Post on 04-Aug-2020
UNIVERSIDADE FEDERAL DE RONDÔNIA
CAMPUS DE JI-PARANÁ
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
BÁRBARA ANTONUCCI
PERFIL VERTICAL DA CONCENTRAÇÃO DE CO2 E FLUXOS DE CARBONO EM
UMA ÁREA DE FLORESTA NA AMAZÔNIA OCIDENTAL
Ji-Paraná
2016
BÁRBARA ANTONUCCI
PERFIL VERTICAL DA CONCENTRAÇÃO DE CO2 E FLUXOS DE CARBONO EM
UMA ÁREA DE FLORESTA NA AMAZÔNIA OCIDENTAL
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado
ao Departamento de Engenharia Ambiental,
Fundação Universidade Federal de Rondônia,
Campus de Ji-Paraná, como parte dos
requisitos para obtenção do título de Bacharel
em Engenharia Ambiental.
Orientadora: Profa. Dra. Renata Gonçalves Aguiar
Co-orientador: Dr. Leonardo José Gonçalves Aguiar
Ji-Paraná
2016
DEDICATÓRIA
Dedico esse trabalho aos meus pais Isaura Gonçalves da Fonseca e Elimarcio
Antonucci, pelo amor incondicional, apoio, incentivo e conselhos e à minha avó Maria
Assunção da Fonseca pelo amor, carinho e por sempre me acalentar com suas palavras
valiosas que me trouxeram conforto nas horas que precisei de força para seguir.
AGRADECIMENTOS
Agradeço à minha avó Miralva de Sousa e a bisavó Querubina dos Santos que
mesmo distantes sempre me incentivaram, cuidaram e amaram da minha infância até hoje. À
meu avó Nilo de Sousa (in memorian) que foi embora muito cedo, mas que por várias vezes
senti sua presença e apoio. Às minhas tias Solange e Lurdes que me incentiveram a cursar a
graduação, me auxiliando em todos os momentos. Ao meu tio Juarez por um dos conselhos
mais importantes dessa fase para que eu não desisitisse do meu sonho e que a cada dia que
passasse mais perto estaria. Ao meu tio Junior, Gedir, Mauro e Edilson e as minhas tias Rita,
Francisca, Luzineide por sempre se preocuparem comigo. Aos meus irmãos Gabrielli
Antonucci, Tharlles Carvalho Antonucci e Isabelly de Souza Antonucci pela amizade,
companheirismo e amor, em especial a minha pequena caçulinha que nasceu durante a
graduação alegrando os meus dias, sendo o maior presente que a minha madrasta Sandra
Andrea poderia me dar. Aos meus padrinhos Érica Cayres e Rooger Taylor por estarem ao
meu lado desde sempre me inspirando com seus exemplos de superação e me mostrando que
para vencermos os obstáculos basta seguirmos com foco e objetivo de evoluir. Aos meus
primos Éder Abidoral Fonseca de Araújo e Cláudia Severino Araújo por me auxiliarem a me
adaptar a Ji-Paraná no ínicio da graduação e pelos momentos de lazer e cumplicidade, além de
me darem como presente o Arthur. As minhas primas que em nossos encontros são sempre
muito amorosas e atenciosas Cinthia, Karine, Kamila, Talita, Nataly, Fonseca e aos presentes
que me deram os priminhos Yasmin, Valentina, Kaio, Benjamin, Mateus, Maria Luiza,
Antoni, Eloá e Bruna. Ao meu primo amigo Guilherme Felício pela nossa amizade e convívio.
A minha orientadora Renata Gonçalves Aguiar pela dedicação, paciência e por
sempre apoiar minhas ideias e mudanças de última hora, por oferecer não somente a
orientação acadêmica como à sua amizade, carinho, convivência com sua família (Gabriel e
Natália) e conselhos primorosos sobre todos os âmbitos da vida.
Aos meus orientadores de monitoria os professores Beatriz Machado Gomes e
Robson Alves de Oliveira e à professora Nara Luísa Reis de Andrade que me acompanham
desde o ínicio da graduação que me incentivaram, corrigiram, orientaram com muita
dedicação e carinho oferencendo também sua amizade.
Aos professores do Departamento de Engenharia Ambiental pelos conhecimentos
passados, experiências e exemplos, em especial às professoras Margarita Maria Dueñas
Orozco e Elisabete Lourdes Nascimento pelo carinho e preocupação comigo tanto dentro
como fora de sala, jamais me esquecerei das sábias palavras que me foram dirigidas.
Ao meu co-orientador Leonardo José Gonçalves Aguiar e ao professor Alberto
Dresch Webler pelos ensinamentos, auxílio e esclarescimento de dúvidas sempre que
necessitei.
A todos os professores da escola que passaram por minha vida e que deixaram
marcas de sabedoria que jamais esquecerei, citarei alguns que ficaram em minha memória,
professoras Ivanilde, Rozilene, Marinete, Rosângela, Rozinete, Valquíria, Shirley, Márcia,
Suzete (in memorian), Isaura (mamãe), Júlia (in memorian), Delma, Érica (madrinha) e Kirly
e aos professores Givaldo, Miguel, Bruno, Otoniel, Fernando e Antônio.
As minhas “chicletes” de desde o ínicio da graduação Tonha (Naara Ferreira
Carvalho de Souza) e Cráudia (Cláudia Côrrea dos Santos) e ao meu companheirinho de
viagens filosóficas Lucas Joahay de Lucena Ferreira, sou muito grata à vocês por nunca
desistirem de mim nos momentos dificeis, pela amizade, por sempre me oferecerem diversão
mesmo em situações corriqueiras da universidade e por entenderem as minhas loucuras, terão
sempre um lugar especial no meu coração.
Aos meus vizinhos de quando morei sozinha, minha Zequinha 1 (Camila Sousa de
Oliveira), seu agora esposo, Gabriel Nascimento Nogueira e Zequinha 2 (Taismara França)
pelos momentos de diversão, de conversas até tarde, de finais de semana, dos passeios ao
supermercado e pelo companheirismo e amizade que me ofereceram até hoje, irei levar vocês
no meu coração aonde eu for.
Aos meus companheiros do LBA e amigos, Camila Bermond Ruezzene, Luís Sonsin,
Jonatas Schweigert, Wanderson Lopes (Miguinho) e Dione Ventura pelas conversas,
momentos alegres e por tornarem o campo muito mais divertido e agradável. Agradeço em
especial ao meu amigo do coração Gutieres Camatta Barbino vulgo Coisinha, pela lealdade,
por me tolerar nas “bads”, pelos momentos de diversão e por ser o meu Robin fiel. Ao meu
amigo Moisés Oliveira que saiu do LBA em 2014 deixando saudades, mas que sempre
considerarei. Agradeço aos demais integrantes do LBA que direta ou indiretamente
contribuiram para o meu aprendizado como profissional e como pessoa. À recepção do grupo
de Manaus quando fui visita-los, sendo muito bem recebida pela Marta Sá e Thiago Xavier,
pela ajuda fornecida posteriormente pela Marta em relação as minhas dúvidas com os dados
de fluxos. Para mim foi uma experiência incrível ter tido a oportunidade de participar do
grupo LBA, trabalhar com os dados, ir aos campos dentre outras atividades, pelo trabalho e o
objetivo do programa, pois, vejo a importância que as pesquisas têm em denotar a importância
de preservar um local que tanto amo que é a floresta.
Agradeço à equipe do ICMBio que forneceu apoio para a realização dessa pesquisa
na Rebio Jaru. Aos barqueiros Peixinho, João e Nonato.
Agradeço à todas as pessoas que passaram por minha vida e que contribuiram para o
meu crescimento pessoal e profissional.
RESUMO
A Floresta Amazônia tem grande importância ambiental devido aos serviços que fornece,
como regulação do clima e manutenção dos ciclos biogeoquímicos. No entanto, ainda há
muitas incertezas quanto a sua influência no estoque de dióxido de carbono (CO2) atmosférico
e sua variabilidade perante as mudanças climáticas e aos eventos extremos que vêm ocorrendo
cada vez mais frequentes nos últimos anos. Este estudo tem o objetivo de quantificar as
variações do perfil vertical da concentração nos anos e a variabilidade horária dos fluxos de
CO2 numa floresta tropical úmida na Amazônia Ocidental. A área de estudo está localizada na
Reserva Biológica do Jaru, no estado de Rondônia. A vegetação é composta por Floresta
Ombrófila Aberta. Os dados analisados foram obtidos por meio de sensores instalados em
uma torre pertencente ao Programa de Grande Escala da Biosfera-Atmosfera (LBA), sendo
esses o perfil da concentração de CO2 (alturas 2, 12, 22, 32/34, 50 e 62 m), a temperatura do
solo (profundidade de 2, 5 e 10 cm) para os anos de 2010, 2015 e 2016 e os fluxos de CO2
(63,5 m, sistema eddy correlation) para o ano de 2015 devido às falhas nos dados. Analisando
o perfil de concentração de CO2, observou-se uma diminuição da concentração de CO2 à
medida que se afasta da superfície do solo. Os menores valores do perfil da concentração de
CO2 foram obtidos no período seco no ano de 2010, no período seco-úmido no ano de 2015, e
no período úmido em 2016, variando da menor para a maior altura de 399,18 [397,87; 400,42]
ppm a 372,76 [371,88; 373,66] ppm, 479 [477,44; 480,56] ppm a 439,11 [437,86; 440,24]
ppm e 469,22 [467,84; 470,54] ppm a 430,52 [429,50; 431,50] ppm, respectivamente. O fluxo
de CO2 no período noturno e diurno apresentou valores médios de 3 e -12 µmol m-2
s-1
,
respectivamente, destacando que a floresta absorveu mais CO2 do que liberou no período
analisado, outubro a dezembro de 2015, fato que corrobora a importância da floresta como
sumidouro do carbono atmosférico. Relacionando o acúmulo de CO2 abaixo do dossel à
temperatura do solo encontrou-se correlação altamente significativa e negativa a 5 cm de
profundidade com -0,276 para 2010, -0,396 para 2015, -0,189 para 2016, respectivamente,
assim pode-se inferir que o acúmulo de CO2 ocorra em resposta à diminuição da temperatura
do solo e consequentemente devido a redução na metabolização do CO2 pelas plantas nesse
período e aumento da respiração do solo. De forma geral, observou-se que há um aumento
significativo na concentração de CO2 do ano de 2010 em relação a 2015 e 2016, o que indica
que as quantidades de CO2 na atmosfera estão aumentando de forma acelerada, sendo as
possíveis causas as mudanças na cobertura e uso da terra, por meio de queimadas e
desmatamento, indicando que a floresta não atua ativamente como sumidouro em condições
de baixa disponibilidade hídrica, não neutralizando os crescentes níveis de CO2 atmosférico,
principalmente em anos de eventos extremos, que no cenário atual tem-se tornado mais
frequentes devido às atividades antrópicas.
Palavras-chave: dióxido de carbono, Floresta Amazônica, eddy correlation, temperatura do
solo.
ABSTRACT
VERTICAL PROFILE OF CO2 CONCENTRATION AND CARBON FLUXS IN A
FOREST AREA IN THE WESTERN AMAZON
The Amazon Forest has great environmental importance due to the services it provides, such
as climate regulation and maintenance of biogeochemical cycles. However, there are still
many uncertainties about its influence on the stock of atmospheric CO2 and its variability in
the front of climatic changes and the extreme events that have been occurring more and more
frequently in recent years. This study aims to quantify the variations of the vertical profile of
the concentration in the years and the hourly variability of CO2 fluxs in a tropical rainforest in
the Western Amazon. The study area is located in Jaru Biological Reserve in the state of
Rondonia. The vegetation consists of Forest Open Rain.Data were obtained through a tower
belonging to the Large Scale Biosphere-Atmosphere (LBA), which are the profile of the
concentration of CO2 (2, 12, 22, 32/34, 50 and 62 m), the soil temperature (depth of 2, 5 and
10 cm) for the years 2010, 2015 and 2016 and CO2 fluxs (63.5 m eddy correlation system) for
the year 2015 due to data failures. Analyzing the profile of CO2 concentration in the years
2010, 2015 and 2016, there was a decrease in concentration of CO2 as it moves away from the
ground surface. The lowest values of the profile of CO2 concentration were obtained in the
dry season in 2010, in the dry-wet period in 2015, and in the wet season in 2016, ranging from
the lowest to the highest height of 399.18 [397.87; 400.42] ppm 372.76 [371.88; 373.66] ppm,
479 [477.44; 480.56] ppm 439.11 [437.86; 440,24] ppm and 469.22 [467.84; 470.54] ppm
430.52 [429.50; 431.50] ppm, respectively. The CO2 flux in the nocturnal and diurnal
presented values of 3 and -12 and m-2
s-1
, respectively, noting that forest absorbed more CO2
than released in the analyzed period, October to December 2015, a fact that confirms the
importance of forests as a sink of atmospheric carbon. Relating the CO2 accumulation below
the canopy to the soil temperature was found a highly significant and negative correlation at 5
cm depth with -0.276 for 2010, -0.396 for 2015, -0.189 for 2016, respectively, so it can be
inferred that the accumulation of CO2 occurs in response to the decrease in soil temperature
and consequently due to the reduction in CO2 metabolization by the plants in this period and
increased soil respiration. Overall, it was noted that there is a significant increase in CO2
concentration in 2010 compared to 2015 and 2016, which indicates that the amount of CO2 in
the atmosphere is increasing at an accelerated rate, with possible causes being the changes in
coverage and use of land by means of burning and deforestation, indicating that the forest
does not actively act as a sink in conditions of low water availability, not neutralizing the
increasing levels of atmospheric CO2, especially in years of extreme events, which in the
current scenario has become more frequent due to anthropogenic activities.
Keywords: carbon dioxide, Amazon, eddy correlation, soil temperature.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Ciclo do carbono............................................................................................. 23
Figura 2 - Localização da Reserva Biológica do Jaru..................................................... 24
Figura 3 - Esquema de localização dos instrumentos instalados na torre experimental
na Rebio Jaru para coletar dados do perfil vertical da concentração de CO2.
