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Modelagem do Impacto de Modificações da Modelagem do Impacto de Modificações da Cobertura Vegetal Amazônica no Clima Cobertura Vegetal Amazônica no Clima
Regional e GlobalRegional e Global
Francis Wagner Silva CorreiaCPTEC – INPA
Objetivo: Realizar um estudo de modelagem numérica, utilizando o Modelo Regional ETA e o Modelo de Circulação Geral da Atmosfera (MCGA/CPTEC), para avaliar as conseqüências climáticas decorrentes das mudanças na cobertura vegetal da região Amazônica, utilizando diferentes cenários de desflorestamento.
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1- 1- IntroduçãoIntrodução
O território brasileiro, como um todo, tem apresentado diferentes transformações no padrão espacial de uso e cobertura da terra (desflorestamento e agricultura)
Amazônia Legal Taxa de desflorestamento 26.130 km2 (2003/2004) (6,2% maior que em 2002/2003) (Rondônia, Pará e Mato Grosso) – (INPE, 2005)
Monitoramento de vários anos 18% da Amazônia Legal desflorest. até 2004.
Campos de pastagens (1,7 – 17 milhões = gado)Campos de pastagens (1,7 – 17 milhões = gado)
Áreas de cultivoÁreas de cultivo
Corte de árvores - madeireirasCorte de árvores - madeireiras
Expansão da soja – cerrado (3 ton/ha). (Shean, 2004)Expansão da soja – cerrado (3 ton/ha). (Shean, 2004)
Estradas asfaltadas ( 80 mil Km – 1970-2000)Estradas asfaltadas ( 80 mil Km – 1970-2000)
75% desflorestamento – 100 km rodovia. (Alves, 2002)75% desflorestamento – 100 km rodovia. (Alves, 2002)
Programa de infra-estruturaPrograma de infra-estrutura
““Avança Brasil”Avança Brasil”
680 mil km680 mil km-2-2 – França e Portugal – França e Portugal
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Programa Avança Brasil (Governo FHC) = Programa Avança Brasil (Governo FHC) = aplicação de USaplicação de US$ 43 bilhões, $ 43 bilhões, USUS$ 20 $ 20 bilhões são para obras de infra-estrutura bilhões são para obras de infra-estrutura (2000-2007) - (2000-2007) - Fearnside e Laurance, 2002Fearnside e Laurance, 2002
Asfaltamento de 7.500 km de rodovias Asfaltamento de 7.500 km de rodovias facilitará o acesso de fazendeiros e facilitará o acesso de fazendeiros e madeireiros e outros a regiões remotas –AMmadeireiros e outros a regiões remotas –AM
Custos Ambientais - 2020 - (Fearnside et al, Custos Ambientais - 2020 - (Fearnside et al, 2002) – 270 a 506 mil ha/ano.2002) – 270 a 506 mil ha/ano.
Gases “efeito estufa” – 52 a 98 milhões de ton Gases “efeito estufa” – 52 a 98 milhões de ton anuais na emissões.anuais na emissões.
IPAM = desmatamento adicional IPAM = desmatamento adicional de 120 mil a 270 mil kmde 120 mil a 270 mil km-2 -2 nos nos
próximos 20 ou 30 anospróximos 20 ou 30 anos
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Essas mudanças poderiam causar impactos no clima? E, quais seriam Essas mudanças poderiam causar impactos no clima? E, quais seriam estes impactos? estes impactos?
Objetivo geral :Objetivo geral :
Realizar um estudo de modelagem físico-matemático da interação Realizar um estudo de modelagem físico-matemático da interação superfície-atmosfera para toda a Amazônia Legal, considerando superfície-atmosfera para toda a Amazônia Legal, considerando diferentes cenários de desflorestamento da Amazônia, a fim de diferentes cenários de desflorestamento da Amazônia, a fim de avaliar o impacto no clima nas escalas regional e global.avaliar o impacto no clima nas escalas regional e global.
Considerando um panorama mais realista da cobertura vegetal para a Considerando um panorama mais realista da cobertura vegetal para a Amazônia, quais seriam os efeitos climáticos detectados?Amazônia, quais seriam os efeitos climáticos detectados?
Etapa I = Etapa I = Calibração dos parâmetros do modelo SSiB Calibração dos parâmetros do modelo SSiB
Implementação dos cenários de desflorestamento nos modelos Implementação dos cenários de desflorestamento nos modelos atmosféricosatmosféricos
Etapa II = Etapa II = SimulaçõesSimulações dos dos Impactos climáticos comImpactos climáticos com o modelo global (CPTEC) o modelo global (CPTEC)
SimulaçõesSimulações dos dos Impactos climáticos com oImpactos climáticos com o modelo regional (ETA) modelo regional (ETA)
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2- 2- Elementos teóricosElementos teóricos
Experimentos de campo na AmazôniaExperimentos de campo na Amazônia
Estudos na interação superfície - atmosferaEstudos na interação superfície - atmosfera
ARMEARME ABLE-2ABLE-2
RBLERBLE
ABRACOSABRACOS
LBALBA
De que modo as mudanças dos usos da terra e do clima afetarão o De que modo as mudanças dos usos da terra e do clima afetarão o funcionamento biológico, químico e físico da Amazônia, incluindo sua funcionamento biológico, químico e físico da Amazônia, incluindo sua sustentabilidade e sua influência no clima global? sustentabilidade e sua influência no clima global?
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Lean e Warrilow
(1989)
Nobre et al. (1991)
Dickinson e Kennedy
(1992)
Henderson-Sellers et al.
(1993)
Lean eRowntree
(1993)
Polcher e Laval
(1994a)
Polcher e Laval
(1994b)
Walker et al.
(1995)
Manzi e Planton(1996)
MCGA UKMOa NMCb CCM1c CCM1 UKMO LMDd LMD GLAe EMERAUDE
Resolução 2,5o x 3,75o
1,8o x 2,8o 4,5o x 75o 4,5o x 7.5o 2,5o x 3,75o
2,0o x 5,6o
2,0o x 5,6o 4o x 5o 2,8o x 2,8o
Esquema desuperfície
- SSiBg BATSh BATS Warrilow et al.
