura de exploração dos recursos hídricos, considerando a influência de políticas públicas, as tendências de uso e ocupação do solo e as mudanças climáticas no horizonte de 2050. Nesse contexto, foram propostos indicadores que contemplam as metas propostas pelos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável que têm como objetivo a eliminação da fome e a promoção da agricultura sustentável (ODS 2), água potável e saneamento básico para todos (ODS 6) e a garantia de acesso à energia limpa (ODS 7). Dentre os resultados dessa análise, as projeções das vazões da bacia evidenciam uma tendência de aumento dos eventos extremos, principalmente de secas. A redução da disponibilidade hídrica impacta no aumento da frequência de falhas dos sistemas de abastecimento de água e geração de energia, principalmente nos cenários de maiores emissões das últimas décadas avaliadas. Em relação às taxas de acesso à coleta e tratamento de esgoto, a estagnação das taxas atuais desses serviços implicará uma redução da qualidade dos mananciais superficiais e, consequentemente, em uma limitação da disponibilidade hídrica. Em relação à aplicação de políticas de redução do uso da água, a atividade agrícola realizada na bacia não impacta significativamente nos indicadores avaliados. Por fim, a redução na quantidade de energia gerada nas hidrelétricas pode ser compensada pela expansão da geração fotovoltaica distribuída. Assim, é necessária a diversificação das políticas de gestão de recursos aplicadas na Bacia do Paraíba do Sul para garantir a sustentabilidade do desenvolvimento nacional e a adaptação da população à tendência de redução da disponibilidade de recursos hídricos.

No dia 20 de julho de 2023 foi realizada uma missão de campo para conhecimento e troca de informações com duas aldeias indígenas localizadas no município de Ubatuba, São Paulo. As características destas comunidades são similares às demais incluídas no projeto Vozes em Recuperação: historicamente marginalizadas, em processo de luta para demarcação e reconhecimento de seus territórios, com estratégias de resistência e enfrentando múltiplas ameaças socioambientais. Estavam presentes os pesquisadores Roger Few da Universidade East Anglia [Reino Unido], Victoria Lugo Agudelo, da Universidade de Caldas [Colombia], o doutorando Marcelo A. Santos Júnior do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), Janaina C. Santos e Ana Larissa R. Freitas, pesquisadoras colaboradoras do Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais (Cemaden) [projeto FAPESP n.2021/07660-2] e a coordenadora do Projeto Vozes-Brasil Liana O. Anderson, Cemaden. O transporte foi fornecido pelo Cemaden, constando de uma van e motorista. O itinerário iniciou-se às 7h30, partindo da portaria principal do INPE, em de São José dos Campos. As duas aldeias ficam situadas no município de Ubatuba, localizado no litoral Norte de São Paulo. A Terra Indígena Boa Vista foi homologada pelo Decreto no 94.220/1987 e identificada pelo Despacho da Presidência Funai no 529/2013. É formada pelas aldeias Tekoa Jaexaá Porã (Aldeia Boa Vista), Yyakã Porã (Aldeia Rio Bonito) e Akaray Mirim (Aldeia do Sertão do Puruba). Possui aproximadamente 97% de sua área sobreposta pelo Parque Estadual da Serra do Mar, gerando conflitos em relação a suas práticas de uso e manejo de recursos naturais dentro de seu próprio território. São áreas reconhecidas pela FUNAI e que estão em revisão, sendo o mapeamento muito importante para contribuir nos processos de demarcação e de proteção aos territórios indígenas, de seus direitos e de suas culturas. Os indígenas que habitam esse território são os Guarani Mbya, os quais possuem características comuns na cultura, na economia e no ambiente em que vivem há muitos séculos. Estes povos têm uma relação direta com a natureza, dela coletando materiais para uso como cipós, madeiras, ervas, frutos, plantando e pescando seus alimentos. Antigamente a caça era utilizada também como fonte de alimentação.

In this work, we analyze the AERONETs solar photometer Aerosol Optical Depth from four stations in Brazil to investigate the scale-invariant behavior using the multifractal detrended fluctuation analysis. The selected stations have different levels of exposure to pollution in a year and exhibit long-term correlation and multifractal behavior. All three measures, viz., the generalized Hurst exponent, mass exponent, and multifractal spectrum quantifies the multifractal behavior. For all the four stations, the fluctuations quantified by the Hurst exponent varying between 0.6 and 1.8 indicate long-term correlations in the data. Non-linear variation of the mass exponent with negative and positive moments, and the width of the multifractal spectra, between 0.5 and 1.27 confirm the multifractal behavior. To summarize, for the chosen stations the multifractal analysis is able to distinguish between sites influenced by biomass burning emissions from the urbanized ones. Results for all sites show the sensitivity to larger temporal scales.

Apesar da bem reconhecida influência do clima na agricultura, a modelagem agrometeorológica é relativamente recente. Em diversas áreas da ciência, como meteorologia, agronomia e hidrologia, os modelos desempenham um papel crucial ao simular processos complexos por meio de estruturas matemáticas ou computacionais. A modelagem agrometeorológica desempenha, por sua vez, um papel fundamental ao simular o comportamento das culturas, ciclos de crescimento e respostas às condições ambientais, contribuindo tanto para a compreensão científica quanto para embasar a tomada de decisões. Neste contexto, o presente capítulo oferece uma análise abrangente do impacto dos elementos meteorológicos no crescimento e desenvolvimento das culturas agrícolas. Além disso, explora diversas categorias de modelos agrometeorológicos, enfatizando sua aplicação. A diversidade de aplicações se estende também à gestão de recursos hídricos e energéticos por meio da modelagem integrada agro- -hidrológica. Além disso, o capítulo busca apresentar abordagens para enfrentar as principais limitações associadas à modelagem agrometeorológica.