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Este trabalho, iniciado em agosto de 2010, tem como objetivo estudar a relação entre as queimadas ocorridas no Brasil e a quantidade de radiação solar incidente na superfície terrestre. Estudos anteriores mostram que os aerossóis lançados à atmosfera em eventos de queimada atenuam a radiação solar durante seu percurso na atmosfera, causando assim uma diferença no balanço radiativo terrestre. Para o desenvolvimento deste estudo, utilizou-se dados de irradiação solar coletados nas estações solarimétricas da rede SONDA (Sistema de Organização Nacional de Dados Ambientais), e dados do de focos de queimada disponibilizados pelo DSA/CPTEC/INPE (Divisão de Satélites e Sistemas Ambientais) que efetua operacionalmente o monitoramento por imagens de satélites. Foram selecionados dias de céu claro por meio de análise dos dados de irradiação solar, global, difusa e direta, coletados nas estações localizadas em Brasília, Caicó, Cuiabá, Campo Grande, Florianópolis, Ourinhos, Palmas, Petrolina, Rolim de Moura, São Martinho da Serra estão sendo utilizados. Estas estações foram escolhidas em razão de sua localização na região de ocorrência de queimadas ou estão no percurso do transporte atmosférico dos aerossóis lançados à atmosfera. Os dados de irradiação solar aapresentam uma resolução temporal de 1 minuto, permitindo avaliar de forma simples a ocorrência de séu claro. Os dados de número de focos de queimada disponíveis fornecem a média diária de focos de incêndio em quadrículas para o período entre os anos de 1993 a 2010 contendo os pontos exatos com latitude e longitude dos locais imageados pelo satélite NOAA. Scripts em MATLAB e EXCEL foram desenvolvidos para calcular o total de irradiação solar nos dias de céu claro e para armazenar os valores da quantidade de focos de queimada para os períodos referentes ao dias de céu claro selecionados. O próximo passo é avaliar por meio de análises estatísticas se a presença de queimadas nas proximidades do local da estação provoca uma redução nos valores de irradiação solar global observada na superfície acompanhada apor um incremento da irradiação solar difusa. Comparação entre valores coletados durante a estação seca e úmida será realizada para determinar a influência dos aerossóis.

O Cerrado é o segundo maior bioma brasileiro estendendo-se por uma área que cobre em torno de 2 milhões de km2 do Brasil Centra, sendo caracterizado por uma vasta biodiversidade animal e vegetal. O fogo natural, causado por raios, tem um papel fundamental na dinâmica e manutenção dessa biodiversidade. No entanto, os incêndios de causa antrópica, que ocorrem principalmente pelo mau uso do fogo na limpeza da superfície para plantio e agropecuária, possui papel com efeitos negativos na biodiversidade. Consequentemente, as reservas ecológicas de Cerrado são susceptíveis a perigosos incêndios que ocorrem principalmente durante a estação seca. Assim, um modelo de propagação do fogo apresenta-se como uma importante ferramenta para compreender e predizer o comportamento do fogo no Cerrado, auxiliando em atividades de tomada de decisão que visem mitigar os efeitos do fogo sobre a biodiversidade. Esta pesquisa de doutorado tem objetivo de desenvolver e aplicar um modelo de propagação do fogo para simular a propagação do fogo em uma reserva ecológica do bioma Cerrado. Condições ambientais de incêndios documentados são utilizadas para ajustar o modelo e estas incluem: padrões de incêndios mapeados a partir de imagens de sensoriamento remoto, dados meteorológicos, malha de drenagem, topografia e mapas de vegetação. A abordagem de modelagem baseada em autômatos celulares possibilita o estabelecimento de uma relação explícita entre os parâmetros do modelo e os fatores que influenciam no comportamento do fogo. Desse modo, a partir da simulação do modelo usando predeterminadas condições ambientais, será possível obter a evolução temporal da frente de fogo ao longo da paisagem.