(1986)
SECHIBA
SECHIBA SiB ISBAi
ComprimentoSimulaçãof
3 anos 1 ano 3 anos 6 anos 3 anos 1,1 anos 11 anos 3 anos 3 anos
Comprimento Rugosidade
0,79/0,04 2,65/0,08 2,00/0,05 2,00/0,20 0,80/0,04 2,30/0,06 2,30/0,06 2,65/0,85 2,00 / 0,026
Albedo 0,136/0,18 0,13/0,20 0,12/0,19 0,12/0,19 0,14/0,19 0,098/0,18
0,14/0,22 - 0,12/0,163
P (mm dia-1) -1,3 -1,8 -1,4 -1,6 -0,8 +1,1 -0,5 -1,2 -0,4
E (mm dia-1) -0,8 -1,4 -0,7 -0,6 -0,6 -2,7 -0,3 -0,8 -0,3
R (mm dia-1) -0,5 -0,4 -0,7 -0,9 -0,2 +3,8 -0,2 -0,4 +0,3
T (oC) +2,4 +2,0 +0,6 +0,6 +2,1 +3,8 +0,1 +0,4 +1,3
C Redução Redução Redução Redução Redução Aumento Redução Redução Aumento
Modelagem AtmosféricaModelagem Atmosférica
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Sud et al.(1996a)
Sud et al.(1996b)
Zhang e Henderson-
Sellers(1996)
Zhang et al.(1996)
Lean e Rowntree
(1997)
Hahmann e Dickinson
(1997)
Costa e Foley(2000)
Voldoire e Royer(2004)
MCGA GLA GLA CCM1 CCM1 UKMO CCM2 GENESIS
ARPEGE
Resolução 4,0ox5,0o 4o x 5o 4,5o x 7,4o 4,5ox 7,4o 2,5ox3,75o 2,8ox 2,8o 4,5ox 7,5o 2,8ox 2,8o
Esquema desuperfície
SSiB SiB BATS BATS Warrilow et al.(1986
BATS IBISj ISBA
ComprimentoSimulação
3 anos 5 anos 25 anos 25 anos 10 anos 10 anos 15 anos 29 anos
Comprimento Rugosidade(m)
2,65/0,08 2,65/0,85 2,00/0,20 2,00/0,20 2,10/0,026 2,00/0,05 1,51/ 0,05
2,8/1,0
Albedo 0,092/0,14 - 0,12/0,19 0,12/0,19 0,13/0,18 0,12/0,19 0,135/0,173
13,5/17,0
P (mm dia-1) -1,5 -0,3 -1,1 -1,6 -0,4 -1,0 -0,7 -0,4
E (mm dia-1) -1,2 -1,2 -0,6 - -0,8 -0,4 -0,6 -0,4
R (mm dia-1) -0,3 +0,8 -0,5 - +0,4 -0,6 -0,1 -0,01
T (oC) +2,0 +2,6 +0,3 +2,7 +2,4 +1,0 +1,4 -0,1
C Redução Aumento Redução Redução Aumento Redução Redução Redução
Modelagem RegionalModelagem Regional
Silva Dias e Regnier, 1996; Avissar e Liu, 1996; Avissar e Schmidt, 1998; Wang et al., 1996, Silva Dias e Regnier, 1996; Avissar e Liu, 1996; Avissar e Schmidt, 1998; Wang et al., 1996, 1998; Li e Avissar, 1994; Lynn et al., 1995; Dalu et al., 1996; Chen e Avissar, 1994a; Chen e 1998; Li e Avissar, 1994; Lynn et al., 1995; Dalu et al., 1996; Chen e Avissar, 1994a; Chen e
Avissar, 1994b; Wetzel et al., 1996; Wang et al., 2000; Roy Baidya e Avissar, 2002. Avissar, 1994b; Wetzel et al., 1996; Wang et al., 2000; Roy Baidya e Avissar, 2002.
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Principais resultados encontrados:Principais resultados encontrados:
ou ou PrecipitaçãoPrecipitação
EvapotranspiraçãoEvapotranspiração
ou ou RunoffRunoff
Temperatura da superfícieTemperatura da superfície
ou ou Convergência de umidade Convergência de umidade
Heterogeneidade da superfície – gradientes de Heterogeneidade da superfície – gradientes de pressão e temperatura – circulação mesoescalapressão e temperatura – circulação mesoescala
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3 - 3 - Modelos atmosféricos e hidrológicoModelos atmosféricos e hidrológico
3.1 – MCGA/CPTEC3.1 – MCGA/CPTEC
Modelo Espectral – T62L28 (2Modelo Espectral – T62L28 (2ºº););
Coordenada vertical Coordenada vertical ;;
Parametrização de Kuo – convecção Parametrização de Kuo – convecção profunda;profunda;
Parametrização de Tiedtke – convecção Parametrização de Tiedtke – convecção rasa;rasa;
Condensação de grande escala;Condensação de grande escala;
Turbulência (CLP) – Mellor e Yamada Turbulência (CLP) – Mellor e Yamada (1982);(1982);
Radiação onda curta – Lacis e Hansen Radiação onda curta – Lacis e Hansen (1974);(1974);
Radiação onda longa – Hashvardhan et al. Radiação onda longa – Hashvardhan et al. (1987);(1987);
Esquema de superfície – SSiB;Esquema de superfície – SSiB;
TSM – Climatológica;TSM – Climatológica;
Água no solo – balanço hídrico;Água no solo – balanço hídrico;
3.2 – Modelo ETA/SSiB3.2 – Modelo ETA/SSiBResolução 40km e 38 camadas vertical;Resolução 40km e 38 camadas vertical;
Coordenada vertical Coordenada vertical ;;
Parametrização de Betts e Miller (1986) – Parametrização de Betts e Miller (1986) – convecção profunda e rasa;convecção profunda e rasa;
Condensação de grande escala;Condensação de grande escala;
Turbulência (CLP) – Mellor e Yamada 2.5 Turbulência (CLP) – Mellor e Yamada 2.5 (atmosfera livre) e 2.0 (CLP);(atmosfera livre) e 2.0 (CLP);
Radiação onda curta – Lacis e Hansen Radiação onda curta – Lacis e Hansen (1974);(1974);