Coletor de ar (a), controlador de amostragem do ar nos diferentes níveis da
torre (b), analisador de gás por caminho fechamento
(c)......................................................... 26
Figura 4 - Anemômetro sônico tridimensional (a) e analisador de gás por
infravermelho de caminho aberto (b) instalados a 63,4 m de altura.............. 27
Figura 5 - Aproveitamento dos dados de fluxo de CO2 para o período seco-úmido no
ano de 2015, Rebio Jaru................................................................................. 32
Figura 6 - Distribuição das médias de concentração no perfil de CO2 em: (a) período
úmido-seco no ciclo diurno, (b) período úmido-seco no ciclo noturno, (c)
período seco no ciclo diurno, (d) período seco no ciclo noturno, (e) período
úmido-seco no ciclo diurno e (f) período úmido-seco no ciclo noturno, ano
de 2010........................................................................................................... 46
Figura 7 - Distribuição das médias de concentração no perfil de CO2 em: (a) período
seco no ciclo diurno, (b) período seco no ciclo noturno, (c) período seco-
úmido no ciclo diurno e (d) período seco-úmid no ciclo noturno, ano de
2015................................................................................................................
47
Figura 8 - Distribuição das médias de concentração no perfil de CO2 em: (a) período
úmido no ciclo diurno, (b) período úmido no ciclo noturno, (c) período
úmido-seco no ciclo diurno, (d) período úmido-seco no ciclo noturno, (e)
período seco no ciclo diurno e (f) período seco no ciclo noturno, ano de
2016................................................................................................................
48
Figura 9 - Variação horária do perfil da concentração de CO2 no ano de 2010, Rebio
Jaru................................................................................................................. 52
Figura 10 - Variação horária do perfil da concentração de CO2 no ano de 2015, Rebio
Jaru................................................................................................................. 52
Figura 11 - Variação horária do perfil da concentração de CO2 no ano de 2016, Rebio
Jaru................................................................................................................. 53
Figura 12 - Variação horária da temperatura do solo no ano de 2010, Rebio 54
Jaru.................................................................................................................
Figura 13 - Variação horária da temperatura do solo no ano de 2015, Rebio
Jaru................................................................................................................. 54
Figura 14 - Variação horária da temperatura do solo no ano de 2016, Rebio
Jaru................................................................................................................. 55
Figura 15 - Fluxos de CO2 para o período seco-úmido no ano de 2015, Rebio Jaru........ 59
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Limites utilizados na filtragem dos dados....................................................... 29
Tabela 2 - Aproveitamento dos dados de perfil de CO2 (%) no ano de 2010................. 30
Tabela 3 - Aproveitamento dos dados de perfil de CO2 (%) no ano de 2015................. 30
Tabela 4 - Aproveitamento dos dados de perfil de CO2 (%) no ano de 2016................. 31
Tabela 5 - Aproveitamento dos dados de temperatura do solo (%) no ano de 2010....... 33
Tabela 6 - Aproveitamento dos dados de temperatura do solo (%) no ano de 2015....... 33
Tabela 7 - Aproveitamento dos dados de temperatura do solo (%) no ano de 2016....... 33
Tabela 8 - Análise exploratória do perfil da concentração de CO2 (ppm) com IC de
95%, por período, no ano de 2010, Rebio Jaru..............................................
34
Tabela 9 - Análise exploratória do perfil da concentração de CO2 (ppm) com IC de
95%, por período, no ano de 2015, Rebio Jaru.............................................. 36
Tabela 10 - Análise exploratória do perfil da concentração de CO2 (ppm) com IC de
95%, por período, no ano de 2016, Rebio Jaru.............................................. 38
Tabela 11 - Análise exploratória dos fluxos de CO2 (µmol m-2
s-1
) da Rebio Jaru,
período seco-úmido no ano de 2015............................................................... 40
Tabela 12 - Análise exploratória da temperatura do solo (oC) com IC de 95%, por
período, no ano de 2010, Rebio Jaru.............................................................. 42
Tabela 13 - Análise exploratória da temperatura do solo (oC) com IC de 95%, por
período, no ano de 2015, Rebio Jaru.............................................................. 43
Tabela 14 - Análise exploratória da temperatura do solo (oC) com IC de 95%, por
período, no ano de 2016, Rebio Jaru............................................................. 44
Tabela 15 - Médias do perfil da concentração de CO2 (ppm) com IC de 95% por
período no ano e ciclo diurno e noturno para o ano de 2010, Rebio
Jaru................................................................................................................. 49
Tabela 16 - Médias do perfil da concentração de CO2 (ppm) com IC de 95% por
período no ano e ciclo diurno e noturno para o ano de 2015, Rebio
Jaru................................................................................................................. 50
Tabela 17 - Médias do perfil da concentração de CO2 (ppm) com IC de 95% por
período no ano e ciclo diurno e noturno para o ano de 2016, Rebio
Jaru................................................................................................................. 50
Tabela 18 - Comparação das médias do perfil da concentração de CO2 (ppm) para o
período seco nos anos de 2010, 2015 e 2016, Rebio Jaru.............................. 57
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO................................................................................................................. 17
1 REFERENCIAL TEÓRICO............................................................................ 19
1.1 A FLORESTA AMAZÔNICA......................................................................... 19
1.1.2 Mudanças Climáticas na Amazônia.......................................................... 20
1.2 O CICLO DO CARBONO................................................................................ 22
2 MATERIAL E MÉTODOS.............................................................................. 24
2.2 DESCRIÇÃO DOS INSTRUMENTOS E MÉTODOS................................. 25
2.2.1 Perfil da Concentração de CO2......................................................................... 25
2.2.2 Fluxos de CO2..................................................................................................... 27
2.2.3 Temperatura do Solo......................................................................................... 28
2.3 ANÁLISE DOS DADOS................................................................................... 28
2.3.1 Filtragem dos Dados.......................................................................................... 28
2.3.2 Estatística............................................................................................................ 29
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO....................................................................... 30
3.1 APROVEITAMENTO DOS DADOS.............................................................. 30
3.1.1 Perfil da Concentração de CO2........................................................................ 30
3.1.2 Fluxos de CO2..................................................................................................... 31
3.1.3 Temperatura do Solo......................................................................................... 32
3.2 ANÁLISE EXPLORATÓRIA.......................................................................... 34
3.2.1 Perfil da Concentração de CO2........................................................................ 34
3.2.2 Fluxos de CO2..................................................................................................... 39
3.2.3 Temperatura do Solo......................................................................................... 42
3.3 PERFIL DA CONCENTRAÇÃO DE CO2.................................................... 45
3.3.1 Variação na Altura do Dossel e nos Diferentes Períodos do Ano.................. 45
3.3.2 Variação nos Períodos Diurno e Noturno Horária......................................... 49
3.3.3 Temperatura do Solo......................................................................................... 54
3.3.4 Variação Interanual do Perfil de CO2............................................................. 57
3.4 FLUXOS DE CO2.............................................................................................. 58
CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................................................ 60
REFERÊNCIAS................................................................................................................. 62
INTRODUÇÃO
O elemento carbono está presente em todos os compostos orgânicos e em alguns
inorgânicos, sendo a atmosfera o maior reservatório de CO2 com uma concentração de 0,03%
(ROSA et al., 2003). Os organismos fotossintetizadores são os principais responsáveis pela
absorção do CO2 atmosférico, no qual utilizam o vapor d’água e a energia solar para
metabolizá-lo, liberando o gás oxigênio O2, desta forma, toda matéria orgânica quando seca
tem 49% de seu peso composto por carbono (BRAGA et al., 2005) demonstrando a
importância desse elemento para a manutenção da vida.
O ciclo do carbono funciona em equilíbrio, o carbono consumido pelo sistema é
reabsorvido posteriormente, no entanto, com a revolução industrial as emissões aumentaram
de uma forma que o ambiente não consegue reabsorver na mesma velocidade e assim as
concentrações de CO2 que no começo do século XVIII eram de 280 ppm (ARTAXO, 2014a)
passaram a ser de mais de 390 ppm em 2010 (NOBRE; REID; VEIGA, 2012), sendo que o
último registro realizado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) em
março de 2015 apontou uma média mensal da concentração de CO2 atmosférico de 400 ppm.
Contudo, as principais causas do aumento das taxas de CO2 além das emissões
oriundas da queima de combustíveis fósseis, são também as mudanças no uso e ocupação da
terra e o crescimento populacional que emitem vultuosas quantidades de CO2. Malhi, Meir e
Brown (2002), relataram que o deflorestamento das Florestas Tropicais são os contribuintes
para uma emissão de 1,7 Pg C por ano para atmosfera. Em estudo correlato, Rivero (2009)
quantificou que a remoção temporária ou parcial da floresta Amazônica para a sua conversão
em áreas de pastos e agrícolas associadas com a extração seletiva de madeira, emite entre 0,6
e 0,9 (±0,5) Pg C por ano.
Nos últimos anos a devastação da Floresta Amazônica tem sido propalada como uma
das causas das mudanças climáticas, pois provoca intensas modificações nos ciclos
biogeoquímicos. De acordo com Nobre, Sampaio e Salazar (2007, p. 22) ‘‘a Amazônia
18
desempenha um papel importante no ciclo de carbono planetário, e pode ser considerada
como uma região de grande risco do ponto de vista das influências das mudanças climáticas’’.
A floresta sofre restrições nos processos de absorção de CO2 em decorrência da
dinâmica natural dos regimes de chuva na região, haja vista que os períodos de estiagem
acarretam estresse hídrico com consequente fechamento dos estômatos. Ademais, com a
ocorrência dos eventos de El Niño, o processo de escassez hídrica na Região Amazônica é
ainda mais acentuado (GONZALEZ et al., 2013).
Em anos de eventos extremos, a mortalidade de árvores e a redução da
disponibilidade de água são citados como fatores condicionantes de nulidade na absorção de
CO2, no qual a floresta não absorve CO2, prejudicando o ciclo do carbono e a produção de
biomassa florestal (HIGUCHI et al., 2011; MCDOWELL et al., 2011).
Desta forma, o estudo da dinâmica do CO2 é de suma importância para elucidar
questões relacionadas à resposta da floresta em relação às variações climáticas da Região
Amazônica sendo assim, esse estudo teve a finalidade de quantificar as variações do perfil
vertical da concentração nos anos de 2010, 2015 e 2016 e da variabilidade horária dos fluxos
de CO2 nos anos de 2015 em uma floresta tropical úmida na Amazônia Ocidental.
No intuito de alcançar o objetivo supracitado, foram delineados os seguintes
objetivos específicos:
a) analisar a variabilidade do perfil vertical da concentração de CO2 com a altura do
dossel e nos diferentes períodos do ano;
b) determinar o comportamento nos períodos diurno e noturno do perfil vertical da
concentração CO2;
c) relacionar o perfil vertical da concentração de CO2 abaixo do dossel com a
temperatura do solo;
d) analisar a variação interanual do perfil vertical da concentração de CO2;
e) determinar a variação horária dos fluxos de CO2.
Ressalta-se que parte desse trabalho foi desenvolvido no projeto intitulado como:
“Conversão de Florestas Tropicais em Sistemas Pecuários na Amazônia Ocidental e suas
Implicações Climáticas” durante os anos de 2014-2016 pelo Programa de Iniciação Científica
(PIBIC) da Universidade Federal de Rondônia (UNIR) e financiado pelo Conselho Nacional
de Pesquisa e Desenvolvimento Científico (CNPq).
19
1 REFERENCIAL TEÓRICO
1.1 A FLORESTA AMAZÔNICA
A Floresta Amazônica corresponde a 49% do território brasileiro, englobando os
estados do Amazonas, Acre, Amapá, Mato Grosso, Pará, Rondônia, Roraima, Tocantins e
parte do Maranhão, e ocupa ainda oito países vizinhos (INSTITUTO DE PESQUISAS
ECONÔMICA APLICADA – IPEA, 2008), sendo eles: Peru, Colômbia, Venezuela, Equador,
Bolívia, Guiana, Suriname e Guiana Francesa.
Segundo o Instituto Brasileiro de Pesquisas Estatísticas (IBGE, 2016) a Floresta
Amazônica é o maior bioma do Brasil com uma área correspondente a 4,196.943 milhões de
km2. Abriga cerca de 2.500 espécies de árvores (ou 1/3 de toda a madeira tropical do mundo)
e 30 mil espécies de plantas das 100 mil espécies da América do Sul (MINISTÉRIO DO
MEIO AMBIENTE – MMA, 2016).
No Brasil são encontrados dois conjuntos florestais, um campestre e um florestal no
qual o último ocupa uma área de cerca de 60% do territorio nacional, sendo que destas
formações florestais as predominantes na Amazônia são as ombrófilas que têm como
característica a predominância de umidade durante todo o ano, onde há uma subdivisão em
densas e abertas, com árvores de médio e grande porte, e ocorrências de cipós, bromélias e
orquídeas (IBGE, 2004).
A Amazônia é responsável pela estabilidade do clima e sustentabilidade biótica e
abiótica, principalmente, na América do Sul, onde o desmatamento e urbanização acarretam
mudanças no padrão de precipitação, não somente dos ecossistemas amazônicos como
também de outras bacias no sudeste e sul do Brasil (MACHADO; PACHECO, 2010;
NOBRE; SAMPAIO; SALAZAR, 2007).
Neste contexto, vale ressaltar que a Amazônia comporta a maior bacia hidrográfica
do mundo, cobre cerca de 6 milhões de km2 e tem 1.100 afluentes, no qual o principal é o rio
20
Amazonas, que lança cerca de 175 milhões de litros d’água a cada segundo no Oceano
Atlântico (MMA, 2016), sendo responsável por 20% da descarga de água doce do mundo
(HAYHOE et al., 2011).