The Amazon floodplain is a complex mosaic of forests, lakes and channels, seasonally inundated by Amazonian rivers. The flood pulse is a key factor in the ecological processes of the várzea, which transforms periodically terrestrial environments into aquatic environments. This dynamics provides habitats for many fauna and flora species and provides a suitable spawning environment and abundant food and habitat for fish larvae protection. JERS-1 radar based mapping estimates that 17% of the Amazon basin is covered by wetlands. However this estimate is based in just one high water in the1996 hydrological year. The launch of ALOS radar based satellite in 2006 with a temporal resolution of 40 days offer a new possibility to better understand the water level annual variation in different habitats. However, these inundation maps derived from satellite images need to be validated with field information. For this it was conducted a field experiment to identify the flooding dates, from 2008 to 2009, in different regions of the floodplain, through the use of temperature sensors (thermosensors or iButtons). Therefore, this paper presents a methodology to detect the flooding period through the use of temperature sensors in the floodplain located in the Mamiraua Sustainable Development Reserve, and also describes the first results of the flooding dynamics of this ecosystem.

Forest to pasture conversion can lead to a decrease of precipitation induced by the decrease of evapotranspiration starting a positive feedback in the climate system. The accelerated deforestation rate suffered by Amazonian region is of global concern due to the importance of the Amazonia to the climate. Improve the understanding of the impact of deforestation in the hydrological cycle is of the highest importance. Nowadays, Amazonian landscape is no longer a homogeneous surface of pristine primary forest, but an heterogeneous irregular patches of pasture and agriculture plots of various sizes. Besides this, those patches were many times abandoned, creating opportunities for the regrowth of original vegetation (secondary forests). Impacts of fragmentation, and more specifically natural regrowth, on regional climate and hydrology are not well known. Previous studies pointed that the conversion of primary forest to pasture or agricultural crops affect the precipitation and runoff, and consequently evapotranspiration at micro scales, but this effect is not always detected at larger temporal and spatial scales. Few works suggested that the evaporative fraction of the secondary forest increases with the age of the forest in comparison with mature primary forests. Therefore, the objective of this study was to compare the evapotranspiration of one site of primary forest with one site of ~20 years old secondary forest in Central Amazonia, and to evaluate whether the secondary forest has a role on the resilience of the Amazon system compensating the effects of the deforestation on the water cycle. The latent heat flux of the secondary forest during the dry season was 29% higher than in the primary forest. During the wet season the secondary forest also presented 17% higher latent heat flux than in primary forest. The values of evapotranspiration were 4.28 mm day-1 for secondary forest against 3.32 mm day-1 for primary forest during the dry season, which represents a difference of around 1 mm day-1. During the wet season, the evapotranspiration for secondary forest was 3.99 mm day-1 against 3.42 mm.day-1 for primary forest, resulting in a difference of around 0.57 mm day-1. The evaporative fraction during the dry season in the secondary forest was around 0.80 and in the primary forest was 0.70. During the wet season this difference was lower, 0.89 for secondary forest and around 0.82 for primary forest. These results show that the difference on energy available for evapotranspiration is not the only cause of the higher evapotranspiration of the secondary forest in comparison with the primary forest in both dry and wet seasons. In conclusion, our study demonstrate that the secondary forest may play a relevant role in the Amazonia system, and confirm the urgent need of a better understanding of the role of this type of vegetation on a basin wide water and energy balance. Additionally, improvement of the representation of secondary vegetation on atmospheric models and in the analysis of soil-water-atmosphere interaction studies at regional and global scales.