Radiação onda longa – Fels e Radiação onda longa – Fels e Schwarztkopf (1975);Schwarztkopf (1975);
Esquema de superfície – SSiB;Esquema de superfície – SSiB;
TSM – Climatológica;TSM – Climatológica;
Água no solo e condições de contorno – Água no solo e condições de contorno – do MCGA/CPTEC;do MCGA/CPTEC;
Supercomputador = NEC SX6Supercomputador = NEC SX6
Paralelizado – MCGA; Seqüencial - ETAParalelizado – MCGA; Seqüencial - ETA
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4 – 4 – Simulações numéricasSimulações numéricas4.1 – MCGA/CPTEC4.1 – MCGA/CPTEC
Experimentos Inicialização Integração TSM Água no solo
CONTROL 1,2,3,/12/1997 1096, 1095, 1094 dias Climatológica Mod. Bal. Hídrico
PROVEG 1,2,3,/12/1997 1096, 1095, 1094 dias Climatológica Mod. Bal. Hídrico
CEN2033 1,2,3,/12/1997 1096, 1095, 1094 dias Climatológica Mod. Bal. Hídrico
DESFLOR 1,2,3,/12/1997 1096, 1095, 1094 dias Climatológica Mod. Bal. Hídrico
- C.I. – análises do NCEPC.I. – análises do NCEP- “- “EnsembleEnsemble” – filtrar variabilidade natural do modelo (3 membros).” – filtrar variabilidade natural do modelo (3 membros).- 2 anos iniciais ignorados – ajustamento da água no solo e c.i. – análise (ano 2000)- 2 anos iniciais ignorados – ajustamento da água no solo e c.i. – análise (ano 2000) 4.2 – ETA -SSIB4.2 – ETA -SSIB
Experimentos Inicialização Integração TSM Água no solo
CONTROL 1/12/1999 396 dias Climatológica MCGA/CPTEC
PROVEG 1/12/1999 396 dias Climatológica MCGA/CPTEC
CEN2033 1/12/1999 396 dias Climatológica MCGA/CPTEC
DESFLOR 1/12/1999 396 dias Climatológica MCGA/CPTEC
- C.I. e C.C. – MCGA/CPTECC.I. e C.C. – MCGA/CPTEC- rodada única para cada experimento iniciada no mês de dezembro de 1999- rodada única para cada experimento iniciada no mês de dezembro de 1999- condição de contorno e inicialização de água no solo do MCGA/CPTEC - condição de contorno e inicialização de água no solo do MCGA/CPTEC
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5 – 5 – Cenários de desflorestamentoCenários de desflorestamento5.1 – CONTROL5.1 – CONTROL
-Projeto Proveg (Sestini et al., 2002)Projeto Proveg (Sestini et al., 2002)
-(1x1 km)(1x1 km)
-Sem desflorestamentoSem desflorestamento
-IBGE (1993) = 1:5.000.000 (35 classes-Brasil)IBGE (1993) = 1:5.000.000 (35 classes-Brasil)
-RADAMBRASIL – 26 cartas = 1:1.000.000RADAMBRASIL – 26 cartas = 1:1.000.000
Resolução das áreas de contato - TM Landsat Resolução das áreas de contato - TM Landsat (Mosaico 1999/2000)(Mosaico 1999/2000)
5.2 – PROVEG5.2 – PROVEG
-Projeto Proveg (Sestini et al., 2002)Projeto Proveg (Sestini et al., 2002)
-(1x1 km)(1x1 km)
-Desflorestamento: PRODES (OBT-INPE)Desflorestamento: PRODES (OBT-INPE)
-112 cenas do ano base 1997112 cenas do ano base 1997
-Resolução da áreas de “contatos”Resolução da áreas de “contatos”
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5.3 – CEN20335.3 – CEN2033
-Cenário ano 2033Cenário ano 2033
-(2x2 km)-(2x2 km)
-Modelo de dinâmica de paisagem Modelo de dinâmica de paisagem
““Dinâmica”Dinâmica”
-Elaborado pela cooperação entre a Elaborado pela cooperação entre a Unversidade Federal de Minas Gerais, The Unversidade Federal de Minas Gerais, The Woods Hole Research Center e o IPAMWoods Hole Research Center e o IPAM
(Soares-Filho et al., 2002; 2004)(Soares-Filho et al., 2002; 2004)
-Desflorestamento grande escala (AM)Desflorestamento grande escala (AM)
-Toda a floresta Amazônia – pastagemToda a floresta Amazônia – pastagem
-Nobre et al., 1991; Lean e Rowntree, 1997;Nobre et al., 1991; Lean e Rowntree, 1997;
Hahmann e Dickinson, 1997; Kleidon e Hahmann e Dickinson, 1997; Kleidon e Heimann (2000), Voldoire e Royer, 2004.Heimann (2000), Voldoire e Royer, 2004.
5.4 – DESFLOR5.4 – DESFLOR
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(Soares-Filho et al., 2002; 2004)(Soares-Filho et al., 2002; 2004)
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6 – 6 – Calibração SSiB e desempenho do M. HidrológicoCalibração SSiB e desempenho do M. Hidrológico6.1 – Calibração dos parâmetros físicos – fisiológicos (SSiB)6.1 – Calibração dos parâmetros físicos – fisiológicos (SSiB)
- Sítios de pastagem (NS) e floresta (RJ) - (LBA).- Sítios de pastagem (NS) e floresta (RJ) - (LBA).
- Versão SSiB “off-line”.Versão SSiB “off-line”.
- KK, L , L , T, V, q, P, Ppt., T, V, q, P, Ppt.
