O presente estudo foi conduzido na Floresta Nacional do Tapajós (FLONA) (2°51'S 54°58'W) localizado no km 67 nos anos de 2003 e 2004. O objetivo foi avaliar as mudanças na composição isotópica do carbono respirado por uma floresta e seus componentes (δ13CR), além da composição isotópica do material orgânico (δ13C) de folhas, solo, serapilheira e madeira morta. A técnica da reta de Keeling e a equação de Farquhar foram utilizadas para determinar o valor de δ13CR e para estimar o valor de ci/ca, respectivamente. De acordo com os resultados, o δ13C respirado pelo ecossistema foi significativamente influenciado pela sazonalidade em 2003. O δ13C das folhas apresentou uma estratificação significativa ao longo do perfil vertical, apresentando valores mais enriquecidos no topo de dossel. O valor médio de ci/ca apresentou um aumento vertical no sentido do sub-bosque. As correlações encontradas entre os valores de δ13C respirado com temperatura, DPV, RFA e precipitação indicam uma estreita relação entre as trocas gasosas e variabilidade climática local, onde a intensificação nas amostragens ao longo de dois anos consecutivos confirmou as diferenças sazonais observadas anteriormente. A definição dos padrões isotópicos de um ecossistema em diferentes condições climáticas é de fundamental importância para a melhor compreensão do ciclo do carbono, desde uma folha até o ecossistema; especialmente na região Amazônica onde as atividades antrópicas têm aumentado significativamente, fortalecendo o cenário de mudanças no clima. / This study was conducted in 2003 and 2004 at the km 67 old growth forest in the Tapajós National Forest (2 ° 51'S 54 ° 58'W). The objective was measure the carbon isotope ratio (13C/12C) of respired CO2 from the entire ecosystem and isotope composition of organic components leaves, soil, litter and dead wood. The Keeling plot technique and Farquhar's leaf model was used to examine the physiological drivers of the isotopic composition of these components as well as the seasonal response for them. A variation of respired δ13CR - CO2 by the ecosystem was well related with precipitation variation, VPD and PAR, and a significant seasonal difference was found in 2003. The δ13C of leaf organic matter showed a clear stratification along the vertical profile. The estimated ci/ca ratio values showed significant differences between heights and seasons. The results indicated that the isotopic composition of respired CO2 and organic matter was sensitive to microclimatic variations; so far the δ13C values can be used to understand how environmental changes can affect the carbon cycle at ecosystem scale.

O presente estudo foi conduzido na Floresta Nacional do Tapajós (FLONA) (2°51'S 54°58'W) localizado no km 67 nos anos de 2003 e 2004. O objetivo foi avaliar as mudanças na composição isotópica do carbono respirado por uma floresta e seus componentes (δ13CR), além da composição isotópica do material orgânico (δ13C) de folhas, solo, serapilheira e madeira morta. A técnica da reta de Keeling e a equação de Farquhar foram utilizadas para determinar o valor de δ13CR e para estimar o valor de ci/ca, respectivamente. De acordo com os resultados, o δ13C respirado pelo ecossistema foi significativamente influenciado pela sazonalidade em 2003. O δ13C das folhas apresentou uma estratificação significativa ao longo do perfil vertical, apresentando valores mais enriquecidos no topo de dossel. O valor médio de ci/ca apresentou um aumento vertical no sentido do sub-bosque. As correlações encontradas entre os valores de δ13C respirado com temperatura, DPV, RFA e precipitação indicam uma estreita relação entre as trocas gasosas e variabilidade climática local, onde a intensificação nas amostragens ao longo de dois anos consecutivos confirmou as diferenças sazonais observadas anteriormente. A definição dos padrões isotópicos de um ecossistema em diferentes condições climáticas é de fundamental importância para a melhor compreensão do ciclo do carbono, desde uma folha até o ecossistema; especialmente na região Amazônica onde as atividades antrópicas têm aumentado significativamente, fortalecendo o cenário de mudanças no clima. / This study was conducted in 2003 and 2004 at the km 67 old growth forest in the Tapajós National Forest (2 ° 51'S 54 ° 58'W). The objective was measure the carbon isotope ratio (13C/12C) of respired CO2 from the entire ecosystem and isotope composition of organic components leaves, soil, litter and dead wood. The Keeling plot technique and Farquhar's leaf model was used to examine the physiological drivers of the isotopic composition of these components as well as the seasonal response for them. A variation of respired δ13CR - CO2 by the ecosystem was well related with precipitation variation, VPD and PAR, and a significant seasonal difference was found in 2003. The δ13C of leaf organic matter showed a clear stratification along the vertical profile. The estimated ci/ca ratio values showed significant differences between heights and seasons. The results indicated that the isotopic composition of respired CO2 and organic matter was sensitive to microclimatic variations; so far the δ13C values can be used to understand how environmental changes can affect the carbon cycle at ecosystem scale.

