Os efeitos das partículas aerossóis de queima de biomassa e das nuvens no saldo líquido de CO<sub>2</sub> no ecossistema de pastagem na Amazônia
| Ano de defesa: | 2020 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertacoes da USP
Universidade de São Paulo Escola de Engenharia de São Carlos |
| Programa de Pós-Graduação: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-11022021-102542/ |
Resumo: | A Amazônia tem um papel importante para a manutenção da biodiversidade e dos ciclos biogeoquímicos do carbono pela grande capacidade de armazenamento de biomassa. Nos últimos anos, um intenso processo de colonização tem desmatado grandes áreas e esta atividade quase sempre precede a ocorrência das queimadas. As queimadas liberam gases de efeito estufa e material particulado para a atmosfera que causam efeitos no fluxo de energia que chega à superfície. Os efeitos dos aerossóis sobre a quantidade de energia impactam diretamente os ecossistemas vegetais, pois alteram o processo de fotossíntese e, assim, a absorção de dióxido de carbono (CO<sub>2</sub>). A difusão da radiação causada pelos aerossóis é apontada em estudos realizados na floresta como capaz de aumentar a absorção de CO<sub>2</sub>, mas as avaliações sobre culturas mostram que este efeito é nulo ou até mesmo prejudica o crescimento das plantas. Na Amazônia, embora estudos com dados observacionais tenham sido realizados para a floresta, não existem estudos para as culturas, sendo assim, existe uma lacuna do conhecimento sobre como o aporte de aerossóis de queimadas atuam sobre a absorção de CO<sub>2</sub> em culturas. Neste estudo, os efeitos de aerossóis e nuvens foram avaliados sobre a Eficiência do Uso da Luz (<i>Light Use Efficiency</i> – LUE) pela pastagem da espécie <i>Brachiaria brizantha</i>, comumente plantada no Estado de Rondônia, situado na Amazônia. O aumento de queimadas mostrou ter uma relação intrínseca com a quantidade de aerossóis. Quando a Profundidade Óptica do Aerossol (<i>Aerosol Optical Depth</i> – AOD) variou entre 0 e 2, a fração difusa da radiação chegou a 80%, representando uma diminuição da radiação fotossinteticamente ativa incidente (<i>photosynthetically active radiation</i> – PAR<sub>t</sub>) em torno de ∼1500 μmol m<sup>-2</sup> s<sup>-1</sup>. A Produtividade Primária Bruta (<i>Gross Primary Production</i> - GPP) máxima de 0,7 gC m<sup>-2</sup> 30min<sup>-1</sup> ocorre quando a PAR<sub>t</sub> está em torno de 1600 μmol m<sup>-2</sup> s<sup>-1</sup> (definido como ponto de saturação da luz) e a LUE é maior que 1 gC MJ<sup>-1</sup>, quando existe mais difusão de radiação com valores de PAR<sub>t</sub> menores que o ponto de saturação da luz. A presença de aerossóis e nuvens é benéfica, uma vez que propicia a diminuição da PAR</sub>t</sub>, que apresenta valores abaixo do ponto de saturação de luz, embora as condições que influenciam na fotossíntese como os fatores climáticos – umidade relativa, temperatura do ar e temperatura foliar – não tenham tido um papel limitante na pastagem. A média de 0,74 gC MJ<sup>-1</sup> do LUE ocorreu em condições livre de aerossóis e nuvens e abaixo do ponto de saturação da PAR<sub>t</sub> (1404 μmol m<sup>-2</sup> s<sup>-1</sup>) de pastagem, com umidade relativa de 55%, temperatura foliar de 36 °C. Diante dos resultados obtidos, existe evidência de que as mudanças na fração difusa da radiação apresentam a capacidade de alterar a absorção de CO<sub>2</sub> pela pastagem, devido às altas cargas de aerossóis de queimadas, com possíveis influências sobre os processos fenológicos que não puderam ser observados diretamente neste trabalho. Para os próximos estudos, sugere-se que sejam analisados os efeitos das nuvens e aerossóis com dados observacionais para culturas rotativas na Amazônia. |
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Os efeitos das partículas aerossóis de queima de biomassa e das nuvens no saldo líquido de CO<sub>2</sub> no ecossistema de pastagem na AmazôniaThe effects of aerosol particles from burning biomass and clouds on the net CO<sub>2</sub> balance in the Amazon grassland ecosystemnebulosidadepecuáriaqueimadasradiação difusaburningcloudinessdiffuse radiationlivestockA Amazônia tem um papel importante para a manutenção da biodiversidade e dos ciclos biogeoquímicos do carbono pela grande capacidade de armazenamento de biomassa. Nos últimos anos, um intenso processo de colonização tem desmatado grandes áreas e esta atividade quase sempre precede a ocorrência das queimadas. As queimadas liberam gases de efeito estufa e material particulado para a atmosfera que causam efeitos no fluxo de energia que chega à superfície. Os efeitos dos aerossóis sobre a quantidade de energia impactam diretamente os ecossistemas vegetais, pois alteram o processo de fotossíntese e, assim, a absorção de dióxido de carbono (CO<sub>2</sub>). A difusão da radiação causada pelos aerossóis é apontada em estudos