- H e LE (Inst. resposta rápida) – “H e LE (Inst. resposta rápida) – “eddy eddy correlationcorrelation”.”.
-Água solo – sonda nêutrons.Água solo – sonda nêutrons.
- 15 dias (NS) e 14 dias (RJ). (ago/set - 200115 dias (NS) e 14 dias (RJ). (ago/set - 2001))
-Parâm. Iniciais (NS) = Rocha et al., (1996)Parâm. Iniciais (NS) = Rocha et al., (1996)
-Parâm. Iniciais (RJ) = (Nobre et al. (1991); Sellers -Parâm. Iniciais (RJ) = (Nobre et al. (1991); Sellers et al. (1989); Dorman e Sellers (1989).et al. (1989); Dorman e Sellers (1989).
-Equilíbro água-solo. (1 ano de integração) 25x-Equilíbro água-solo. (1 ano de integração) 25x
-Algoritmo de mínimos quadrados (ZXSSQ, IMSL, -Algoritmo de mínimos quadrados (ZXSSQ, IMSL, 1984)1984)
Oi
OiI
i
Cii
ii E
HE
E
HE
EF
0),........,(
),........,(
21
21
__
n
n
xxx
xxxF21
1
21
/
N
iFNF
Convergência - parâmetros calibradosConvergência - parâmetros calibrados
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Resultado do processo de calibração:Resultado do processo de calibração:__F
Pastagem (NS) Floresta (RJ)
Parâmetros Inicial Calibrado Inicial Calibrado
Índice de área foliar - Lt (m2 m-2) 1,610 1,530 5,000 4,819
Fração de folha verde - Nc 0,930 0,901 0,950 0,912
Fração de cobertura vegetal - Vc 0,790 0,742 1,000 0,927
Parâmetros de resistência estomática à radiação PAR(a)(J m-3)(b)(W m-2)(c)(s m-1)
11554,02,100110,00
11591,42,899107,90
2336,00,010
154,00
2357,10,093150,89
Comprimento de rugosidade – zo (m) 0,022 0,020 2,650 2,550
Deslocamento do plano zero - D (m) 0,170 0,200 27,400 29,102
Porosidade - s (m3 m-3) 0,460 0,490 0,420 0,482
Condutividade hidráulica à satura-ção - Ks (m s-1)
1,0x10-5 1,5x10-5 2,0x10-5 4,6x10-6
Parâmetro do déficit de pressão de vapor d’água - h5 (hPa-1)
0,0184 0,0165 0,0222 0,0201
Parâmetros do potencial de água no solo1 (m)
2 (m)
1,8005,670
1,8505,777
1,2006,250
1,1906,270
(W m-2) 4338,9 1451,4 240,9 142,7
Erro médio (“bias”) de E (W m-2) 98,9 86,3 132,3 117,4
Erro médio (“bias”) de H (W m-2) 43,6 55,6 32,5 38,5
-Convergência = 27 Convergência = 27 iteraçõesiterações
-Desvio médio erro (F) -Desvio médio erro (F) caiu 70%caiu 70%
-Erros para H e -Erros para H e E E reduziramreduziram
- Poucas mudanças - Poucas mudanças parâmetros – não-parâmetros – não-linearidade, exceto na linearidade, exceto na condutividade condutividade hidráulicahidráulica
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(Fazenda NS)(Fazenda NS) (Floresta RJ)(Floresta RJ)
-Erro reduziu Erro reduziu E E
-Erro reduziu Erro reduziu H H
-Pequenas mudanças = -Pequenas mudanças = parâmetros ajustados ou não parâmetros ajustados ou não fechamento do balanço de fechamento do balanço de energia.energia.
-Aperfeiçoamento dos sensoresAperfeiçoamento dos sensores
-Aperfeiçoamento dos -Aperfeiçoamento dos algoritmos de cálculo dos fluxos algoritmos de cálculo dos fluxos turbulentosturbulentos
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7 – Mudanças regionais – Modelo ETA / SSiB.7 – Mudanças regionais – Modelo ETA / SSiB.
(a) Temperatura da superfície (oC) (b) Calor latente (W m-2); (c) Precipitação (mm dia-1); (d) Convergência de umidade (mm dia-1).
(Média Anual = PROVEG-CONTROL)(Média Anual = PROVEG-CONTROL) -Ts = 1,5 a 2,5Ts = 1,5 a 2,5ooCC
-Tc = CLP (0,2-Tc = CLP (0,2ooC) (PA e RO)C) (PA e RO)
- q = - 0,6 a 0,8g kg- q = - 0,6 a 0,8g kg-1-1
-Atmosfera mais seca e quente Atmosfera mais seca e quente (redução umidade relativa)(redução umidade relativa)
- Aquecimento = Redução Evp e rAquecimento = Redução Evp e rdd – –
(menor LAI e capac. Armazenagem, (menor LAI e capac. Armazenagem, redução perda interceptação.)redução perda interceptação.)
-Aumento na cobertura de nuvens Aumento na cobertura de nuvens (baixos níveis) – Cutrim et al. (1995) e (baixos níveis) – Cutrim et al. (1995) e Durieux et al. (2003).Durieux et al. (2003).
-Aumento precipitação (0,9 mmdiaAumento precipitação (0,9 mmdia-1-1) ) Leste Pará – Converg. Umidade Leste Pará – Converg. Umidade (circulação mesoescala)(circulação mesoescala)
-Runoff – aumento da ppt econverRunoff – aumento da ppt econver
-E. seca = mudanças mais intensas. E. seca = mudanças mais intensas. (estresse água solo – raízes)(estresse água solo – raízes)
Significância estatística Significância estatística t de Studentt de Student
pag. 112pag. 112
(a) (b)
(c) (d)
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(Média Anual = CEN2033-CONTROL)(Média Anual = CEN2033-CONTROL) -Ts = 2 a 3Ts = 2 a 3ooC (PA e norte MT)C (PA e norte MT)
-Tc = CLP (0,4-Tc = CLP (0,4ooC) C)
-q = - 0,8 kgq = - 0,8 kg-1-1
-UR = 10% (PA)UR = 10% (PA)
-Atmosfera + seca e + quenteAtmosfera + seca e + quente
-Mudança + significativa que no -Mudança + significativa que no cenário PROVEGcenário PROVEG
-Aumento na cob. nuvens = local Aumento na cob. nuvens = local aumento da ppt (circulação aumento da ppt (circulação mesoescala) (Avissar e Liu, 1996; mesoescala) (Avissar e Liu, 1996; Wang et al. 2000).Wang et al. 2000).