A região do semi-árido nordestino brasileiro apresenta sérios problemas ambientais, entre os quais se destacam os processos de desertificação. Sendo assim, o objetivo deste estudo consiste em avaliar as mudanças de cobertura da terra em uma área de desertificação: o Núcleo de Desertificação de Gilbués, Estado do Piauí, Brasil. A análise engloba o período entre 1999 e 2009, e busca, além de avaliar as alterações ocorridas, identificar possíveis fatores do meio físico responsáveis pela dinâmica do processo de desertificação, como precipitação e pedologia. Para este estudo considerou-se imagens do satélite Landsat, sensores TM e ETM+, e estimativas de precipitação da plataforma TRMM (Tropical Raifall Measuring Mission). Além disso, foram utilizados mapas pedológicos, desenvolvidos pela EMBRAPA. A avaliação das alterações das classes de cobertura da terra mostrou que as áreas de cerrado sofreram uma redução de 9%, o equivalente a 550 km2 . O cerrado cedeu lugar às atividades agropecuárias e às áreas de desertificação, que sofreram um aumento de 5% (315 km2) e 4% (240 km2 ), respectivamente. As demais classes, como floresta perene, corpos dágua, área urbana e estradas permaneceram constantes. A precipitação na região variou entre 1.000 mm no setor sudeste e 1.300 mm no noroeste, concentradas essencialmente no verão, entre dezembro e fevereiro. Em relação à variabilidade interanual da precipitação, verificou-se que os eventos de secas ocorreram em anos de El Niño. O crescimento da classe agropecuária está associado às classes de precipitação no intervalo de 1100 a 1250 mm e com as áreas de ocorrência de Latossolo Amarelo. Observou-se associação entre a expansão da agropecuária e tipos de solo; no entanto, o mesmo não aconteceu com a precipitação. As áreas de solo exposto expandiram-se proporcionalmente de acordo com os intervalos de precipitação e com as classes de solos.

Este trabalho tem por objetivo avaliar o desempenho dos índices de vegetação NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), EVI (Enhanced Vegetation Index) e LSWI (Land Surface Water Index) na região do Pantanal, considerando os principais tipos de cobertura da terra e os aspectos sazonais da precipitação. Para isso, foram utilizados dados do sensor MODIS, produto MOD13Q1, e estimativas mensais de precipitação do satélite TRMM, produto 3B43. As análises foram feitas por meio de transectos ao longo das regiões, utilizando como referência o mapa de cobertura da terra compatibilizado com as classes de vegetação e usos considerada no modelo de superfície SSiB (Simplified Simple Biosphere Model). Os resultados mostraram que, na estação seca, o NDVI tende a apresentar os maiores valores, entre 0,4 e 0,8; enquanto o LSWI ficou entre 0,0 e 0,4, exceto para a classe Floresta Perene. O EVI apresentou valores intermediários, entre 0,2 e 0,6. Todos os índices mostraram baixa correlação com a precipitação na estação seca, inferiores a 0,25. Na estação chuvosa, o NDVI registrou os maiores valores em quase toda a extensão dos transectos, variando entre 0,6 e 0,8. Apenas em alguns setores da classe Floresta Perene, os valores de LSWI foram superiores ao NDVI. O EVI, em geral, mostrou os valores mais baixos entre os índices, entre 0,2 a 0,5. O LSWI apresentou valores intermediários entre o NDVI e o EVI, de 0,2 a 0,7. Nas classes Cerrado e Chaco, os índices LSWI e EVI ficaram bastante próximos, alternando-se por vezes. O NDVI e o LSWI mostram correlações significativas com a precipitação (α = 5%) em todas as classes de cobertura. Em relação à amplitude (diferença entre máximos e mínimos), o LSWI apresentou a maior variação em todas as classes e, em ambas as estações. O LSWI mostrou-se mais adequado para estudos na região do Pantanal, por captar melhor as variações da vegetação, especialmente no Cerrado e Caatinga na estação chuvosa; e Floresta Perene na estação seca.

This paper presents the evaluation of gaussian models of air quality AERMOD and ISC, highly used for regulatory purposes. The study area was Nova Iguaçu city and the period considered was the summer of 2002. For the simulations we considered the emission of SO2 pollutant from 24 stationary sources and 22 mobile sources in the simulations represented by area and line sources respectively. The model results were compared, in order to examine the best performance for their applications. The analysis was performed with statistical indices recommended in the literature for evaluating air quality models.