realizados na floresta como capaz de aumentar a absorção de CO<sub>2</sub>, mas as avaliações sobre culturas mostram que este efeito é nulo ou até mesmo prejudica o crescimento das plantas. Na Amazônia, embora estudos com dados observacionais tenham sido realizados para a floresta, não existem estudos para as culturas, sendo assim, existe uma lacuna do conhecimento sobre como o aporte de aerossóis de queimadas atuam sobre a absorção de CO<sub>2</sub> em culturas. Neste estudo, os efeitos de aerossóis e nuvens foram avaliados sobre a Eficiência do Uso da Luz (<i>Light Use Efficiency</i> – LUE) pela pastagem da espécie <i>Brachiaria brizantha</i>, comumente plantada no Estado de Rondônia, situado na Amazônia. O aumento de queimadas mostrou ter uma relação intrínseca com a quantidade de aerossóis. Quando a Profundidade Óptica do Aerossol (<i>Aerosol Optical Depth</i> – AOD) variou entre 0 e 2, a fração difusa da radiação chegou a 80%, representando uma diminuição da radiação fotossinteticamente ativa incidente (<i>photosynthetically active radiation</i> – PAR<sub>t</sub>) em torno de ∼1500 μmol m<sup>-2</sup> s<sup>-1</sup>. A Produtividade Primária Bruta (<i>Gross Primary Production</i> - GPP) máxima de 0,7 gC m<sup>-2</sup> 30min<sup>-1</sup> ocorre quando a PAR<sub>t</sub> está em torno de 1600 μmol m<sup>-2</sup> s<sup>-1</sup> (definido como ponto de saturação da luz) e a LUE é maior que 1 gC MJ<sup>-1</sup>, quando existe mais difusão de radiação com valores de PAR<sub>t</sub> menores que o ponto de saturação da luz. A presença de aerossóis e nuvens é benéfica, uma vez que propicia a diminuição da PAR</sub>t</sub>, que apresenta valores abaixo do ponto de saturação de luz, embora as condições que influenciam na fotossíntese como os fatores climáticos – umidade relativa, temperatura do ar e temperatura foliar – não tenham tido um papel limitante na pastagem. A média de 0,74 gC MJ<sup>-1</sup> do LUE ocorreu em condições livre de aerossóis e nuvens e abaixo do ponto de saturação da PAR<sub>t</sub> (1404 μmol m<sup>-2</sup> s<sup>-1</sup>) de pastagem, com umidade relativa de 55%, temperatura foliar de 36 °C. Diante dos resultados obtidos, existe evidência de que as mudanças na fração difusa da radiação apresentam a capacidade de alterar a absorção de CO<sub>2</sub> pela pastagem, devido às altas cargas de aerossóis de queimadas, com possíveis influências sobre os processos fenológicos que não puderam ser observados diretamente neste trabalho. Para os próximos estudos, sugere-se que sejam analisados os efeitos das nuvens e aerossóis com dados observacionais para culturas rotativas na Amazônia.The Amazon has an important role in maintaining biodiversity and biogeochemical carbon cycles due to the large biomass storage capacity. In recent years, an intense colonization process has deforested large areas and this activity almost always precedes the occurrence of fires. The fires release greenhouse gases and particulate matter into the atmosphere cause effects on the flow of energy that reaches the surface. The effects of aerosols on the amount of energy directly impact plant ecosystems, as they alter the process of photosynthesis and, thus, the absorption of carbon dioxide (CO<sub>2</sub>). The diffusion of radiation caused by aerosols is pointed out in studies carried out in the forest as capable of increasing the absorption of CO<sub>2</sub>, but evaluations on crops show that this effect is null or even impairs the growth of plants. In the Amazon, although studies with observational data have been carried out for the forest, there are no studies for the crops, so there, is a gap in knowledge about how the supply of burning aerosols act on the absorption of CO<sub>2</sub> in cultures. In this study, the effects of aerosols and clouds were evaluated on the Light Use Efficiency (LUE) by grazing the <i>Brachiaria brizantha</i> species, commonly planted in the State of Rondônia, located in the Amazon. The increase in fires was shown to have an intrinsic relationship with the quantity of aerosols. When the Optical Depth of the Aerosol (Aerosol Optical Depth - AOD) varies between 0 and 2, the diffuse fraction of the radiation reached 80%, representing a decrease of the photosynthetically active radiation (photosynthetically active radiation - PAR<sub>t</sub>) around ∼ 1500 μmol <sup>-2</sup> s<sup>-1</sup>. The maximum Gross Primary Production (GPP) of 0.7 gC m<sup>-2</sup> 30min<sup>-1</sup> occurs when the PAR<sub>t</sub> is around 1600 μmol m<sup>-2</sup> s<sup>-1</sup> (defined as the light saturation point) and the LUE is greater than 1 gC MJ<sup>-1</sup>, when there is more radiation diffusion with PAR<sub>t</sub> values lower than the light saturation point. The presence of aerosols and clouds is beneficial, since it allows the PAR<sub>t</sub> to decrease, which presents values below the light saturation point, although the