-Aumento ppt no leste (AM)Aumento ppt no leste (AM)
-Na média = aumento ppt, devido ao Na média = aumento ppt, devido ao aumento na convergência umidade aumento na convergência umidade (circulação mesoescala)(circulação mesoescala)
-Mudanças mais intensa na estaçãoMudanças mais intensa na estação seca e neste cenário.
Modelo ETA, pag. 127Modelo ETA, pag. 127(a) Temperatura da superfície (oC) (b) Calor latente (W m-2); (c) Precipitação (mm dia-1); (d) Convergência de umidade (mm dia-1).
(d)
(a) (b)
(c)
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(Média Anual = DESFLOR-CONTROL)(Média Anual = DESFLOR-CONTROL)-Mudanças mais acentuadas que Mudanças mais acentuadas que PROVEG e CEN2033PROVEG e CEN2033
-Ts = 3 a 4Ts = 3 a 4ooC (PA)C (PA)
-Tc = CLP (1,0-Tc = CLP (1,0ooC) C)
-q = - 1,2 kgq = - 1,2 kg-1-1
-UR = 15% (PA)UR = 15% (PA)
-Cobertura nuvens = redução no Cobertura nuvens = redução no nordeste AS, aumento sul e oeste da nordeste AS, aumento sul e oeste da Amazônia (convergência de umidade). Amazônia (convergência de umidade).
-Precipitação = redução significativa Precipitação = redução significativa leste PA e no Amazonas – reciclagem leste PA e no Amazonas – reciclagem água - e aumento extremo oeste – água - e aumento extremo oeste – converg. umidadeconverg. umidade
-Na média = ppt reduziu 12% e Evap. Na média = ppt reduziu 12% e Evap. 32%32%
-E. seca = mudanças intensas E. seca = mudanças intensas
Modelo ETA, pag. 139Modelo ETA, pag. 139(a) Temperatura da superfície (oC) (b) Calor latente (W m-2); (c) Precipitação (mm dia-1); (d) Convergência de umidade (mm dia-1).
(a) (b)
(c) (d)
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7.1 – Balanço de radiação e energia7.1 – Balanço de radiação e energia (PROVEG-CONTROL)(PROVEG-CONTROL)
-Aumento albedo = 0,13 – 0,20Aumento albedo = 0,13 – 0,20
-Aumento Temp. = 2,0-Aumento Temp. = 2,0ooCC
-Redução SWRedução SW = nebulosidade – = nebulosidade – redução Rn.redução Rn.
-Aumento em LWAumento em LW = nebulosidade = nebulosidade
-Redução Rn = (15%) – albedo e -Redução Rn = (15%) – albedo e perda de onda longa (albedo domina)perda de onda longa (albedo domina)
-Impactos em H e Impactos em H e E maiores na E maiores na estação seca.estação seca.
-Topo atmosfera = mudanças na rad. Topo atmosfera = mudanças na rad. onda curta.onda curta.
-Redução na pressão – aumento na Redução na pressão – aumento na temp. e PW aumentou – converg. temp. e PW aumentou – converg. umidade.umidade.
Modelo ETA, pag. 156Modelo ETA, pag. 156
(W m-2)
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(CEN2033-CONTROL)(CEN2033-CONTROL)
-Aumento albedo = 0,13 – 0,20Aumento albedo = 0,13 – 0,20
-Aumento Temp. = 2,4-Aumento Temp. = 2,4ooC (> PROVEG)C (> PROVEG)
-Redução SWRedução SW = nebulosidade – = nebulosidade – redução Rn.redução Rn.
-Aumento em LWAumento em LW = Ts = Ts
-Redução Rn = (16%) – albedo Redução Rn = (16%) – albedo
-Topo atmosfera = mudanças na rad. Topo atmosfera = mudanças na rad. onda curta e longa.onda curta e longa.
-Redução na pressão – aumento na Redução na pressão – aumento na temp. e PW aumentou – converg. temp. e PW aumentou – converg. umidade. > que PROVEGumidade. > que PROVEG
Modelo ETA, pag. 157Modelo ETA, pag. 157
(W m-2)
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(DESFLOR-CONTROL)(DESFLOR-CONTROL)
-Aumento albedo = 0,13 – 0,20Aumento albedo = 0,13 – 0,20
-Aumento Temp. = 2,8-Aumento Temp. = 2,8ooC (> CEN2033)C (> CEN2033)
-Aumento SWAumento SW = redução nebulosidade = redução nebulosidade (médio e altos).(médio e altos).
-Redução LW Redução LW = redução nebulosidade= redução nebulosidade
-Redução Rn = (17%) – maior perda de Redução Rn = (17%) – maior perda de onda longa.onda longa.