No entanto, a partir do acesso facilitado pela implantação das estradas, a Amazônia
Legal tornou-se a principal frente de expansão agrícola por meio do desmatamento e das
queimadas, constituindo o chamado “arco do desmatamento”. Além disso, os investimentos
em infraestrutura urbana impulsionados pela Superintendência para o Desenvolvimento da
Amazônia (SUDAM) incentivaram o fluxo migratório criando comunidades urbanas
autônomas (AMARAL; CÂMARA; MONTEIRO, 2010).
A intensificação da agricultura e o crescimento populacional na região até o ano de
2010 resultaram na perda de cerca de 20% da cobertura original da Floresta Amazônica em
território brasileiro (DAVIDSON et al., 2012). Além do mais, Fearnside (2005, 2006) salienta
que com a degradação das florestas há uma perda no fornecimento de água para a atmosfera
através da evapotranspiração, interferindo fortemente na formação de nuvens e acarretando
prejuízos no regime de chuvas.
Lapola et al. (2014) ressaltam que há uma forte relação entre as mudanças do uso da
terra no Brasil para o desenvolvimento, principalmente, da agricultura, através do
desmatamento e queimadas, com as emissões de gases de efeito de estufa e as mudanças
climáticas tanto locais quanto regionais, tendo como exemplos os eventos extremos da seca
em 2005 na Amazônia Ocidental e de 2010 (ano de El Niño) com seca na Amazônia e
inundação no estado do Rio Grande do Sul, acarretando perdas enormes na agricultura do
país. Assim, a degradação da Amazônia tem sido o foco dos problemas ambientais no Brasil
(FEARNSIDE, 2010) e no mundo, devido sua influência nas mudanças climáticas.
1.1.1 Mudanças Climáticas na Amazônia
Nos últimos anos alguns estudos apontam uma forte relação entre a devastação da
Floresta Amazônica, impulsionadas pelo desmatamento e queimadas, ao aumento na
frequência de eventos extremos na região Amazônica, como as secas de 2005 e 2010
(MARENGO et al., 2011a) a e as cheias de 2009, 2012 e 2014 afetando a região do rio
Madeira (DIAS, 2014; MARENGO et al., 2011b; MARENGO et al., 2013).
As primeiras medidas entre a relação da floresta com a chuva e a temperatura,
iniciadas em 1980, encontraram riquezas de processos e inter-relações entre a floresta e a
atmosfera e sensibilidade do equilíbrio climático sobre as pertubações causadas pelas acões
21
antrópicas, no qual o clima na Amazônia não era mais considerado isolado do mundo e sim
sujeito as alterações climáticas de caráter global (ARTAXO et al., 2014b). De forma geral, os
estudos que tratam de eventos extremos climáticos na Amazônia, citam a intensificação dos
eventos El Niño (relacionado à diminuição das descargas dos rios amazônicos) e La Niña
(relacionado ao aumento das descargas dos rios amazônicos) como principais fatores
interferentes na variabilidade interanual da precipitação na região (DIAS, 2014; GLOOR et
al., 2013).
Santos et al. (2013) analisaram os índices de precipitação normalizada (SPI) para a
região Norte do Brasil em estações localizadas na região Norte e constaram que essas sofrem
a influência de La Niña para eventos chuvosos, e de El Niño para eventos secos.
Neste contexto, Gloor et al. (2013) relacionaram as mudanças do uso da terra à uma
tendência de aumento da amplitude das descargas na bacia Amazônica e da ocorrência de
eventos extremos, sendo atribuída como fator determinante da variabilidade interanual na
hidrologia, uma correlação com o aumento da temperatura da superfície do mar, a qual
explicou os quatro mais recentes eventos extremos de seca de 1995, 1998, 2005, 2010.
Marengo et al. (2011a) também relacionaram os eventos de enchentes dos anos de 2009 e
2012 ao aumento da temperatura da superfície do mar.
Na região do “arco do desmatamento”, Rondônia vem se destacando com os
expressivos índices de desmatamento e queimadas. Cardozo et al. (2014) constataram para
osanos de 2005 e 2010as maiores ocorrências de queimadas, totalizando 7,7% e 6,13% da
área total do estado, respectivamente. Os autores relacionaram como causa a abertura e
manutenção de áreas destinadas à agropecuária somadas a facilitação de queimadas em anos
de eventos extremos de seca (CARDOZO et al., 2014b). Corroborando esses resultados, as
secas foram intensas e extensas na região, em 2010 as anomalias de precipitação afetaram
mais de 3 milhões de km2, mais extensa do que a seca de 2005, que atingiu 1,9 milhão de km
2
(LEWIS et al., 2011).
Em situações normais de sazonalidade, a floresta se comporta como um sumidouro
de CO2, absorvendo mais carbono do que liberando, e desta forma, compensa as emissões de
CO2 oriundas do desmatamento e das queimadas na Região Amazônica (MALHI, 2012). No
entanto, quando se intensificam a frequência de eventos extremos, principalmente as secas, a
floresta torna-se emissora de CO2 para a atmosfera, haja vista, a mortalidade das árvores
(ARTAXO et al., 2014b) e as restrições dos processos metabólicos por diminuição da
disponibilidade de água.
22
Ressalta-se que a Amazônia não apresenta grande capacidade de resiliência às
mudanças do uso da terra e climáticas globais que vem ocorrendo, principalmente as que
ocorrem em curto intervalo de tempo (ROCHA; CORREIA; FIALHO et al., 2012). Além dos
fatores descritos por Artaxo et al. (2014b) que tornam a floresta emissora de CO2, Malhi et al.
(2009) através de um modelo, relatam como consequência desse cenário um colapso de perda
total de carbono da biomassa acima e abaixo do solo na floresta de 160 Gt C, no qual passaria
a contribuir, com aproximadamente, 20% do total da retroalimentação terrestre no aumento de
CO2 atmosférico, ao invés de absorvê-lo.
Mediante o exposto, observa-se que as mudanças climáticas estão intrinsecamente
ligadas à degradação da floresta, o aumento das emissões de CO2 em conjunto com a escassez
hídrica promove um aumento da temperatura prejudicando a realização da fotossíntese
(PINTO, 2009). Desta forma, devem ser realizados estudos que busquem entender o ciclo do
carbono em áreas de florestas e sua variabilidade interanual, sazonal e horária, haja vista, que
é um elemento de suma importância presente na composição de todos os organismos vivos, na
composição da biomassa florestal e responsável pelo aquecimento atmosférico ligado a
intensificação do efeito estufa.
1.2 O CICLO DO CARBONO
O carbono está armazenado no planeta em quatro compartimento atmosférico,
aquático, fossilizado, mineralizado e estocado em ecossistemas terrestres na biosfera,
distribuídos entre o solo e a biota (BOINA, 2008). A ciclagem do carbono ocorre em todos os
ecosssitemas através de dois processos químicos básicos que regulam a troca deste elemento
com a atmosfera, que são eles a fotossíntese e a respiração (BRAGA et al., 2005).
Na Amazônia, a fixação do carbono, pelo processo de fotossíntese, ocorre
principalmente pela biomassa florestal e segundo dados do Serviço Florestal Brasileiro
(2012), a maior parcela está na Amazônia, 84,18%, seguido do cerrado, 5,86%. Ometto et al.
(2005) estimaram o estoque de carbono no solo e na biomassa entre diferentes
compartimentos do ecossistema para a Amazônia e encontraram para os solos valores entre
85-100 Mg C ha-1
, acima do solo entre 95-250 Mg C ha-1
e abaixo do solo 100 Mg C ha-1
.
Antes da Revolução Industrial, conforme citado anteriormente, a quantidade de
carbono na atmosfera era estável, no entanto, a concentração de CO2 na atmosfera aumentou
42,9% decorridos dois séculos como fruto da crescente queima de combustíveis fósseis, pelo
desmatamento das florestas e pelas mudanças no uso da terra, causando um desequibílibrio no
23
ciclo do carbono natural como demonstrado na Figura 1, no qual há um acúmulo superior à
taxa de assimilação.
Figura 1 – Ciclo do carbono.
Fonte: FURTADO NETO (2013).
A biomassa florestal de uma madeira seca é de cerca de 50% e fornece informações
importantes para as estimativas da quantidade de CO2 que são liberadas para a atmosfera nos
processos de queima de biomassa (Serviço Florestal Brasileiro, 2013). O desmatamento das
florestas liberam para o ar o CO2 que estava inicialmente armazenado na vegetação, que
comporta cerca de 20 a 100 vezes mais carbono por unidade de área do que as monoculturas.
Desta forma, o desflorestamento tropical pela queima da biomassa, contribui massivamente
para o crescente aumento da concentração de CO2 na atmosfera.
É imprescindível ressaltar que em concentrações normais, longe de ser prejudicial, o
CO2 é fator primordial sob dois pontos de vista: metabolismo das plantas e equilíbrio
climático global, através da regulação da temperatura pelo efeito estufa. No entanto, com o
aumento das concentrações de CO2 ocorre um aumento da temperatura, a qual a comunidade
científica denomina aquecimento global, sendo chave principal para o entendimento dos
processos envolvidos nas mudanças climáticas globais (PACHECO; HELENE, 1990).
24
2 MATERIAL E MÉTODOS
A área em estudo é composta por floresta tropical úmida onde desde 1999 está
instalada uma torre micrometereológica pertencente ao Programa de Grande Escala da
Biosfera-Atmosfera na Amazônia (Programa LBA), de 62 m.
A Reserva Biológica do Jaru (Rebio Jaru) foi criada através do Decreto Federal n.
83.716, de 11 de julho de 1979 (BRASIL, 1979), sendo uma área de proteção integral que
atualmente está sob a tutela do Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade
(ICMBio).
A vegetação da Rebio Jaru é composta por uma área de floresta tropical úmida e
30,30% de sua área está no município de Ji-Paraná (VIEIRA, 2013), a Rebio Jaru sobrepõe
em menor proporção outros municípios como Machadinho D’Oeste e Vale do Anari
(FIGURA 2). A torre pertecente ao Programa LBA situa-se nas coordenadas 10°11’11,4’’S;
61°52’29,9”W.
Figura 2 – Localização da Reserva Biológica do Jaru.
25
A Rebio Jaru tem uma área de 347.000 ha (calculada através da versão experimental
do Arc Gis 10.4) com vegetação predominante de Floresta Ombrófila Aberta (CULF et al.,
1997), a qual pode ser também definida como sazonalmente seca ou semidecidual (COSTA et
al., 2010; ROCHA et al., 2009), com índice de área foliar de 4 m2 m
-2 (CULF et al., 1997). As
árvores possuem uma altura média de 30 m com um sub-bosque composto por palmeiras
pequenas e árvores emergentes que chegam a atingir 45 m (RUMMEL et al., 2002).
O solo recebeu duas classificações: Latossolo Vermelho Amarelo e Argissolo
Vermelho Amarelo (BALLESTER et al., 2012), no qual o último é conhecido também como
Podzólico Vermelho Amarelo (HODNETT et al., 1996). Carreira (2014) encontrou para a
Rebio Jaru classes texturais do solo variando entre franco, areia-franca e franco-arenosa e
porosidade total do solo na camada mais superficial variando de 1,39 ± 0,09 g cm-3
a
1,54 ± 0,07 g cm-3
.
A precipitação média anual na Rebio Jaru é de 1.989,65 mm (OLIVEIRA, M., 2014),
a evapotranspiração foi estimada por Costa et al. (2010) em 3,86 mm d-1
na estação chuvosa e
em 3,27 mm d-1
na estação seca, a temperatura foi estimada por GOMES (2011) em
24,75±0,33ºC para a estação chuvosa e de e 26,2±0,46ºC para a estação seca.
2.2 DESCRIÇÃO DOS INSTRUMENTOS E MÉTODOS
Os dados de perfil de concentração de CO2 utilizados neste estudo são referentes aos
anos de 2010, 2015 e 2016, sendo essas as séries mais recentes disponíveis no banco de dados
para essa variável, assim os dados de temperatura do solo foram utilizados para os mesmo
anos visando correlacioná-los com os dados de perfil de concentração de CO2 e os dados de
fluxos de CO2 referente somente ao período seco-úmido de 2015 em decorrência de falhas na
série dessa variável. Ressalta-se que o ano de 2010 foi um ano em que ocorreu
concomitantemente o evento El Niño e uma seca extrema, embora o ano de 2015 e 2016 tenha
sido afetado pelo evento de El Niño não houve incidência de seca acentuada.
2.2.1 Perfil da Concentração de CO2
Os dados de concentração de CO2 foram obtidos através de seis coletores de ar
(FIGURA 3a) instalados a: 2, 12, 22, 32/34, 50 e 62 m (vale ressaltar que no ano de 2015
houve uma alteração na altura de 32 m para 34 m). A coleta de ar foi realizada por meio de
uma amostragem em ciclo, iniciando a 2 m onde é feita por 5 min e sucessivamente até
26
alcançar o nível de amostragem a 62 m, a amostragem dos seis níveis por 5 min totaliza o
ciclo completo de 30 min.
Figura 3 – Esquema de localização dos instrumentos instalados na torre experimental na Rebio Jaru
para coletar dados do perfil vertical da concentração de CO2. Coletor de ar (a), controlador de
amostragem do ar nos diferentes níveis da torre (b), analisador de gás por caminho fechamento (c).
Os dados do perfil da concentração de CO2 foram medidos pelo analisador de gás de
caminho fechado (Modelo LI-840A, inc. LI-COR, Nebraska, USA), instalado a 9 metros de
altura (FIGURA 3c). Durante as coletas a luz do painel de controle acoplado ao sensor ficava
vermelho indicando qual nível estava sendo medido naquele instante (FIGURA 3b).
No ano de 2010, o armazenamento dos dados brutos foi realizado através de uma
conexão a um sistema de aquisição de dados (Datalogger CR10X, Campbell Scientific
Instrument, Utah, USA) programado para realizar as leituras dos dados e armazenar a cada 10
minutos.
Com a manutenção da torre micrometeorológica em 2015, o armazenamento dos
dados brutos passou a ser realizado no cartão de memória do Datalogger CR1000 (Campbell
Scientific Instrument, Utah, USA) e a coleta foi realizada quinzenalmente através da troca do
12 metros
62 metros
22 metros
32/34 metros
50 metros
2 metros
9 metros
a
b
c
27
referido cartão. Após a coleta dos dados brutos foi realizada a transformação dos dados pela
ferramenta Card Convert através do programa Loggernet 4.4.2 (programa livre) desenvolvido
pela Campbell Scientific Instrument.