conditions that influence photosynthesis such as climatic factors – relative humidity, air temperature and leaf temperature – did not have a limiting role in pasture. The mean of 0.74 gC MJ<sup> -1</sup> of the LUE occurred in conditions free of aerosols and clouds, and below the saturation point of the PAR<sub>t</sub> (1404 μmol m<sup>-2</sup> s<sup>-1</sup>) of pasture, with a relative humidity of 55%, temperature leaf temperature of 36°C. Based on the results, there is evidence that changes in the diffuse fraction of radiation have the ability to alter the absorption of CO<sub>2</sub> by the pasture, due to the high loads of burning aerosols, with possible influences on the phenological processes that could not be observed directly in this work. For the next studies, we suggest the analyses of the effects of clouds and aerosols with observational data for rotating crops in the Amazon.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertacoes da USPUniversidade de São PauloEscola de Engenharia de São CarlosTech, Adriano Rogerio BrunoAntonucci, Bárbara2020-10-222026-04-17info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-11022021-102542/doi:10.11606/D.18.2020.tde-11022021-102542Liberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USP2026-04-30T17:47:36Zoai:teses.usp.br:tde-11022021-102542Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212026-04-30T17:47:36Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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A Amazônia tem um papel importante para a manutenção da biodiversidade e dos ciclos biogeoquímicos do carbono pela grande capacidade de armazenamento de biomassa. Nos últimos anos, um intenso processo de colonização tem desmatado grandes áreas e esta atividade quase sempre precede a ocorrência das queimadas. As queimadas liberam gases de efeito estufa e material particulado para a atmosfera que causam efeitos no fluxo de energia que chega à superfície. Os efeitos dos aerossóis sobre a quantidade de energia impactam diretamente os ecossistemas vegetais, pois alteram o processo de fotossíntese e, assim, a absorção de dióxido de carbono (CO<sub>2</sub>). A difusão da radiação causada pelos aerossóis é apontada em estudos realizados na floresta como capaz de aumentar a absorção de CO<sub>2</sub>, mas as avaliações sobre culturas mostram que este efeito é nulo ou até mesmo prejudica o crescimento das plantas. Na Amazônia, embora estudos com dados observacionais tenham sido realizados para a floresta, não existem estudos para as culturas, sendo assim, existe uma lacuna do conhecimento sobre como o aporte de aerossóis de queimadas atuam sobre a absorção de CO<sub>2</sub> em culturas. Neste estudo, os efeitos de aerossóis e nuvens foram avaliados sobre a Eficiência do Uso da Luz (<i>Light Use Efficiency</i> – LUE) pela pastagem da espécie <i>Brachiaria brizantha</i>, comumente plantada no Estado de Rondônia, situado na Amazônia. O aumento de queimadas mostrou ter uma relação intrínseca com a quantidade de aerossóis. Quando a Profundidade Óptica do Aerossol (<i>Aerosol Optical Depth</i> – AOD) variou entre 0 e 2, a fração difusa da radiação chegou a 80%, representando uma diminuição da radiação fotossinteticamente ativa incidente (<i>photosynthetically active radiation</i> – PAR<sub>t</sub>) em torno de ∼1500 μmol m<sup>-2</sup> s<sup>-1</sup>. A Produtividade Primária Bruta (<i>Gross Primary Production</i> - GPP) máxima de 0,7 gC m<sup>-2</sup> 30min<sup>-1</sup> ocorre quando a PAR<sub>t</sub> está em torno de 1600 μmol m<sup>-2</sup> s<sup>-1</sup> (definido como ponto de saturação da luz) e a LUE é maior que 1 gC MJ<sup>-1</sup>, quando existe mais difusão de radiação com valores de PAR<sub>t</sub> menores que o ponto de saturação da luz. A presença de aerossóis e nuvens é benéfica, uma vez que propicia a diminuição da PAR</sub>t</sub>, que apresenta valores abaixo do ponto de saturação de luz, embora as condições que influenciam na fotossíntese como os fatores climáticos – umidade relativa, temperatura do ar e temperatura foliar – não tenham tido um papel limitante na pastagem. A média de 0,74 gC MJ<sup>-1</sup> do LUE ocorreu em condições livre de aerossóis e nuvens e abaixo do ponto de saturação da PAR<sub>t</sub> (1404 μmol m<sup>-2</sup> s<sup>-1</sup>) de pastagem, com umidade relativa de 55%, temperatura foliar de 36 °C. Diante dos resultados obtidos, existe evidência de que as mudanças na fração difusa da radiação apresentam a capacidade de alterar a absorção de CO<sub>2</sub> pela pastagem, devido às altas cargas de aerossóis de queimadas, com possíveis influências sobre os processos fenológicos que não puderam ser observados diretamente neste trabalho. Para os próximos estudos, sugere-se que sejam analisados os efeitos das nuvens e aerossóis com dados observacionais para culturas rotativas na Amazônia. |
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