- Estação seca = Ts maior - LWEstação seca = Ts maior - LW - Rn - Rn
-Topo atmosfera = mudanças na rad. Topo atmosfera = mudanças na rad. onda longa. (redução na nebulosidade)onda longa. (redução na nebulosidade)
-Redução na pressão – aumento na Redução na pressão – aumento na temp. e PW reduziu – redução evap. temp. e PW reduziu – redução evap. (mesmo com convergência umidade)(mesmo com convergência umidade)
Modelo ETA, pag. 158Modelo ETA, pag. 158
(W m-2)
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7.2 – Balanço de água – ciclo hidrológico7.2 – Balanço de água – ciclo hidrológico(PROVEG-CONTROL)(PROVEG-CONTROL)
P = precipitação; ET e ES = transpiração e evaporação do solo; EL = evaporação da água interceptada pela vegetação; R = escorrimento “runoff” (mm dia-1)
CONTROLE:CONTROLE:
-Da precipitação total = (63% - ET e ES) e -Da precipitação total = (63% - ET e ES) e (15,7% - perda por interceptação)(15,7% - perda por interceptação)
-78% da ppt = reciclagem local de água78% da ppt = reciclagem local de água
- 25% = runoff (transporte de umidade)25% = runoff (transporte de umidade)
-IMPACTOIMPACTO::
-Aumento na ppt (15,2% - anual)Aumento na ppt (15,2% - anual)
- Redução de 68% na perda por interc. Redução de 68% na perda por interc. (mudanças parâmetros fisiológicos = (mudanças parâmetros fisiológicos = importante na reciclagem local de água)importante na reciclagem local de água)
-Convergência e Evap. = sentidos Convergência e Evap. = sentidos contrárioscontrários
-Aumento na convergência sobrepujou a -Aumento na convergência sobrepujou a redução na evap. = aumento na ppt redução na evap. = aumento na ppt (estação úmida)(estação úmida)
ANUALANUAL
Modelo ETA, pag. 163Modelo ETA, pag. 163
CONTROLCONTROL
PROVEG-CONTROLPROVEG-CONTROL
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(CEN2033-CONTROL)(CEN2033-CONTROL)
P = precipitação; ET e ES = transpiração e evaporação do solo; EL = evaporação da água interceptada pela vegetação; R = escorrimento “runoff” (mm dia-1)
IMPACTO:
- Aumento na ppt (8% - anual) - Aumento na ppt (8% - anual)
- Convergência e Evap. = sentidos Convergência e Evap. = sentidos contrárioscontrários
-Aumento na convergência sobrepujou a -Aumento na convergência sobrepujou a redução na evap. = aumento na ppt.redução na evap. = aumento na ppt.
-Estação seca = pouca mudança na ppt.-Estação seca = pouca mudança na ppt.
- Atmosfera age no sentido de reduzir os - Atmosfera age no sentido de reduzir os efeitos da redução na evap.efeitos da redução na evap.
Modelo ETA, pag. 165Modelo ETA, pag. 165
CONTROLCONTROL
CEN2033 - CONTROLCEN2033 - CONTROL
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(DESFLOR-CONTROL)(DESFLOR-CONTROL)
P = precipitação; ET e ES = transpiração e evaporação do solo; EL = evaporação da água interceptada pela vegetação; R = escorrimento “runoff” (mm dia-1)
IMPACTO:IMPACTO:
Redução na ppt (11,5% - anual) Redução na ppt (11,5% - anual)
- Convergência e Evap. = sentidos Convergência e Evap. = sentidos contrárioscontrários
-Redução evap. sobrepujou a -Redução evap. sobrepujou a convergência umidade = redução na ppt.convergência umidade = redução na ppt.
-Atmosfera age no sentido de reduzir os Atmosfera age no sentido de reduzir os efeitos da redução na evap.efeitos da redução na evap.
-Redução intensa na Evap. > Redução intensa na Evap. > convergência de umidade – menos pptconvergência de umidade – menos ppt
- Redução significativa na Evap estação - Redução significativa na Evap estação seca = comprimento das raízes.seca = comprimento das raízes.
Modelo ETA, pag. 166Modelo ETA, pag. 166
CONTROLCONTROL
DESFLOR - CONTROLDESFLOR - CONTROL
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8.1 – Fluxo de umidade integrado verticalmente
-Estação Úmida-Estação Úmida
-Transporte de leste baixa latitudes = -Transporte de leste baixa latitudes = ventos Alíseos, e de oeste alta latitudesventos Alíseos, e de oeste alta latitudes
- Aumento na velocidade vento na CLP = - Aumento na velocidade vento na CLP = produziu forte confluência do escoamento produziu forte confluência do escoamento – regiões de anomalias de converg. – regiões de anomalias de converg. umidade.umidade.
-PROVEG = confluência de umidade PROVEG = confluência de umidade (Tocantins e Bahia) – aumento na ppt. Na (Tocantins e Bahia) – aumento na ppt. Na Bolivia red.precipitação. Bolivia red.precipitação.
-CEN2033 = confluência Brasil central – CEN2033 = confluência Brasil central – aumento ppt no nordeste.aumento ppt no nordeste.
-DESFLOR = confluência no oeste do AM DESFLOR = confluência no oeste do AM – ppt. Aumento para o centro do Brasil.– ppt. Aumento para o centro do Brasil.
Fluxo de umidade integrado verticalmente para estação úmida (kg m -1 s-1): (a) simulação de controle; (b) mudanças decorrentes do cenário PROVEG; (c) CEN2033; (d) DESFLOR
01p
pt
qVdpg
Q
MCGA/CPTEC, pag. 280MCGA/CPTEC, pag. 280
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PROVEG
CEN2033
DESFLOR
MCGA/CPTEC, pag. 291MCGA/CPTEC, pag. 291
-1,2
-2,4
Divergência
Unidade:106 kg/s
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8.3 – Energia Estática Úmida
Precipitação na Amazônia = sistemas convectivos. Mudanças na superfície e converg. umidade afetam a estabilidade local. Analisa o impacto na estabilidade e Convecção através da EEU.
-Gradiente vertical negativo de EEU = atm Gradiente vertical negativo de EEU = atm Instável.Instável.