2.2.2 Fluxos de CO2
As medidas dos fluxos de CO2 foram determinadas pelo método de covariância de
vórtices turbulentos com o emprego de um sistema de medidas de alta frequência dos fluxos
de superfície instalados à 63,5 m de altura, composto por um analisador de gás por
infravermelho de caminho aberto (Modelo Li-7500, IRGA, inc. LI-COR, USA) que mede as
concentrações de CO2 (FIGURA 4a) e um anemômetro sônico tridimensional (Modelo
CSAT3, inc. Campbell Scientific Instrument, Utah, USA), que mede as três componentes da
velocidade do vento e a temperatura do ar (FIGURA 4b).
Figura 4 – Anemômetro sônico tridimensional (a) e analisador de gás por infravermelho de caminho
aberto (b) instalados a 63,4 m de altura.
a
b
28
A leitura dos dados de fluxos de CO2 foi realizada com uma frequência de 10 Hz e os
dados brutos foram armazenados a cada 30 min no cartão de memória do Datalogger CR1000
(Campbell Scientific Instrument, Utah, USA) e a coleta foi realizada quinzenalmente através
da troca de cartão de memória. Os dados brutos foram transformados pela ferramenta Card
Convert através do programa Loggernet 4.4.2 desenvolvido pela Campbell Scientific
Instrument e os fluxos turbulentos calculados através do programa Eddy Pro 6.2.0
desenvolvido pela LI-COR, ambos os programas são livres.
2.2.3 Temperatura do Solo
Os dados de temperatura do solo foram obtidos pelo sensor Soil Thermometers
(Modelo MCM101, IMAG-DLO), a três níveis de profundidade do solo, a 2 cm, 5 cm e a 10
cm. O armazenamento dos dados ocorreu através do Datalogger CR10X, ano de 2010, e no
Datalloger CR1000 nos anos de 2015 e 2016, sendo coletados através de um cartão de
memória com medidas realizadas a cada 10 min.
2.3 ANÁLISE DOS DADOS
Na Região Amazônica existe uma expressiva sazonalidade no clima, que mesmo em
regiões com distinção geográfica é possível observar um período com chuvas intensas e um
com chuvas escassas. As chuvas são abundantes de janeiro a março, denominado período
úmido, e escassas nos meses de julho a setembro, denominado período seco (WEBLER,
2013). Dessa forma, os demais meses são tidos como de transição entre um regime e outro,
sendo abril a junho o período úmido-seco e os meses de outubro a dezembro, período seco-
úmido.
Foram observadas variações no decorrer do dia na floresta na concentração de
carbono, e visando compreendê-las da melhor forma, as análises foram definidas em ciclos
diurno, das 6 às 18 horas e noturno, das 18 às 6 horas (TANNUS, 2004).
2.3.1 Filtragem dos dados
Após as coletas foram realizadas análise dos dados com o intuito de retirar dados
errôneos oriundos de falhas durante a medição, processamento e armazenamento dos dados.
Os limites utilizados na filtragem dos dados estão apresentados na Tabela 1.
29
Tabela 1 – Limites utilizados na filtragem dos dados
Variáveis Meteorológicas Limite Inferior Limite Superior Unidade de Medida
Perfil de CO2 300 700 ppm
Fluxos de CO2 -50 100 µmol m-2
s-1
Temperatura do Solo 15 40 oC
Tanto os dados de baixa frequência, perfil de CO2 e temperatura do solo, quanto os
dados de alta frequência, fluxos de CO2, passaram por um controle de qualidade no
laboratório do LBA, onde foram salvos em planilhas no intuito de verificar os limites e
identificar os dados que não correspondiam ao comportamento padrão das variáveis
meteorológicas (AGUIAR, 2013).
2.3.2 Estatística
Visando avaliar os dados micrometeorológicos foram realizadas análises estatísticas
descritiva e inferencial, com o intuito de observar características dos dados como: valores
médios, erro padrão, variâncias e os intervalos de confiança (IC) ao nível de significância (α)
de 0,05.
Posteriormente, verificou-se o pressuposto da normalidade, pelo teste Kolmogorov-
Smirnov e para os dados que não apresentaram normalidade, prosseguiu-se a análise dos
dados não paramétricos, optando-se por usar o método bootstrap com 1.000 reamostragens,
visando encontrar o IC das médias.
Os dados foram submetidos ao teste de hipótese entre médias, com a finalidade de
avaliar a diferença entre os dados amostrados. Os dados não atenderam ao pressuposto de
normalidade então foi usado o teste estatístico não paramétrico de Wilcoxon para amostras
independentes. Na correlação dos dados foi utilizado o método não-paramétrico de Spearman.
Para as análises estatísticas dos dados foram utilizados os programas Excel 2010 elaborado
pela Microsoft e o Minitab 17.
30
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 APROVEITAMENTO DOS DADOS
3.1.1 Perfil da Concentração de CO2
Os dados de perfil da concentração de CO2 no ano de 2010 são apresentados na
Tabela 2, onde é possível observar aproveitamento superior a 99% para o período seco. O
período úmido de 2010 não apresentou aproveitamento, fato que também ocorreu no período
úmido e úmido-seco no ano de 2015. Tal resultado pode ser atribuído à falta de manutenção
da torre, que desde 2010 estava com problemas que persistiram até setembro de 2015, quando
a torre passou por uma manutenção.
Tabela 2 – Aproveitamento dos dados de perfil de CO2 (%) no ano de 2010
Período 2 m 12 m 22 m 32 m 50 m 62 m
Úmido 0 0 0 0 0 0
Úmido-seco 61,74 61,49 61,52 61,52 61,56 61,52
Seco 98,86 99,75 99,75 99,75 99,75 99,75
Seco-úmido 62,18 62,09 62,09 62,14 62,05 62,04
O ano de 2015 (TABELA 3) apresentou aproveitamento mínimo para o período seco,
sendo explicado devido o sensor ter sido instalado no último mês do período, setembro. No
período seguinte, seco-úmido, observa-se um aumento no aproveitamento dos dados o que
reflete resultados positivos do funcionamento do sensor LI-840A.
Tabela 3 – Aproveitamento dos dados de perfil de CO2 (%) no ano de 2015
Período 2 m 12 m 22 m 34 m 50 m 62 m
Úmido 0 0 0 0 0 0
Úmido-seco
0 0 0 0 0 0
Seco 15,80 15,80 15,80 15,80 15,80 15,80
Seco-úmido 97,92 97,94 97,94 97,94 97,94 97,94
O aproveitamento dos dados de 2016 foi superior a 90% nos períodos úmido e de
transição úmido-seco (TABELA 4), apresentando-se um comportamento inesperado, visto
que nos períodos com maior incidência de precipitação ocorre maiores dificuldades para
31
realizar-se as coletas dos dados e até mesmo maior incidência de erros nos dados devido a
umidade elevada. O período seco abrangeu somente até o mês de agosto, justificando a
proporção do aproveitamento.
Tabela 4 – Aproveitamento dos dados de perfil de CO2 (%) no ano de 2016
Período 2 m 12 m 22 m 34 m 50 m 62 m
Úmido 99,10 99,10 99,10 99,10 99,10 99,10
Úmido-seco 93,82 93,91 93,91 93,91 93,91 93,91
Seco 62,59 62,59 62,59 62,59 62,59 62,59
Seco-úmido 0 0 0 0 0 0
Em comparação aos anos de 2010 e 2015, o ano de 2016 apresentou maior
aproveitamento (excetuando o período seco que abrangeu somente os meses de julho e
agosto) refletindo os resultados da manutenção periódica da torre. As coletas foram realizadas
quinzenalmente por uma equipe que verificava a integridade dos sensores, bem como
realizava a leitura dos dados em tempo real. Esses procedimentos são de suma importância
para que sejam minimizadas as perdas de dados que são decorrentes de erros na leitura,
armazenamento, presença de insetos e danos nos sensores.
3.1.2 Fluxos de CO2
Os dados de fluxo de CO2 obtidos para o ano de 2015 apresentados na Figura 5,
contam somente com o período seco-úmido, com um aproveitamento de 61,1%. Essas lacunas
na série temporal desses dados são atribuídas, essencialmente, à instabilidade no sistema de
energia e armazenamento acarreta a perda de longos períodos de dados, além de períodos
destinados à manutenção da torre que porventura geram as falhas (DIAZ, 2014).
32
Figura 5 – Aproveitamento dos dados de fluxo de CO2 para o período seco-úmido no ano de 2015,
Rebio Jaru.
Nota: AP – aproveitamento.
Segundo Baldocchi (2003), falhas nos dados são inevitáveis quando são construídos
registros de dados em longo prazo e para os dados de fluxos medidos pelo método de
covariância de vórtices turbulentos, o índice de rejeição dos dados no período de um ano é de
35% (FALGE et al., 2001).
3.1.3 Temperatura do Solo
O aproveitamento da temperatura do solo foi maior para o período seco no ano 2010
(TABELA 5) com 99,83%. A ausência de dados no período úmido pode ser explicada devido
à dificuldade para realizar a manutenção da torre em períodos onde ocorre a inundação da
trilha de acesso e precariedade das estradas.
33
Tabela 5 – Aproveitamento dos dados de temperatura do solo (%) no ano de 2010
Período 2 cm 5 cm 10 cm
Úmido 0 0 0
Úmido-seco 61,66 61,66 61,66
Seco 99,83 99,83 99,83
Seco-úmido 67,72 67,72 67,72
Enquanto que para o ano de 2015, apresentado na Tabela 6, o aproveitamento no
período seco foi menor, devido às medições só se iniciarem neste ano em meados do mês de
setembro, representando somente o fim do período seco.
Tabela 6 – Aproveitamento dos dados de temperatura do solo (%) no ano de 2015
Período 2 cm 5 cm 10 cm
Úmido 0 0 0
Úmido-seco 0 0 0
Seco 21,12 21,12 21,12
Seco-úmido 99,99 99,99 99,99
O ano de 2016 é exemplificado na Tabela 7, onde ocorreu o aproveitamento máximo
nos primeiros dois períodos, sendo que o período seco corresponde somente a uma parte do
mês de agosto, pois a partir desse período havia se iniciado as análises dos dados desse
estudo, inviabilizando a análise de dados coletados posteriormente.
Tabela 7 – Aproveitamento dos dados de temperatura do solo (%) no ano de 2016
Período 2 cm 5 cm 10 cm
Úmido 100 100 100
Úmido-seco 100 100 100
Seco 63,50 63,50 63,50
Seco-úmido 0 0 0
Deste modo, os dados de temperatura do solo apresentaram aproveitamento
satisfatório superior a 90% para os períodos analisados neste estudo, sendo relatado esse
mesmo resultado por Carreira (2014) na Rebio Jaru no ano de 2008.
34
3.2 ANÁLISE EXPLORATÓRIA
3.2.1 Perfil da Concentração de CO2
A estatística dos dados de perfil de CO2 representadas conforme os anos, os períodos
e as alturas consta nas Tabelas 8, 9 e 10.
Tabela 8 – Análise exploratória do perfil da concentração de CO2 (ppm) com IC de 95%, por período,
no ano de 2010, Rebio Jaru
2010
Período �̅� IC Erro Padrão n
2 metros
Úmido *** *** *** 0
Úmido-seco 405,49 [403,34; 407,57] 1,08 2697
Seco 399,18 [397,87; 400,42] 0,64 4410
Seco-úmido 417,05 [414,82; 419,33] 1,19 2746
12 metros
Úmido *** *** *** 0
Úmido-seco 396,92 [394,72; 398,90] 1,10 2686
Seco 393,01 [391,66; 394,27] 0,65 4405
Seco-úmido 405,33 [402,96; 407,60] 1,18 2742
22 metros
Úmido *** *** *** 0
Úmido-seco 394,52 [392,42; 396,49] 1,08 2687
Seco 390,76 [389,43; 392,02] 0,64 4405
Seco-úmido 399,37 [397,07; 401,61] 1,13 2742
32 metros
Úmido *** *** *** 0
Úmido-seco 385,75 [383,84; 387,47] 0,95 2687
Seco 382,09 [381,02; 383,24] 0,55 4405
Seco-úmido 388,57 [386,88; 390,36] 0,92 2744
(continua)
35
(conclusão)
Período �̅� IC Erro Padrão n
50 metros
Úmido *** *** *** 0
Úmido-seco 378,33 [376,71; 379,91] 0,86 2689
Seco 376,58 [375,60; 377,61] 0,50 4405
Seco-úmido 380,95 [379,42; 382,51] 0,78 2740
62 metros
Úmido *** *** *** 0
Úmido-seco 374,06 [372,50; 375,58] 0,78 2687
Seco 372,76 [371,88; 373,66] 0,45 4405
Seco-úmido 376,39 [375,09; 377,74] 0,70 2739
Notas: �̅� - média; todo valor entre [ ] corresponde a um intervalo de confiança (IC) de 95% utilizando
reamostragem bootstrap com 1.000 repetições; n – quantidade de dados amostrados; *** - ausência de dados.
No ano de 2010, o período seco apresentou menores valores da concentração de CO2
do que os períodos de transição úmido-seco e seco-úmido, sendo notável que há uma
tendência de diminuição da concentração de CO2 da menor altura, a 2 m, até ao nível mais
elevado, a 62 m. Analisando o período seco, para o ano de 2010 observou-se que os valores
das médias e do IC variaram de 399,18 [397,87; 400,42] ppm a 372,76 [371,88; 373,66] ppm
(os valores entres os colchetes expressam um intervalo de confiança de 95%, utilizando
reamostragem bootstrap com 1.000 replicações).
Gatti et al. (2014) encontraram que a diminuição da produtividade da floresta
Amazônica em 2010 está relacionada ao aumento da temperatura mínima e ao estresse hídrico
induzida por anomalias de precipitação que ocorreram em fevereiro e março, e agosto e
setembro, correspondendo a parte do período úmido e seco, respectivamente.