Deforestation of tropical forests for logging and agriculture, associated to slash-and-burn practices, is a main contributor of CO2 emissions, both immediate due to biomass burning and future due to the elimination of a potential CO2 sink. Moreover, climate change in the Amazon during the 21st century is projected to decrease the resilience of the Amazon forest and possibly replace large parts of tropical forests with savannas, adding to the direct anthropogenic deforestation. The potential feedbacks between LUCC (Land-Use and Land-Cover Change) and climate change are thought to further increase the loss of tropical forests and increase the rate of CO2 emissions, through mechanisms such as land and soil degradation and the increase in wildfire occurrence and severity. However, current understanding of the processes of fires (including ignition, spread and consequences) in tropical forests and feedbacks with climate are poorly understood and need further research. As the processes of LUCC and associated fires occur at local scales, linking them to large-scale atmospheric processes requires a means of up-scaling higher resolutions processes to lower resolutions. Our approach is to couple models which operate at various spatial and temporal scales: a Global Climate Model (GCM) (and possibly a Regional Climate Model; RCM), Dynamic Global Vegetation Model (DGVM) and local-scale LUCC model and fire behavior model. The climate model(s) resolve larger scale atmospheric processes and forcings, which are felt by the surface DGVM and fed-back to the climate. Higher-resolution processes such as deforestation, land use management and associated (as well as natural) fires are resolved at the local level. Anthropogenic LUCC (such as deforestation and pasture burning) is modeled using Geographical Information Systems (GIS) and spatially-explicit models. Modifications to the land surface are imposed on the land model, which has a potential feedback on the land surface properties through processes resolved by the atmospheric and land models. Fire behavior is modeled at the regional scale (~100m) to represent the detailed landscape using semi-empirical or empirical fire spread models. Improved parametrizations from our fully-coupled experiments, for use in atmospheric and land surface models, will allow for a better understanding and evaluation of CO2 emissions from LUCC and feed-backs with climate change.

Severe hydrological droughts in the Amazon have generally been associated to strong El Niño events. More than 100 years of stage record at the port of Manaus confirm that minimum water levels generally coincide with intense warming in the tropical Pacific sea waters. During 2005, however, the Amazon experienced a severe drought with great ecological and social impact, and who was not associated to an El Niño event. Unless what usually occur during strong El Niño events, when negative rainfall anomalies usually affect central and eastern Amazon drainage basin; rainfall deficiencies in the drought of 2005 were spatially constrained to the west and southwest of the basin. In spite of this, discharge stations at the main stem recorded minimum water levels as low as those observed during the basin-wide 1996-97 El Niño related drought. Besides this, stage data and satellite images indicate that floodplain lakes surface areas were more reduced during the recent drought. This paper examines why river discharges were so low during the 2005, even though rainfall deficits were restricted to a fraction of the whole basin, and why the impacts on the main stem floodplain were so severe. The analysis of river discharges along the main stem and major tributaries during the drought of 2005 revealed that the recession on major tributaries began almost simultaneously. This was not the case in the 1996-97 drought, when above normal contribution of some tributaries for a short period during high water were crucial to partially counter balance high discharge deficits of the other tributaries. Since time-lagged contributions of major tributaries are fundamental to damp the extremes in the main stem, an almost coincident recession in almost all tributaries caused a rapid decreased of water discharges during the 2005 event. Perhaps one of the most important lessons to be learnt from the drought of 2005 is that, from a hydrological point of view, more importantly than the size of the area affected by negative rainfall anomalies is the timing and location where those rainfall deficits occur. In conclusion, localized drought might have a greater impact on main stem river discharges providing rainfall deficiencies produces a simultaneous recession of major tributaries.