-EEU - energia disponível para a -EEU - energia disponível para a convecçãoconvecção
-EEU - instável todos os cenáriosEEU - instável todos os cenários
-Gradiente menos negativo – DESFLOR e -Gradiente menos negativo – DESFLOR e CEN2033 ( + estabilidade atm)CEN2033 ( + estabilidade atm)
-Maior EEU cenário PROVEG (energia -Maior EEU cenário PROVEG (energia para convecção)para convecção)
- Mudanças na veg = altera perfil de EEU - Mudanças na veg = altera perfil de EEU e portanto a estabilidade e portanto a estabilidade
MCGA/CPTEC, pag. 275MCGA/CPTEC, pag. 275
Lqsh
gZTcs P
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8.5 – Perfil Vertical
Perfil vertical médio anual da (a) temperatura (oC), (b) umidade especifica (g kg-1), (c) velocidade zonal (m s-1), (d) velocidade meridional (m s-1), (e) vento horizontal (m s-1)
- Forte escoamento de leste em baixos níveis (AM) e aumento de v de oeste (superiores)- Forte escoamento de leste em baixos níveis (AM) e aumento de v de oeste (superiores)
- As mudanças acompanharam o grau do desflorestamento- As mudanças acompanharam o grau do desflorestamento
- Baixos níveis – troposfera tornou-se mais seca – redução na evapotranspiração (mesmo Baixos níveis – troposfera tornou-se mais seca – redução na evapotranspiração (mesmo conv. umid) conv. umid)
- Mudança na temperatura limitada aos baixos níveis – redução na evapotranspiraçãoMudança na temperatura limitada aos baixos níveis – redução na evapotranspiração
- Dinâmica da CLP afetada nos cenários de desflorestamentoDinâmica da CLP afetada nos cenários de desflorestamento
MCGA/CPTEC, pag. 260MCGA/CPTEC, pag. 260
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8.6 – Mudanças sazonais-Aumento T – redução na evap.Aumento T – redução na evap.
-Rn reduziu = aumento perda de rad. onda -Rn reduziu = aumento perda de rad. onda longa.longa.
-Sazonalidade da ppt bem representada. -Sazonalidade da ppt bem representada. (subestimou nos meses úmidos)(subestimou nos meses úmidos)
-DESFLOR - Redução em ppt (maio-DESFLOR - Redução em ppt (maio-outubro) – aumento do período seco outubro) – aumento do período seco (conseqüências ecológicas)(conseqüências ecológicas)
-Redução evap. intensa est. seca – Redução evap. intensa est. seca – limitada pela disponibilidade de água no limitada pela disponibilidade de água no solo – redução das raízes.solo – redução das raízes.
- Runoff aumentou = redução da infiltraçãoRunoff aumentou = redução da infiltração
-Aumento da conv. umidade quase todo -Aumento da conv. umidade quase todo ano.ano.
MCGA/CPTEC, pag. 263MCGA/CPTEC, pag. 263
ANEEL, INMET, CPTEC
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PROVEG
- Valores T. próximos aos de Von - Valores T. próximos aos de Von Randow et al. (2004)Randow et al. (2004)
-Rn reduziu = aumento perda de rad. -Rn reduziu = aumento perda de rad. onda longa.onda longa.
-Ppt aumentou – estação úmida -Ppt aumentou – estação úmida (convergência de umidade)(convergência de umidade)
-Evapotranspiração reduziu estação Evapotranspiração reduziu estação seca – disponibilidade de água soloseca – disponibilidade de água solo
- Runoff aumentou – taxa de infiltração e Runoff aumentou – taxa de infiltração e distribuição de precipitação.distribuição de precipitação.
- Sem aumento do período seco – sem - Sem aumento do período seco – sem implicações ecológicasimplicações ecológicas
MCGA/CPTEC, pag. 269MCGA/CPTEC, pag. 269
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9 – Mudanças Globais – MCGA/CPTEC9 – Mudanças Globais – MCGA/CPTEC-As mudanças nos usos da terra poderiam causar As mudanças nos usos da terra poderiam causar impactos na circulação em escala global?impactos na circulação em escala global?
-E quais seriam os impactos na precipitação em áreas E quais seriam os impactos na precipitação em áreas remotas? remotas?
Velocidade vertical (102 x Pa s-1) : (a) simulação controle; (b) mudanças na velocidade vertical - DESFLOR; (c) do cenário PROVEG e (d) do cenário CEN2033 (Média de 180oO a 180oL ) )
Janeiro/2000
-DESFLOR = pouca mudança na área – redução mov. ascendente 10DESFLOR = pouca mudança na área – redução mov. ascendente 10 ooS. S. Enfraquecimento circulação pólo. H.N = redução mov. ascendente 10Enfraquecimento circulação pólo. H.N = redução mov. ascendente 10 ooN e N e enfraquecimento C.M em 50enfraquecimento C.M em 50ooN]N]
-PROVEG = aumento no mov. ascende. – sul Amazônia. Mudança no HN -PROVEG = aumento no mov. ascende. – sul Amazônia. Mudança no HN (menos significante) – aumento no ramo descendente (25(menos significante) – aumento no ramo descendente (25ooN) e redução mov. N) e redução mov. ascendente (60ascendente (60ooN)N)
-CEN2033 = enfraquecimento da circulação NH (pólo)-CEN2033 = enfraquecimento da circulação NH (pólo)
MCGA/CPTEC, pagina 298MCGA/CPTEC, pagina 298
9.1 - Circulação Meridional
REDUÇÃOREDUÇÃO
Sul AMZSul AMZAumentoAumento
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Alterações na circulação de grande escala são sentidas remotamente e Alterações na circulação de grande escala são sentidas remotamente e perturbações na estrutura dinâmica propagam-se para outras regiões.perturbações na estrutura dinâmica propagam-se para outras regiões.
9.2 – Mudanças remotas na precipitação
Distribuição média anual da precipitação em mm dia-1: (a) simulação controle; (b) mudanças na precipitação DESFLOR;(c) CEN2033; (d) PROVEG
-Mudanças significativas na AM e em áreas remotas (todos cenários).Mudanças significativas na AM e em áreas remotas (todos cenários).
-DESFLOR = redução leste da AM e ZCIT, aumento no oeste, sul DESFLOR = redução leste da AM e ZCIT, aumento no oeste, sul Oceano Índico, África tropical, norte México.Oceano Índico, África tropical, norte México.