A diminuição da concentração de CO2 na seca, com posterior aumento no período
subsequente, seco-úmido, evidencia que a floresta sofre maior restrição nos seus processos
metabólicos, devido principalmente à diminuição da disponibilidade de água. Marengo et al.
(2011a) encontraram relação entre a seca extrema que ocorreu em 2010, com a diminuição
das descargas dos rios Amazônicos e os danos ao ciclo hidrológico da região.
De acordo com os modelos numéricos de previsão de temperatura do Instituto de
Pesquisas Espaciais (INPE, 2016), no ano de 2015 de setembro a novembro iniciou-se a
formação do evento El Niño, sendo esse categorizado como de intensidade fraca com variação
de temperatura neutra de -0,5 °C a 0,5 °C persistindo até março de 2016. Neste contexto,
36
observou-se que o perfil de concentração de CO2 no ano de 2015 diminuiu do período seco
para o seco-úmido e da menor altura (2 m) para a maior (62 m). Desta forma, a média e o IC
variaram de 484,34 [480,24; 487,95] ppm e 479,00 [477,44; 480,56] ppm a 2 m e 450,95
[447,65; 453,95] ppm a 439,11 [437,86; 440,24] ppm a 62 m, respectivamente (TABELA 9).
A umidade do solo analisada durante o projeto ABRACOS na Amazônia, que
abarcou o sítio da Rebio Jaru, encontrou um comportamento sistêmico da floresta durante a
seca, no qual ocorre maior extração de água no solo sob a floresta, resultando em perfis mais
secos no fim da seca (FISCH; MARENGO; NOBRE, s.d.).
Desta forma, a diminuição de valores do perfil de concentração de CO2 no último
trimestre de 2015 pode ser atribuída ao comportamento indicado por Fisch, Marengo e Nobre
(s.d.) somado ao prolongamento da estiagem impulsionado pelo El Niño, que restringem a
respiração de carbono pelo sistema florestal.
Tabela 9 – Análise exploratória do perfil da concentração de CO2 (ppm) com IC de 95%, por período,
no ano de 2015, Rebio Jaru
2015
Período �̅� IC Erro Padrão n
2 metros
Úmido *** *** *** 0
Úmido-seco *** *** *** 0
Seco 484,34 [480,24; 487,95] 1,98 690
Seco-úmido 479,00 [477,44; 480,56] 0,82 4332
12 metros
Úmido *** *** *** 0
Úmido-seco *** *** *** 0
Seco 470,08 [465,70; 474,12] 2,15 690
Seco-úmido 458,62 [456,79; 460,37] 0,88 4333
(continua)
37
(conclusão)
Período �̅� IC Erro Padrão n
22 metros
Úmido *** *** *** 0
Úmido-seco *** *** *** 0
Seco 468,01 [463,53; 471,89] 2,13 690
Seco-úmido 454,88 [453,16; 456,56] 0,86 4333
32 metros
Úmido *** *** *** 0
Úmido-seco *** *** *** 0
Seco 459,74 [455,78; 463,22] 1,91 690
Seco-úmido 446,61 [445,15; 448,05] 0,75 4333
50 metros
Úmido *** *** *** 0
Úmido-seco *** *** *** 0
Seco 452,64 [449,09; 455,79] 1,70 690
Seco-úmido 441,02 [439,74; 442,23] 0,64 4333
62 metros
Úmido *** *** *** 0
Úmido-seco *** *** *** 0
Seco 450,95 [447,65; 453,95] 1,61 690
Seco-úmido 439,11 [437,86; 440,24] 0,61 4333
Notas: �̅� - média; todo valor entre [ ] corresponde a um intervalo de confiança (IC) de 95% utilizando
reamostragem bootstrap por 1.000 repetições; n – quantidade de dados amostrados; *** - ausência de dados.
A concentração de CO2 no ano de 2016 também diminuiu conforme a altura de 2 m
para 62 m, e aumentou do período úmido para o período úmido-seco, (TABELA 10),
obtendo-se as médias e IC de 469,22 [467,84; 470,54] ppm e 486,82 [485,07; 488,65] ppm a 2
m e 430,52 [429,50; 431,50] ppm e 437,23 [435,89; 438,58] ppm a 62 m, respectivamente. A
diminuição da concentração de CO2 durante o primeiro trimestre de 2016, período úmido,
atribui-se aos efeitos do fenômeno El Niño, que persistiam do ano anterior.
Durante o período seco obteve-se uma redução nas concentrações de CO2, com
médias e IC variando de 480,23 [478,55; 481,90] ppm a 2 metros e 435,38 [433,99; 436,65]
38
ppm a 62 m, tendo como possível fator determinante deste comportamento o período de
estiagem que ocorre na região Amazônica devido a sazonalidade das chuvas, sendo que
Oliveira, M. (2014) aponta o mês de julho na Rebio Jaru como de menor índice médio de
precipitação no ano, com 9,18 mm.
Tabela 10 – Análise exploratória do perfil da concentração de CO2 (ppm) com IC de 95%, por
período, no ano de 2016, Rebio Jaru
2016
Período �̅� IC Erro Padrão n
2 metros
Úmido 469,22 [467,84; 470,54] 0,68 4329
Úmido-seco 486,82 [485,07; 488,65] 0,89 4098
Seco 480,23 [478,55; 481,90] 0,87 2764
Seco-úmido *** *** *** 0
12 metros
Úmido 446,97 [445,49; 448,48] 0,75 4329
Úmido-seco 458,92 [456,93; 460,94] 0,98 4102
Seco 458,62 [456,62; 460,49] 1,02 2764
Seco-úmido *** ** *** 0
22 metros
Úmido 442,25 [440,82; 443,75] 0,72 4329
Úmido-seco 455,55 [453,56; 457,61] 0,97 4102
Seco 456,34 [454,37; 458,18] 1,01 2764
Seco-úmido *** ** *** 0
34 metros
Úmido 436,34 [435,05; 437,61] 0,63 4329
Úmido-seco 446,89 [445,13; 448,69] 0,86 4102
Seco 446,14 [444,35; 447,78] 0,89 2764
Seco-úmido *** ** *** 0
(continua)
39
(conclusão)
Período �̅� IC Erro Padrão n
50 metros
Úmido 432,09 [431,03; 433,10] 0,52 4329
Úmido-seco 439,65 [438,17; 441,07] 0,72 4102
Seco 439,37 [437,79; 440,80] 0,75 2764
Seco-úmido *** ** *** 0
62 metros
Úmido 430,52 [429,50; 431,50] 0,49 4329
Úmido-seco 437,23 [435,89; 438,58] 0,67 4102
Seco 435,38 [433,99; 436,65] 0,67 2764
Seco-úmido *** ** *** 0
Notas: �̅� - média; todo valor entre [ ] corresponde a um intervalo de confiança (IC) de 95% utilizando
reamostragem bootstrap por 1.000 repetições; n – quantidade de dados amostrados; *** - ausência de dados.
O comportamento do ano de 2016 pode ser relacionado ao El Niño que ocorreu em
2015 e perdurou até meados de 2016, inferindo-se que para o período úmido a restrição
hídrica tenha afetado os processos de respiração das plantas e do solo, e desta forma, causou a
diminuição da concentração de CO2. Camargo e Marenco (2012), em um estudo realizado em
Manaus, observaram que para algumas espécies Amazônicas a limitação da absorção de
carbono era mais influenciada pela restrição fotossintética imposta pelo fechamento dos
estômatos que por outros fatores fisiológicos, sendo que essa influência varia de 43% no
período úmido a 64% no período seco. Pressupõe-se que o fechamento dos estômatos está
diretamente associado à restrição hídrica – como o prolongamento da estiagem em 2016,
explicando o comportamento apontado anteriormente.
3.2.2 Fluxos de CO2
As estatísticas descritivas referentes as variações horarias dos fluxos de CO2 estão
apresentadas na Tabela 11 sendo utilizadas para analisar a variação dos resultados dos dados
micrometeorológicos. O comportamento típico da concentração de CO2 mostra um fluxo
positivo durante a noite, quando as emissões do solo e a respiração combinam-se como uma
fonte de CO2 para a atmosfera e começa a decrescer logo após o nascer do sol quando o CO2
40
atmosférico é absorvido pela vegetação, e as reações fotoquímicas começam a ocorrer de
maneira mais intensa (GOULDEN et al., 2004; ARAÚJO et al., 2010).
Tabela 11 – Análise exploratória dos fluxos de CO2 (µmol m-2
s-1) da Rebio Jaru, período seco-úmido
no ano de 2015
Hora �̅� IC Erro Padrão n
00:00 5 [2; 8] 2 56
00:30 3 [0; 6] 2 57
01:00 4 [1; 8] 2 57
01:30 3 [0; 5] 1 57
02:00 1 [0; 3] 1 57
02:30 1 [-1; 4] 1 57
03:00 3 [0; 6] 2 56
03:30 4 [2; 7] 1 56
04:00 4 [2; 7] 1 57
04:30 5 [2; 9] 2 57
05:00 3 [1; 5] 1 57
05:30 4 [2; 7] 1 57
06:00 6 [3; 9] 2 57
06:30 5 [2; 8] 1 57
07:00 10 [8; 13] 1 57
07:30 15 [10; 20] 3 57
08:00 6 [0; 13] 3 56
08:30 -1 [-5; 5] 3 53
09:00 -10 [-14; -6] 2 53
09:30 -19 [-23; -14] 2 56
10:00 -18 [-24; -12] 3 53
10:30 -23 [-27; -18] 2 55
11:00 -25 [-29; -21] 2 58
11:30 -27 [-30; -23] 2 57
12:00 -29 [-32; -27] 1 56
12:30 -28 [-31; -24] 2 55
13:00 -30 [-33; -27] 2 55
13:30 -27 [-30; -23] 2 57
14:00 -25 [-28; -23] 1 55
14:30 -22 [-25; -18] 2 56
15:00 -20 [-22; -17] 1 55
15:30 -15 [-17; -12] 2 57
16:00 -13 [-15; -11] 1 56
16:30 -10 [-12; -8] 1 56
17:00 -5 [-7; -3] 1 57
17:30 -1 [-3; 0] 1 57
18:00 2 [0; 4] 1 56
18:30 2 [0; 4] 1 57
19:00 1 [1; 2] 0 57
19:30 3 [2; 5] 1 55
(continua)
41
(conclusão)
Hora �̅� IC Erro Padrão n
20:00 4 [1; 8] 2 56
20:30 5 [2; 8] 2 57
21:00 2 [-1; 4] 1 57
21:30 4 [2; 6] 1 56
22:00 4 [2; 6] 1 57
22:30 3 [1; 5] 1 56
23:00 4 [1; 7] 2 56
23:30 2 [-1; 5] 1 55
Notas: �̅� - média; todo valor entre [ ] corresponde a um intervalo de confiança (IC) de 95% utilizando
reamostragem bootstrap por 1.000 repetições; n – quantidade de dados amostrados; *** - ausência de dados.
Observou-se que a absorção de CO2 na floresta tem níveis mais elevados entre às
9h30 e 16h00, com valores médios situados entre -19 e -13 µmol m-2
s-1
, no entanto, o pico de
absorção ocorre às 13h com -30 µmol m-2
s-1
, haja vista, que nesse horário os raios solares são
mais intensos. Goulden et al. (2004) relataram para o horário de maior irradiância uma
absorção média de -16 e -19 µmol m-2
s-1
, na Floresta Nacional dos Tapajós. Entretanto, os
valores encontrados para a Rebio Jaru e para a Floresta Nacional dos Tapajós no horário de
maior incidência solar são superiores aos que Gallon, Sanches e Paulo (2006) verificaram em
uma floresta de transição Amazônia Cerrado, nos períodos seco e úmido valores médios de -8
e -6 µmol m-2
s-1
, respectivamente, indicando que as atividades fisiológicas em Floresta
Ombrófilas demandam maior quantidade de carbono.
Em contraste a esse resultado, Saleska et al. (2009) relatam que a região da Bacia
Amazônica atua em anos de El Niño, a exemplo o ano de 2015, como uma fonte de carbono,
devido a maior ocorrência da mortalidade das árvores acarretada pelo aumento da temperatura
e a diminuição da água disponível no sistema. De forma distinta aos resultados encontrados
por Saleska et al. (2009) e Gallon, Sanches e Paulo (2006), o estudo realizado por Vourlitis et
al. (2011) numa floresta tropical semidecidual evidenciou que as taxas de absorção
comparadas entre a estação seca e a chuvosa, nos anos de 2006-2007 e 2007-2008, foram
semelhantes.
Ressalta-se que outros fatores além da sazonalidade interferem fortemente na
variabilidade que existe na dinâmica do carbono de um ecossistema para outro, sendo
apontados entre os principais a estrutura florestal e a disponibilidade de água no ambiente.
42
3.2.3 Temperatura do Solo
A análise exploratória dos dados de temperatura do solo apresentada por
profundidade do solo, período e anos, está descrita nas Tabelas 12, 13, 14.
Tabela 12 – Análise exploratória da temperatura do solo (oC) com IC de 95%, por período, no ano de
2010, Rebio Jaru
2010
Período �̅� IC Erro Padrão n
2 centímetros
Úmido *** *** *** 0
Úmido-seco 25,42 [25,33; 25,52] 0,05 8080
Seco 24,92 [24,84; 25,01] 0,04 13225
Seco-úmido 27,65 [27,60; 27,70] 0,03 8971
5 centímetros
Úmido *** *** *** 0
Úmido-seco 25,59 [25,33; 25,52] 0,04 8080
Seco 25,09 [25,02; 25,16] 0,04 13225
Seco-úmido 27,67 [27,63; 27,71] 0,02 8971
10 centímetros
Úmido *** *** *** 0
Úmido-seco 25,82 [25,74; 25,89] 0,04 8080
Seco 25,32 [25,26; 25,38] 0,03 13225
Seco-úmido 27,70 [27,67; 27,73] 0,02 8971
Notas: �̅� - média; todo valor entre [ ] corresponde a um intervalo de confiança (IC) de 95% utilizando
reamostragem bootstrap por 1.000 repetições; n – quantidade de dados amostrados; *** - ausência de dados.