O estudo da composição isotópica de metano (δ13CH4) fornece valiosa informação para o entendimento dos processos de produção, emissão e ciclagem desse gás nos ecossistemas. Neste trabalho, foram analisadas a concentração e as variações da composição isotópica do metano presente em bolhas de gás formadas no sedimento de igarapés. A composição isotópica da matéria orgânica (MO) presente na vegetação circundante, no solo (0-5 cm) das margens destes igarapés e no sedimento de fundo (em perfis), também foi analisada. Os sítios estudados foram dois igarapés de várzea (Açu e Maicá) e outro de terra-firme (Jamaraquá), localizados próximo às cidades de Santarém-PA e Belterra-PA, na Amazônia Oriental. A concentração de CH4 no igarapé Jamaraquá (44,9±2,0%) foi significativamente menor que a concentração encontrada nos igarapés Maicá (59,8%±13,2%) e Açu (76,5±16,6%). O conteúdo de C, conteúdo de N e razão C:N do material depositado nas margens foram maiores no igarapé de terrafirme (C= 16,0%, N= 1,1% e C:N= 14.7) em relação ao igarapé de várzea (C= 1,8%, N= 0,2% e C:N= 10,4). O valor médio de δ13C da MO foi menor no igarapé de terra-firme (- 29,6‰) que no igarapé de várzea (-26,5‰). De modo similar, os perfis de sedimento no igarapé de terra-firme apresentaram maiores quantidades de MO que os de várzea. Os valores médios para o δ13C, conteúdo de C, conteúdo N e razão C:N na terra-firme foram -29‰, 10,9%, 0,6% e 16,4, respectivamente. Já no igarapé de várzea, os valores médios para esses mesmos parâmetros foram -23‰, 1,0%, 0,1% e 9,0, respectivamente. O δ13CH4 variou sazonalmente e espacialmente entre os ecossistemas estudados, esta variação está provavelmente associada às mudanças: 1) nas fontes de MO (plantas C3 e C4); 2) nos processos de fracionamento durante a decomposição dessa MO; 3) nos mecanismos de oxidação do CH4 e 4) nas condições ambientais de cada sítio. Os igarapés de várzea, nos quais o CH4 tende a ficar enriquecido em 13C durante a estação seca, apresentaram valores maiores de δ13CH4 em relação ao igarapé de terra-firme, variando entre -58‰ e -55‰ no igarapé Açu e entre -59‰ e -52‰ no igarapé Maicá. O igarapé Jamaraquá apresentou a maior variação sazonal, com valores entre -62‰ e -74‰, tendendo a ficar mais empobrecido em 13C durante a estação seca. / The study of isotopic composition of methane (δ13CH4) provides valuable information for understanding the process of production, emission, and cycling of this gas in ecosystems. In this study, we analyzed the concentration and isotopic composition of methane trapped in gas bubbles formed in the sediment of streams. We also analyzed the isotopic composition of organic matter (OM) from the surrounding vegetation, from bottom sediments (cores), and stream shorelines. The studied sites were two “varzea" floodplain streams (Açu and Maica) and one “terra-firme" stream (Jamaraqua), located near Santarem-PA and Belterra-PA, in Eastern Amazon. Methane concentration in the Jamaraqua stream (44.9±2.0%) was significantly lower than the concentration found in the Maica (59.8%±13.2%) and Açu (76.5±16.6%) streams. Carbon and nitrogen contents and C:N ratio from the material deposited in the shorelines were higher in “terra-firme" stream (C= 16.0%, N= 1.1% and C:N= 14.7) than in “varzea" stream (C= 1.8%, N= 