-CEN2033 = aumento sul do Oceano Índico, África e sul dos EUA.CEN2033 = aumento sul do Oceano Índico, África e sul dos EUA.
-PROVEG = aumento sul da Amazônia, Oceania e América Central.PROVEG = aumento sul da Amazônia, Oceania e América Central.
-Anomalias = variabilidade natural e desflor. Anomalia no sul Europa.Anomalias = variabilidade natural e desflor. Anomalia no sul Europa.
-Anomalias de ppt - anomalias na convergência de umidadeAnomalias de ppt - anomalias na convergência de umidade
MCGA/CPTEC, pagina 307MCGA/CPTEC, pagina 307
![Page 34: Modelagem do Impacto de Modificações da Cobertura Vegetal Amazônica no Clima Regional e Global Francis Wagner Silva Correia CPTEC – INPA (francisw@inpa.gov.br)](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062700/552fc148497959413d8e180e/html5/thumbnails/34.jpg)
9.3 – Mudanças sazonais – regiões remotas
MCGA/CPTEC, pagina 307MCGA/CPTEC, pagina 307
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10 – Discussão10 – Discussão10.1 – Modelo ETA10.1 – Modelo ETA
10.2 – MCGA/CPTEC10.2 – MCGA/CPTEC- Mudanças mais significativas com o grau do desflorestamento, principalmente na estação seca. Mudanças mais significativas com o grau do desflorestamento, principalmente na estação seca.
-Ciclo hidrológico – mecanismo de retroalimentação negativo – aumento na convergência de umidade. (melhor Ciclo hidrológico – mecanismo de retroalimentação negativo – aumento na convergência de umidade. (melhor cenário)cenário)
- PROVEG = aumento na precipitação (Conveg. > Evapot.) – Mecanismo de retroalimentação (Sud e Fennessy, - PROVEG = aumento na precipitação (Conveg. > Evapot.) – Mecanismo de retroalimentação (Sud e Fennessy, 1984).1984).
- CEN2033 = Redução na precipitação – (Conveg. < Evap.) – Mecanismo de evapotranspiração- CEN2033 = Redução na precipitação – (Conveg. < Evap.) – Mecanismo de evapotranspiração
- DESFLOR = Redução na precipitação – (Conveg. < Evap.) – Mecanismo de evapotranspiração- DESFLOR = Redução na precipitação – (Conveg. < Evap.) – Mecanismo de evapotranspiração
- Período seco mais longo – conseqüência ecológica – possibilidade de aumentar queimadas na floresta.- Período seco mais longo – conseqüência ecológica – possibilidade de aumentar queimadas na floresta.
- Mudanças mais significativas ocorreram na estação seca – menos água disponível – redução das raízes.Mudanças mais significativas ocorreram na estação seca – menos água disponível – redução das raízes.
-Ciclo hidrológico – mecanismo de retroalimentação negativo – aumento na convergência de umidadeCiclo hidrológico – mecanismo de retroalimentação negativo – aumento na convergência de umidade
- PROVEG e CEN2033 = aumento na precipitação (Converg. > Evap.) – Aumento na convergência de umidade e - PROVEG e CEN2033 = aumento na precipitação (Converg. > Evap.) – Aumento na convergência de umidade e dos processos de mesoescala envolvidos (Converg. > Evap.) – Mecanismo de retroalimentação (Sud e Fenessy, dos processos de mesoescala envolvidos (Converg. > Evap.) – Mecanismo de retroalimentação (Sud e Fenessy, 1984)1984)
- DESFLOR = Redução na precipitação – (Converg. < Evap.) – Mecanismo de evapotranspiração (aumento ppt. no - DESFLOR = Redução na precipitação – (Converg. < Evap.) – Mecanismo de evapotranspiração (aumento ppt. no oeste da AMZ)oeste da AMZ)
- Período seco mais longo – conseqüência ecológica- Período seco mais longo – conseqüência ecológica
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11 – Conclusões11 – Conclusões-Mecanismo de retroalimentação negativo presente em todos os cenários – aumento da Mecanismo de retroalimentação negativo presente em todos os cenários – aumento da convergência de umidade.convergência de umidade.
- O desflorestamento parcial pode conduzir a um acréscimo na precipitação em escala O desflorestamento parcial pode conduzir a um acréscimo na precipitação em escala local; porém, para desflorestamentos maiores, essa condição pode não ser sustentável, local; porém, para desflorestamentos maiores, essa condição pode não ser sustentável, conduzindo a uma condição mais seca na região e, possivelmente, a uma estação seca conduzindo a uma condição mais seca na região e, possivelmente, a uma estação seca mais longa.mais longa.
- Hipótese: limite potencial na sobrevivência da floresta - uma vez que a extensão do Hipótese: limite potencial na sobrevivência da floresta - uma vez que a extensão do desflorestamento pode trazer conseqüências irreversíveis.desflorestamento pode trazer conseqüências irreversíveis.
- As mudanças no ciclo hidrológico, aumento na temperatura, e estação seca mais longa As mudanças no ciclo hidrológico, aumento na temperatura, e estação seca mais longa podem conduzir a um novo estado de equilíbrio bioma-clima, no qual um tipo diferente de podem conduzir a um novo estado de equilíbrio bioma-clima, no qual um tipo diferente de vegetação (cerrado) se adaptaria às novas condições climáticas.vegetação (cerrado) se adaptaria às novas condições climáticas.
Futuro: COFuturo: CO22 - ??? - ???
- Núcleo de Pesquisas Climáticas e Núcleo de Pesquisas Climáticas e Ambientais (NPCA/INPA)Ambientais (NPCA/INPA)
-BRAMS – SIB2 (COBRAMS – SIB2 (CO22))
-Alta resolução (2km)Alta resolução (2km)
-Rodovias: BR-163; BR-010; BR-319Rodovias: BR-163; BR-010; BR-319
-Cenários futuros de desflorestamentoCenários futuros de desflorestamento-CNPq (CT - Amazônia) – SIB2 (COCNPq (CT - Amazônia) – SIB2 (CO22))
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