Observou-se que durante o ano de 2010 a temperatura do solo aumentou com a
profundidade, sendo de forma em todos os níveis de profundidade menor durante o período
seco variando de 24,92 [24,84; 25,01] oC a 2 cm a 25,32 [25,26; 25,38]
oC a 10 cm,
aumentando durante o período seco-úmido.
Oliveira, R. (2014) no ano de 2010 encontrou para a uma parcela de vegetação na
Floresta Nacional do Caxiuanã um aumento da temperatura do solo de 26,7 ± 0,52 oC (o valor
43
após o ± equivale ao intervalo de confiança da média) do período chuvoso para 27,4 ± 0,68 oC
no período seco e relatou que a vegetação em estudo estava em estresse hídrico acentuado,
atribuindo a diminuição da precipitação no sítio ao fenômeno El Niño. Desta forma, ao
compararmos os estudos realizados por Oliveira, R. (2014) ao realizado na Rebio Jaru, não foi
possível observar se houve o mesmo comportamento, haja vista que houveram perdas de
dados neste período.
A temperatura do solo no ano de 2015 foi atenuada com a profundidade, sendo
observado que durante o período seco ela foi maior do que no período de transição seco-
úmido, variando de 28,83 [28,77; 28,89] oC a 2 cm a 28,71 [28,67; 28,75]
oC a 10 cm
(TABELA 13).
Tabela 13 – Análise exploratória da temperatura do solo (oC) com IC de 95%, por período, no ano de
2015, Rebio Jaru
2015
Período �̅� IC Erro Padrão n
2 centímetros
Úmido *** *** *** 0
Úmido-seco *** *** *** 0
Seco 28,83 [28,77; 28,89] 0,03 2798
Seco-úmido 27,17 [26,89; 27,45] 0,13 13247
5 centímetros
Úmido *** *** *** 0
Úmido-seco *** *** *** 0
Seco 28,77 [28,71; 28,82] 0,02 2798
Seco-úmido 27,17 [26,90; 27,44] 0,13 13247
10 centímetros
Úmido *** *** *** 0
Úmido-seco *** *** *** 0
Seco 28,71 [28,67; 28,75] 0,02 2798
Seco-úmido 27,16 [26,89; 27,43] 0,13 13247
Notas: �̅� - média; todo valor entre [ ] corresponde a um intervalo de confiança (IC) de 95% utilizando
reamostragem bootstrap por 1.000 repetições; n – quantidade de dados amostrados; *** - ausência de dados.
44
No ano de 2016 observou-se um aumento na temperatura do solo com a
profundidade e em relação ao ano anterior, onde a 10 cm no período seco-úmido de 2015
obtinha-se temperatura de 27,16 [26,89; 27,43] o
C passando a ser de 27,69 [27,63; 27,76] oC
no ano seguinte durante o período úmido, na mesma profundidade.
Tabela 14 – Análise exploratória da temperatura do solo (oC) com IC de 95%, por período, no ano de
2016, Rebio Jaru
2016
Período �̅� IC Erro Padrão n
2 centímetros
Úmido 27,64 [27,57; 27,70] 0,03 13104
Úmido-seco 27,11 [27,07; 27,15] 0,02 13104
Seco 25,92 [25,89; 25,96] 0,02 8416
Seco-úmido *** *** *** 0
5 centímetros
Úmido 27,67 [27,61; 27,74] 0,03 13104
Úmido-seco 27,18 [27,14; 27,21] 0,02 13104
Seco 25,95 [25,92; 25,98] 0,02 8416
Seco-úmido *** *** *** 0
10 centímetros
Úmido 27,69 [27,63; 27,76] 0,03 13104
Úmido-seco 27,23 [27,20; 27,26] 0,01 13104
Seco 25,98 [25,95; 26,01] 0,01 8416
Seco-úmido *** *** *** 0
Notas: �̅� - média; todo valor entre [ ] corresponde a um intervalo de confiança (IC) de 95% utilizando
reamostragem bootstrap por 1.000 repetições; n – quantidade de dados amostrados; *** - ausência de dados.
De forma geral, comparando-se os anos de 2010, 2015 e 2016 foi possível observar
que a maior temperatura do solo foi no período seco-úmido, seco e úmido, respectivamente, e
a temperatura em todos os anos foi menor a 10 cm.
Atribui-se a diminuição nos períodos a dois fatores: redução de água no solo, que
diminui a quantidade de energia usada no aquecimento e evaporação da água do solo
passando esse a aquecer as partículas do solo, sendo ainda mais acentuado em anos de eventos
extremos como 2010.
45
3.3 PERFIL DA CONCENTRAÇÃO DE CO2
3.3.1 Variação na Altura do Dossel e nos Diferentes Períodos do Ano
Durante o dia ocorrem diversas variações nas condições atmosféricas na floresta, e
desta forma, buscando abranger essas variações, segregou-se as médias horárias em período
noturno e diurno. Para cada ciclo foram escolhidos sete horas, a fim de que os representassem,
essas foram 6h, 8h, 10h, 12h, 14h, 16h e 18h para o ciclo diurno, e 18h, 20h, 22h, 00h, 2h, 4h
e 6h para o ciclo noturno. Representando a mudança dos ciclos foram usados os horários de
06h e 18h, por serem horários de transição para o dia e para a noite.
As Figuras 6, 7 e 8 apresentam o comportamento do perfil de concentração de CO2
nos anos de 2010, 2015 e 2016 e seus respectivos períodos, nos ciclos diurno e noturno.
Logo após o amanhecer (06h e 08h) as concentrações no perfil de CO2 foram maiores
do que para os outros horários do ciclo diurno, havendo uma diminuição acentuada a partir do
nível 22 m às seis horas e uma estabilidade a partir desse nível às 08h. Nos horários seguintes,
das 10h às 18h observou-se que as concentrações de CO2 diminuem nos níveis mais próximos
do solo (2 e 12m), notando-se que às 10h fica segregada das demais horas a partir dos 22 m.
Ocorre uma diminuição das concentrações de CO2 após às 10h da manhã
observando-se também que essas concentrações permanecem constantes acima da camada
12m e persistem assim até o fim do dia, imputando-se esse resultado à diminuição das
concentrações de CO2 que ocorrem pelo consumo fotossíntetico que ocorrem de acordo com a
disponibilidade de radiação, ou seja, cessam no fim do dia quando a respiração passa a ser o
processo dominante pela falta de energia no sistema (LEAL et al., 2006).
Em todos os anos, durante o ciclo noturno, ocorreu um aumento da concentração de
CO2 a partir das 18h e nos níveis mais baixos do dossel até 32/34m. Que pode ser explicado
devido ao acúmulo de CO2 oriundo dos processos de respiração das plantas, haja vista que a
maioria tem altura média de 32 m (RUMMEL et al., 2002), em conjunto com a respiração do
solo que libera o CO2 armazenado até esse nível, em decorrência da estabilidade atmosférica
(GALLON; SANCHES; PAULO, 2006).
46
(a) úmido-seco - diurno
Concentração de CO2 (ppm)
320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Alt
ura
do
do
ssel
(m
)
2
12
22
32
50
62 6h
8h
10h
12h
14h
16h
18h
(b) úmido-seco - noturno
Concentração de CO2 (ppm)
320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Alt
ura
do
do
ssel
(m
)
2
12
22
32
50
62 18h
20h
22h
0h
2h
4h
6h
(c) seco - diurno
Concentração de CO2 (ppm)
320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Alt
ura
do d
oss
el
(m)
2
12
22
32
50
626h
8h
10h
12h
14h
16h
18h
(d) seco - noturno
Concentração de CO2 (ppm)
320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Alt
ura
do
do
ssel
(m)
2
12
22
32
50
62 18h
20h
22h
0h
2h
4h
6h
(e) seco-úmido - diurno
Concentração de CO2 (ppm)
320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Alt
ura
do d
oss
el (
m)
2
12
22
32
50
626h
8h
10h
12h
14h
16h
18h
(f) seco-úmido - noturno
Concentração de CO2 (ppm)
320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Alt
ura
do
do
ssel
(m
)
2
12
22
32
50
62 18h
20h
22h
0h
2h
4h
6h
Figura 6 – Distribuição das médias de concentração no perfil de CO2 (ppm) em: (a) período úmido-
seco no ciclo diurno, (b) período úmido-seco no ciclo noturno, (c) período seco no ciclo diurno, (d)
período seco no ciclo noturno, (e) período úmido-seco no ciclo diurno e (f) período úmido-seco no
ciclo noturno, ano de 2010.
No ciclo noturno o aumento na concentração de CO2 é atribuido, segundo Culf et al.
(1997), ao fato das concentrações noturnas de CO2 serem muito mais sensíveis às diferenças
de altura da camada limite e o valor do fluxo superficial. O acúmulo de CO2 abaixo do dossel
ocorre até às 6h quando incidem os primeiros raios solares dando início as atividades
fotossintéticas da floresta. Outro fator, que pode ser atribuído a essa variação está relacionado
47
ao aumento do fluxo de seiva ao amanhecer que acompanha o efeito da irradiância na abertura
dos estômatos, tendo maior fluxo de seiva até o meio dia quando ocorre o déficit de pressão
do vapor do ar (MARENCO et al., 2014).
(a) seco - diurno
Concentração de CO2 (ppm)
320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Alt
ura
do
doss
el (
m)
2
12
22
34
50
62
6h
8h
10h
12h
14h
16h
18h
(b) seco - noturno
Concentração de CO2 (ppm)
320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Alt
ura
do d
oss
el (
m)
2
12
22
34
50
6218h
20h
22h
0h
2h
4h
6h
(c) seco-úmido - diurno
Concentração de CO2 (ppm)
320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Alt
ura
do
do
ssel
(m)
2
12
22
34
50
62 6h
8h
10h
12h
14h
16h
18h
(d) seco-úmido - noturno
Concentração de CO2 (ppm)
320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Alt
ura
do d
oss
el (
m)
2
12
22
34
50
6218h
20h
22h
0h
2h
4h
6h
Figura 7 – Distribuição das médias de concentração no perfil de CO2 (ppm) em: (a) período seco no
ciclo diurno, (b) período seco no ciclo noturno, (c) período seco-úmido no ciclo diurno e (d) período
seco-úmido no ciclo noturno, ano de 2015.
48
(a) úmido - diurno
Concentração de CO2 (ppm)
320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Alt
ura
do d
oss
el
(m)
2
12
22
34
50
62 6h
8h
10h
12h
14h
16h
18h
(b) úmido - noturno
Concentração de CO2 (ppm)
320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Alt
ura
do
do
ssel
(m
)
2
12
22
34
50
6218h
20h
22h
0h
2h
4h
6h
(c) úmido-seco - diurno
Concentração de CO2 (ppm)
320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Alt
ura
do d
oss
el
(m)
2
12
22
34
50
62 6h
8h
10h
12h
14h
16h
18h
(d) úmido-seco - noturno
Concentração de CO2 (ppm)
320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Alt
ura
do d
oss
el
(m)
2
12
22
34
50
6218h
20h
22h
0h
2h
4h
6h
(e) seco - diurno
Concentração de CO2 (ppm)
320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Alt
ura
do
do
ssel
(m
)
2
12
22
34
50
62 6h
8h
10h
12h
14h
16h
18h
(f) seco - noturno
Concentração de CO2 (ppm)
320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580
Alt
ura
do d
oss
el
(m)
2
12
22
34
50
6218h
20h
22h
0h
2h
4h
6h
Figura 8– Distribuição das médias de concentração no perfil de CO2 (ppm) em: (a) período úmido no
ciclo diurno, (b) período úmido no ciclo noturno, (c) período úmido-seco no ciclo diurno, (d) período
úmido-seco no ciclo noturno, (e) período seco no ciclo diurno e (f) período seco no ciclo noturno, ano
de 2016.
Notou-se que as concentrações de CO2 em todos os anos foram superiores nos ciclos
noturnos em relação aos ciclos diurnos. De acordo com Pereira et al. (2013), que encontrou
comportamento semelhante para o Pantanal, a dinâmica da concentração de CO2 nesse
49
horário, depende das condições meteorológicas, haja vista que em dias de estabilidade térmica
a maior parte do CO2 pode permanecer estocado dentro do dossel, sendo reabsorvido ou
liberado ao amanhecer, de forma contrária, em noites mais turbulentas pode ser que esse CO2
seja escoado para camadas superiores devido à movimentação atmosférica.
3.3.2 Variação nos Períodos Diurno e Noturno Horária
Os dados das concentrações de CO2 em diferentes alturas do dossel nos ciclos
diurnos e noturnos para os anos de 2010, 2015 e 2016 são apresentados nas Tabelas 15, 16 e
17.
As concentrações de CO2 em ambos os anos foram superiores nos ciclos noturnos,
resultado esse encontrado também por Pereira et al. (2013) no Pantanal, no qual as
concentrações de CO2 eram maiores no ciclo noturno. Araújo et al. (2010) justificam esse
comportamento devido ao aumento da turbulência e a instabilidade atmosférica no topo do
dossel que causa o revolvimento do CO2 armazenado abaixo do dossel durante o dia.
Tabela 15 - Médias do perfil da concentração de CO2 com IC de 95% por período no ano e ciclo
diurno e noturno para o ano de 2010, Rebio Jaru
Período
Concentração de CO2
2 m 12 m 22 m 34 m 50 m 62 m
Úmido-seco
Diurno
390,72
[387,77;
394,12]
377,53
[374,52;
380,61]
375,41
[372,50;
378,38]
374,31
[371,68;
377,11]
372,95
[370,42;
375,84]
372,23
[369,85;
375,00]
Noturno
420,76
[418,47;
423,35]
416,58
[414,18;
419,30]
413,87
[411,58;
416,62]
397,42
[395,31;
399,64]
384,05
[382,18;
386,19]
376,07
[374,43;
377,92]
Seco
Diurno
388,02
[385,89;
390,09]
379,07
[376,98;
381,00]
377,57
[357,59;
379,49]
375,25
[373,94;
376,94]
373,71
[372,06;
375,37]
372,27
[370,70;
373,82]
Noturno
410,86
[409,52;
412,18]
407,38
[406,02;
408,81]
404,42
[402,99;
405,89]
389,42
[388,07;
390,66]
379,82
[378,64;
380,92]
373,45
[372,42;
374,41]
Seco-úmido Diurno
395,98
[392,79;
399,13]
379,74
[376,77;
382,59]
375,20
[372,38;
377,86]
373,26
[370,70;
375,54]
372,07
[369,78;
374,15]
371,19
[369,06;
373,10]
Noturno
439,23
[436,03;
442,38]
431,93
[428,74;
435,07]
424,15
[420,98;
427,13]
404,54
[401,90;
407,05]
390,38
[388,32;
392, 47]
381,80
[380,06;
383,58]
Nota: todo valor entre [ ] corresponde a um intervalo de confiança de 95% utilizando reamostragem bootstrap.
50
Tabela 16 - Médias do perfil da concentração de CO2 com IC de 95% por período no ano e ciclo
diurno e noturno para o ano de 2015, Rebio Jaru
Período
Concentração de CO2
2 m 12 m 22 m 34 m 50 m 62 m
Seco
Diurno
468,54
[463,14;
474,63]
445,52
[440,05;
451,60]
443,48
[438,14;
449,51]
443,10
[437,83;
449,07]
441,77
[436,81;
447,40]
441,56
[436,85;
447,07]
Noturno
508,93
[504,26;
513,44]
502,33
[497,62;
507,21]
499,56
[494,85;
504,63]
485,04
[480,42;
489,76]
472,77
[468,55;
476,94]
469,38
[465,63;
473,54]
Seco-
úmido
Diurno
463,47
[461,33;
465,84]
431,71
[429,68;
433,93]
428,91
[427,01;
431,04]
427,68
[425,96;
429,67]
428,66
[427,00;
430,56]
428,70
[427,01;
430,48]
Noturno
496,17
[494,27;
498,24]
486,89
[484,86;
489,17]
482,23
[480,18;
484,55]
466,73
[465,03;
468,67]
454,45
[453,03;
456,16]
450,45
[449,11;
452,01]
Nota: todo valor entre [ ] corresponde a um intervalo de confiança de 95% utilizando reamostragem bootstrap.
Tabela 17 - Médias do perfil da concentração de CO2 com IC de 95% por período no ano e ciclo
diurno e noturno para o ano de 2016, Rebio Jaru
Período
Concentração de CO2
2 m 12 m 22 m 34 m 50 m 62 m
Úmido
Diurno
459,06
[457,20;
461,00]
424,22
[422,35;
426,13]
420,89
[419,21;
422,62]
420,15
[418,59;
421,76]
421,34
[419,93;
422,81]
421,35
[420,00;
422,74]
Noturno
481,15
[479,33;
482,80]
471,69
[469,74;
473,49]
465,55
[463,64;
467,31]
454,37
[452,69;
455,60]
444,52
[443,17;
445,69]
441,22
[440,02;
442,33]
Úmido-seco
Diurno
479,40
[476,77;
482,15]
433,91
[431,45;
436,39]
431,08
[428,65;
433,47]
429,37
[427,14;
431,64]
430,09
[428,08;
432,16]
430,31
[428,30;
432,27]
Noturno
494,65
[492,44;
496,91]
484,38 [482,
08; 486,73]
480, 44
[478,18;
482,85]
465,04
[462,91;
467,29]
449,79
[448,09;
451,60]
444,70
[443,15;
446,37]
Seco
Diurno
474,07
[471,32;
476,95]
438,36
[435,45;
441,42]
435,98
[433,07;
438,97]
432,61
[430,09;
435,25]
433,04
[430,71;
435,36]
431,81
[429,65;
434,03]
Noturno
487,37
[485,42;
489,31]
479,64
[477,42;
481,75]
477,46
[475,20;
479,67]
460,50
[458,41;
462,72]
446,39
[444,68;
448,19]
439,48
[437,97;
441,02]
Nota: todo valor entre [ ] corresponde a um intervalo de confiança de 95% utilizando reamostragem bootstrap.
51
No ano de 2015 a maior variação entre os ciclos diurno e noturno ocorreu no período
seco, de 468,54 [463,14; 474,63] ppm para 508,93 [504,26; 513,44] ppm a 2 m. O ano de
2016 apresentou maior variação no período úmido de 459,06 [457,20; 461,00] ppm para
481,15 [479,33; 482,80] ppm a 2 m. No entanto, o ano de 2010 variou mais no período
úmido-seco de 395,98 [392,79; 399,13] ppm para 439,23 [436,03; 442,38] ppm no ciclo
diurno e noturno respectivamente, para o nível 2 m. Desta forma, observa-se que cada ano
tem um comportamento semelhante em relação a concentração ser maior no ciclo noturno,
mas não foi possível observar um padrão sazonal, mesmo em anos de El Niño, visto que
devem ser analisadas a correlação com outras variáveis micrometereológicas para caracterizá-
los.
Durante o dia o perfil de concentração de CO2 variou mantendo-se em maior
concentração das 0h até aproximadamente às 8h como pode ser visto nas Figuras 9, 10 e 11,
nesse horário as médias gerais calculadas foram de 429,14 [428,46; 429,84] ppm para o ano
de 2010, de 497,63 [496,70; 498,58] ppm para o ano de 2015 e de 475,97 [475,17; 476,80]
ppm para o ano de 2016, ocorrendo um decréscimo após esse horário, associado à chegada de
raios solares que causam a movimentação da atmosfera.
A partir das 8h o processo de fotossíntese ocorreu de forma mais expressiva,
explicando a diminuição na concentração de CO2 que perdurou até aproximadamente 15h,
com uma média geral de 372,41 [371,80; 373,02] ppm para 2010, de 424,31 [423,64; 425,03]
ppm em 2015 e de 419, 35 [418,69; 420,05] para 2016, desse horário em diante os valores da
concentração de carbono voltaram a se elevar.
A análise do ciclo diurno e noturno sobre o perfil de CO2 do dossel contribui para
esclarecer a dinâmica do ecossistema florestal, pois com a variação horária da concentração
no perfil de CO2 ao longo da altura do dossel obtêm-se informações complementares
principalmente para estudos que utilizam perfis de turbulência (GALLON; SANCHES;
PAULO, 2006), como este estudo.
Culf et al. (1997) obtiveram comportamento parecido para a Rebio Jaru, onde a
concentração de CO2 aumentava constantemente até a média de 486 ppm às 07h e caia
rapidamente para um valor médio de 360 ppm até às 14h.
De forma geral, os dados apresentaram variação pouca expressiva quase constante
abaixo do dossel, passando a decrescer com a altura após o limite acima do dossel 32/34 m,
visto que a maioria das árvores têm o dossel ao nível de 32 m (RUMMEL et al., 2002).
No ano de 2010, no período seco-úmido, observou-se a variação mais expressiva do
perfil da concentração de CO2 (FIGURA 9c), obtendo o menor valor de 340 ppm e o maior de
52
480 ppm. Em contrapartida, no ano de 2015 (FIGURA 10), o período seco apresentou maior
concentração, alcançando o valor de 560 ppm e o período de transição seco-úmido obteve o
menor valor, 400 ppm.
(a) úmido-seco
Hora Local
0 4 8 12 16 20 24
Co
nce
ntr
ação
de
CO
2 (
pp
m)
320
340
360
380
400
420
440
460
480
500
520
540
560
580
2 m
12 m
22 m
32 m
50 m
62 m
(b) seco
Hora Local
0 4 8 12 16 20 24C
on
cen
traç
ão d
e C
O2 (
pp
m)
320
340
360
380
400
420
440
460
480
500
520
540
560
580
2 m
12 m
22 m
32 m
50 m
62 m
(c) seco-úmido
Hora Local
0 4 8 12 16 20 24
Conce
ntr
ação
de
CO
2 (
ppm
)
320
340
360
380
400
420
440
460
480
500
520
540
560
580
2 m
12 m
22 m
32 m
50 m
62 m
Figura 9 – Variação horária do perfil da concentração de CO2 no ano de 2010, Rebio Jaru.
(a) seco
Hora Local
0 4 8 12 16 20 24
Concentr
ação d
e C
O2 (
ppm
)
320
340
360
380
400
420
440
460
480
500
520
540
560
5802 m
12 m
22 m
32 m
50 m
62 m
(b) seco-úmido
Hora Local
0 4 8 12 16 20 24
Co
ncen
tração
de C
O2 (
pp
m)
320
340
360
380
400
420
440
460
480
500
520
540
560
5802 m
12 m
22 m
32 m
50 m
62 m
Figura 10 – Variação horária do perfil da concentração de CO2 no ano de 2015, Rebio Jaru.
53
A concentração de CO2 no ano de 2016 variou de aproximadamente 400 ppm a 540
ppm, sendo mais acentuada a variação no período úmido-seco e seco do que no período
úmido (FIGURA 11).
Notou-se que em todos os anos durante o dia ocorreu desacoplamento da camada a
2m em relação às demais, ressalta-se que o ano de 2016 apresentou esse comportamento mais
acentuado que os anos anteriores.
(a) úmido
Hora Local
0 4 8 12 16 20 24
Co
nce
ntr
ação
de
CO
2 (
pp
m)
320
340
360
380
400
420
440
460
480
500
520
540
560
580 2 m
12 m
22 m
32 m
50 m
62 m
(b) úmido-seco
Hora Local
0 4 8 12 16 20 24
Co
nce
ntr
ação
de
CO
2 (
pp
m)
320
340
360
380
400
420
440
460
480
500
520
540
560
580 2 m
12 m
22 m
32 m
50 m
62 m
(c) seco
Hora Local
0 4 8 12 16 20 24
Conce
ntr
ação
de
CO
2 (
ppm
)
320
340
360
380
400
420
440
460
480
500
520
540
560
5802 m
12 m
22 m
32 m
50 m
62 m
Figura 11 – Variação horária do perfil da concentração de CO2 no ano de 2016, Rebio Jaru.
Durante o dia, foi possível observar que os perfis da concentração de CO2, são mais
elevados nos níveis abaixo do dossel, 2 m a 22 m, corroborando com o que Silva et al. (2015)
encontraram para a Reserva Biológica do Cuieiras e sugere que essas maiores emissões de
CO2 são oriundas de processos no solo. Em consonância, Leal et al. (2006) atribuem esse
comportamento a dois fatores, sendo eles: a) liberação de CO2 pelo processo de respiração e
b) interrupção do consumo de CO2 pela inexistência de fotossíntese devido à ausência da
54
irradiância solar. Além desses, pode-se citar o acúmulo de CO2, oriundo da decomposição da
matéria orgânica no solo, quando realizado por organismos anaeróbios.
3.3.3 Temperatura do Solo
Visando compreender a variação horária dos dados de perfil da concentração de CO2
buscou-se relacionar aos dados de temperatura do solo nas profundidades de 2 cm, 5 cm e 10
cm para os anos em estudo, como mostrado nas Figuras 12, 13 e 14.
(a) úmido-seco
Hora Local
0 4 8 12 16 20 24
Tem
per
atura
do S
olo
(oC
)
24
25
26
27
28
29
30
31
2 cm
5 cm
10 cm
(b) seco
Hora Local
0 4 8 12 16 20 24
Tem
per
atura
do S
olo
(oC
)
24
25
26
27
28
29
30
31
2 cm
5 cm
10 cm
(c) seco-úmido
Hora Local
0 4 8 12 16 20 24
Tem
per
atura
do S
olo
(oC
)
24
25
26
27
28
29
30
31
2 cm
5 cm
10 cm
Figura 12 – Variação horária da temperatura do solo no ano de 2010, Rebio Jaru.
55
(a) seco
Hora Local
0 4 8 12 16 20 24
Tem
per
atu
ra d
o S
olo
(oC
)
24
25
26
27
28
29
30
31
2 cm
5 cm
10 cm
(b) seco-úmido
Hora Local
0 4 8 12 16 20 24
Tem
per
atura
do S
olo
(oC
)
24
25
26
27
28
29
30
31
2 cm
5 cm
10 cm
Figura 13 – Variação horária da temperatura do solo no ano de 2015, Rebio Jaru.
(a) úmido
Hora Local
0 4 8 12 16 20 24
Tem
per
atura
do S
olo
(oC
)
24
25
26
27
28
29
30
31
2 cm
5 cm
10 cm
(b) úmido-seco
Hora Local
0 4 8 12 16 20 24
Tem
per
atura
do S
olo
(oC
)
24
25
26
27
28
29
30
31
2 cm
5 cm
10 cm
(c) seco
Hora Local
0 4 8 12 16 20 24
Tem
per
atura
do S
olo
(oC
)
24
25
26
27
28
29
30
31
2 cm
5 cm
10 cm
Figura 14 – Variação horária da temperatura do solo no ano de 2016, Rebio Jaru.
Os dados de temperatura do solo mantiveram-se menores durante o período noturno,
das 0h às 8h (FIGURAS 12, 13 e 14) com médias gerais e IC de 25,27 [25,24; 25,31] o
C para
o ano de 2010, de 27,68 [27,67; 27,69] oC para o ano de 2015 e de 26,30 [26,28; 26,32]
oC
para o ano de 2016, a partir desse horário ocorreu um aumento da temperatura associado à
incidência de luz solar alcançando a maior temperatura às 15h com as médias gerais de 26,20
56
[26,17; 26,24] oC para o ano de 2010, de 28,78 [28,76; 28,80]
oC para 2015 e de 27,39 [27,36;
27,41] oC para o ano de 2016, descrescendo após às 15h até o período noturno.
Wanzeler, Costa e Santos (2016) descreveram comportamento semelhante para uma
plantação de mangueiras, que atingiram valores máximos em todas as profundidades entre às
14h e 15h com maior amplitude térmica no nível do solo mais superficial e menor no nível
mais profundo, os autores atribuem esse comportamento ao aumento da concentração de
umidade do solo no nível mais profundo do solo e a cobertura do solo que acarretam a
atenuação do regime térmico no solo.
Notou-se que o nível mais superficial a 2 cm apresentou maior amplitude térmica
durante o dia variando de 16,89 °C a 31,08 °C em 2010, 25,54 °C a 32,67°C em 2015 e 20,87
°C a 32,05 °C em 2016. Apresentou também a maior variação no período seco variando de 24
°C a 27 °C em 2010 (FIGURA 12b), de 27 °C a 31 °C em 2015 (FIGURA 13a) e 24 °C a
28°C em 2016 (FIGURA 14c), observando uma variação mais expressiva no ano de 2015.
Ferreira (2014) observou em um estudo em uma área de lavoura-pastagem que as maiores
diferenças de temperatura coincidiram em épocas que o solo apresentava menor umidade,
como períodos de estiagem, os quais variam de 18,6 °C a 27 °C, visto que a presença de água
facilita a transferência de calor no solo, fato esse que é dificultado em períodos mais secos.
As temperaturas do solo foram maiores para os períodos seco em 2010, o seco-
úmido em 2015 e o úmido em 2016 que coincidentemente foram os que apresentaram
menores concentrações de CO2, resultando possivelmente da diminuição da disponibilidade
hídrica para que fosse realizado o metabolismo de CO2 e aumento de energia usada para
aquecer o solo ao invés de promover a evaporação da água.
Nesse contexto, notou-se que o comportamento horário do perfil da concentração de
CO2 e da temperatura do solo variam opostamente onde as menores concentrações de CO2
estavam em consonância com o aumento da temperatura e vice-versa. Desta forma, visando
compreender se há correlação entre os dados de perfil de concentração de CO2 e os dados de
temperatura do solo, foi realizada a análise de correlação entre os dados de perfil de
concentração de CO2 a 2 m e os dados de temperatura do solo a 2 cm e a 5 cm.
Os dados apresentaram correlação negativa altamente significativa (p-valor < 0,001),
onde os coeficientes de correlação foram maiores a 5 cm, apresentando-se em -0,276 para
2010, -0,396 para 2015, -0,189 para 2016, assim pode-se inferir que o acúmulo de CO2 abaixo
do dossel ocorre em resposta à diminuição da temperatura do solo, e consequentemente,
devido a redução na metabolização do CO2 pelas plantas nesse período e aumento da
respiração do solo.
57
Ao analisar uma área de Floresta Ombrófila Aberta em Manaus, Sotta et al. (2004)
encontraram um coeficiente de determinação de 0,80 entre os dados de temperatura do solo e
de efluxo de CO2, pontuando que a temperatura por si só seria responsável por grande parte da
variação diária do efluxo de CO2 e que essa variável acompanharia o ciclo diurno da
temperatura.
Neste contexto, Meir et al. (1996) encontraram para a Rebio Jaru e Zanchi et al.
(2012) para a Reserva de Cuieiras, que a temperatura do solo a 1-2 cm de profundidade atuava
sobre 76-88% e 90% de correlação, respectivamente sobre a variação temporal do efluxo de
CO2, sendo influenciados também por outras variáveis como precipitação, umidade do solo e
temperatura do ar.
3.3.4 Variação Interanual do Perfil de CO2
A variação anual do perfil da concentração de CO2 para o período seco está
apresentada na Tabela 18 através das médias e IC.
Tabela 18 – Comparação das médias do perfil da concentração de CO2 para o período seco nos anos
de 2010, 2015 e 2016, Rebio Jaru
Anos
2010 2015 2016
2 metros
�̅� 399,18 484,34 480,23
IC [397,87; 400,42] [480,24; 487,95] [478,55; 481,90] 12 metros
�̅� 393,01 470,08 458,62
IC [391,66; 394,27] [465,70; 474,12] [456,62; 460,49] 22 metros
�̅� 390,76 468,01 456,34
IC [389,43; 392,02] [463,53; 471,89] [454,37; 458,18] 32 metros 34 metros
�̅� 382,09 459,74 446,14
IC [381,02; 383,24] [455,78; 463,22] [444,35; 447,78] 50 metros
�̅� 376,58 452,64 439,37
IC [375,60; 377,61] [449,09; 455,79] [437,79; 440,80] 62 metros
�̅� 372,76 450,95 435,38
IC [371,88; 373,66] [447,65; 453,95] [433,99; 436,65]
Notas: �̅� - média; todo valor entre [ ] corresponde a um intervalo de confiança (IC) de 95% utilizando
reamostragem bootstrap por 1000 repetições.
Na comparação entre os anos, o período seco foi escolhido visto que era em comum
58
com os anos em análise, observou-se que o ano de 2010 apresentou a menor concentração de
CO2 em relação aos anos posteriores, infere-se que isso seja reflexo causado pelo evento de
seca extrema e de El Niño que aconteceram nesse ano.
Nesse contexto, após observar a diferença entre as médias dos anos em análise foi
realizado o teste estatístico de comparação de médias para dados não paramétricos Mann
Whitney. Diante disso, pode-se inferir que o ano de 2015 teve maior concentração de CO2 que
2010 e 2016, sendo que esse comportamento foi observado em todo o perfil do dossel
analisado. Atribui-se que essa diminuição pode ter sido acarretada pelo fenômeno El Niño que
afetou a região causando o prolongamento dos dias de estiagem em 2010 e 2015 e em 2016
seja resultado da dinâmica de sazonalidade de chuvas na região Amazônica assim,
prejudicando a metabolização do CO2 tanto pelas plantas devido ao fechamento dos
estômatos, quanto pelo solo, haja vista, que a falta de água neste reflete no aumento da
temperatura do solo e diminuição da respiração de CO2 para a atmosfera.
Corroborando com os resultados encontrados por Zeri et al. (2014) que durante um
estudo realizado no ano de 2005 relatou que houve uma diminuição da absorção líquida de
carbono devido a mortalidade de árvore, decomposição de ramos de árvores que caíram,
assim, pode ser que neste ano de 2010 também de seca extrema possa ter sido afetado por
esses mesmos fatores. No entanto, Gatti et al. (2014) analisaram o balanço de carbono no ano
de seca de 2010 concluindo que ocorre uma neutralidade, e assim não há perda nem ganho de
carbono, devido à redução da fotossíntese por causa da falta de água.
Assim, a influência da variabilidade interanual acarretada por anomalias na
temperatura e precipitação sobre absorção global de carbono ainda permanecem incertas, pois
podem ser relativamente pequenas alcançando 2 Pg de Carbono em comparação à uma fonte
total global estimada em 123 +/- 4 Pg de Carbono ao ano oriundas de outras atividades
(BALDOCHI; RYU; KEENAN, 2016), dessa forma, analisar as variações interanuais das
concentrações de carbono constituem-se como ferramenta importante no esclarescimento da
influencia de outros fatores, como os descritos anteriormente.
.
3.4 FLUXOS DE CO2
Como indicativo da fotossíntese e da respiração foi utilizada a convenção
meteorológica, na qual valores positivos indicam fluxos de CO2 da vegetação para a atmosfera
– respiração – e valores negativos indicam fluxos de CO2 da atmosfera para a vegetação –
fotossíntese – (GOULDEN et al., 2004).
59
O fluxo de CO2 medido acima do dossel corresponde aos processos de fotossíntese,
respiração das componentes vegetais e do solo, além das trocas no armazenamento que
entram na área do dossel, transportados pela turbulência atmosférica nas condições
meteorológicas (GRACE et al., 1996).
A variação horária que ocorre no início da manhã na floresta, das 6h até
aproximadamente às 9h (FIGURA 15), é definido segundo Araújo et al. (2010) devido à
estabilidade atmosférica nas copas das árvores durante a noite, que ao receber as primeiras
incidências solares ocasiona a sua liberação para a atmosfera. Sendo que para este estudo, o
valor máximo encontrado para o referido fenômeno foi de 15 [10; 20] µmol m-2
s-1
, às 7h30.
Figura 15 – Fluxos de CO2 para o período seco-úmido no ano de 2015, Rebio Jaru.
O comportamento médio do fluxo de CO2 nos períodos noturno e diurno, apresentou
valores de 3 e -12 µmol m-2
s-1
, respectivamente, ou seja, no período noturno ocorreu
liberação de carbono e no diurno absorção (CULF et al., 1997). No mesmo contexto, Aguiar
et al. (2006) encontraram que no período noturno a Rebio Jaru absorvia mais, na estação
chuvosa com cerca -23,5 μmol m-2 s-
1. Andrade et al. (2007) obtiveram resultado semelhante
em um estudo realizado no munícipio de Bragança no Pará, onde as variações foram bem
caracterizadas no período das 9h às 16h, obtendo uma variação horária média do fluxo de CO2
no período diurno de -11,5 µmol m-2
s-1
.
60
Destacando assim que floresta absorveu mais CO2 do que liberou no período seco-
úmido, fato que corrobora a importância da floresta como sumidouro do carbono atmosférico
(GATTI et al. 2014).
Logo, ainda são necessários estudos mais detalhados para avaliar também o carbono
em outras formas armazenado no solo e um aprofundamento de estudos em outras escalas
para caracterizar se a floresta atua como um sumidouro (WRIGHT, 2013), visto que, ainda
existem muitas incertezas em relação ao papel das florestas tropicais no qual por hora pode-se
superestimar ou subestimar esse comportamento (PHILLIPS; LEWIS, 2014).
61
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O ano de 2010 apresentou no período seco menores valores da concentração de CO2,
diferentemente do ano de 2015 que apresentou esse comportamento para o período seco-
úmido e 2016 que apresentou no período úmido, sendo possivelmente influencia do fenômeno
El Niño que afetou o último trimestre de 2015 e o início de 2016 correspondendo aos períodos
analisados nesses anos. Ressalta-se uma tendência na diminuição da concentração de CO2 da
menor altura, a 2 m, para o nível mais elevado a 62 m. Os dados de perfil da concentração de
CO2 foram maiores nos níveis abaixo do dossel, principalmente no período noturno o que
reflete possíveis emissões oriundas do solo.
Em relação ao ciclo diurno e noturno todos os anos apresentaram a maior variação na
altura 2 m. Sendo que, o ano de 2016 apresentou as maiores concentrações comparado aos
demais anos obtendo a maior variação no período úmido, diferentemente do ano de 2010 que
variou mais no período úmido-seco e 2015 que variou mais no período seco. Assim, não foi
possível encontrar um padrão sazonal para as concentrações de CO2, evidenciando que devem
ser correlacionadas a outras variáveis micrometeorológicas para caracterizá-las.
O perfil de concentração de CO2 durante o dia variou mantendo-se em maior
concentração das 0h até aproximadamente às 8h, ocorrendo um decréscimo após esse horário,
associado à chegada de raios solares que causam a movimentação da atmosfera. A partir das
8h o processo de fotossíntese ocorreu de forma mais expressiva, explicando a diminuição na
concentração de CO2 que perdurou até aproximadamente 15h, desse horário em diante os
valores da concentração de carbono voltaram a se elevar.
Quanto a variação da temperatura do solo observou-se que os períodos que
apresentaram maiores temperaturas foram o seco em 2010, o seco-úmido em 2015 e o úmido
em 2016 que coincidentemente foram os que apresentaram menores concentrações de CO2,
resultando possivelmente da diminuição da disponibilidade hídrica para que fosse realizado o
metabolismo de CO2 e aumento de energia usada para aquecer o solo ao invés de promover a
62
evaporação da água.
As análises da temperatura do solo corroboraram para caracterizar o acúmulo de CO2
abaixo do dossel, tendo correlação negativa confirmada, ou seja, o aumento das concentrações
de CO2 à 2 m esta relacionado à diminuição da temperatura do solo, e consequentemente, às
contribuições oriundas da respiração do solo.
Ressalta-se que a diminuição da concentração de CO2 ocorrida no ano de 2010 em
relação ao ano de 2015 e 2016 pode ter sido acarretada devido o El Niño de 2010 ter se
caracterizado como forte e o El Niño de 2015 e 2016 ser caracterizado como neutro, dessa
forma ocorreu de forma mais intensa a escassez hídrica tendo diminuído as atividades de
metabolização do CO2 para atmosfera e ocorrendo concomitantemente a diminuição da
fotossíntese.
Neste contexto, foram encontrados indícios de que o aumento de CO2 na floresta está
ocorrendo de forma acelerada, tendo como possíveis causas as mudanças na cobertura e uso
da terra, por meio de queimadas e desflorestamento e que a floresta não atue ativamente como
sumidouro quando em condições de baixa disponibilidade hídrica, acarretando a não
contribuição da neutralização dos crescentes níveis de CO2 atmosférico, principalmente em
anos de eventos extremos, que no cenário atual tem-se tornando cada vez mais frequentes
devido às atividades antrópicas.
Ao quantificar as variações do fluxo de CO2, foi encontrada maior absorção de CO2
na floresta entre às 9h30 e 16h. O pico de absorção ocorreu às 13h no qual se atribui aos raios
solares mais intensos. De forma geral, o comportamento médio do fluxo de CO2 apresentou
maiores concentrações de absorção durante o dia do que respiração durante a noite,
destacando assim que floresta absorveu mais CO2 do que liberou no período seco-úmido, fato
que corrobora a importância da floresta como sumidouro do carbono atmosférico.
Sugere-se, para estudos futuros que sejam analisados além do perfil da concentração
de CO2 com a temperatura do solo, os dados de umidade do solo e do ar, precipitação,
temperatura do ar para que se encontre uma correlação com as variações do perfil de CO2,
afim de que se possa corroborar a mais variáveis micrometereológicas o aumento da
concentração de CO2 na floresta. Ressaltando-se a importância da continuação de estudos
como esse para que se tenha um aumento do estado da arte, e assim, contribua-se para
elucidar a atuação da floresta frente ao aumento das emissões de CO2 oriundas das
mudanças de uso e cobertura da terra na região Amazônica.
63
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