0.2%, and C:N= 10.4). Mean δ13C value of OM was lower in “terra-firme" stream (-29.6‰) than in “varzea" (-26.5‰). Similarly, the sediment cores at the “terra-firme" site had more OM than the “varzea" site. Mean values for δ13C, C content, N content, and CN ratio for “terra-firme" stream were: -29‰, 10.9%, 0.6% and 16.4, while in the “varzea" stream the mean values for those parameters were: -23‰, 1.0%, 0.1% and 9.0. The δ13CH4 varied seasonally and spatially among the ecosystems and this variation is probably associated with: 1) changes in the inputs of OM (C3 and C4 plants); 2) changes in fractionation processes during its decomposition; 3) methane oxidation mechanisms, and 4) environmental factors at each site. The “varzea" streams, where the CH4 tends to be more enriched in 13C during the dry season, showed higher values of δ13CH4 than “terrafirme" stream, with mean values varying from -58‰ to -55‰ at Açu stream and from - 59‰ to 52‰ at Maica stream. The Jamaraqua stream showed the largest seasonal variation in δ13CH4 ranging from -62‰ to -74‰ and tending to be depleted in 13C during the dry season.

O estudo da composição isotópica de metano (δ13CH4) fornece valiosa informação para o entendimento dos processos de produção, emissão e ciclagem desse gás nos ecossistemas. Neste trabalho, foram analisadas a concentração e as variações da composição isotópica do metano presente em bolhas de gás formadas no sedimento de igarapés. A composição isotópica da matéria orgânica (MO) presente na vegetação circundante, no solo (0-5 cm) das margens destes igarapés e no sedimento de fundo (em perfis), também foi analisada. Os sítios estudados foram dois igarapés de várzea (Açu e Maicá) e outro de terra-firme (Jamaraquá), localizados próximo às cidades de Santarém-PA e Belterra-PA, na Amazônia Oriental. A concentração de CH4 no igarapé Jamaraquá (44,9±2,0%) foi significativamente menor que a concentração encontrada nos igarapés Maicá (59,8%±13,2%) e Açu (76,5±16,6%). O conteúdo de C, conteúdo de N e razão C:N do material depositado nas margens foram maiores no igarapé de terrafirme (C= 16,0%, N= 1,1% e C:N= 14.7) em relação ao igarapé de várzea (C= 1,8%, N= 0,2% e C:N= 10,4). O valor médio de δ13C da MO foi menor no igarapé de terra-firme (- 29,6‰) que no igarapé de várzea (-26,5‰). De modo similar, os perfis de sedimento no igarapé de terra-firme apresentaram maiores quantidades de MO que os de várzea. Os valores médios para o δ13C, conteúdo de C, conteúdo N e razão C:N na terra-firme foram -29‰, 10,9%, 0,6% e 16,4, respectivamente. Já no igarapé de várzea, os valores médios para esses mesmos parâmetros foram -23‰, 1,0%, 0,1% e 9,0, respectivamente. O δ13CH4 variou sazonalmente e espacialmente entre os ecossistemas estudados, esta variação está provavelmente associada às mudanças: 1) nas fontes de MO (plantas C3 e C4); 2) nos processos de fracionamento durante a decomposição dessa MO; 3) nos mecanismos de oxidação do CH4 e 4) nas condições ambientais de cada sítio. Os igarapés de várzea, nos quais o CH4 tende a ficar enriquecido em 13C durante a estação seca, apresentaram valores maiores de δ13CH4 em relação ao igarapé de terra-firme, variando entre -58‰ e -55‰ no igarapé Açu e entre -59‰ e -52‰ no igarapé Maicá. O igarapé Jamaraquá apresentou a maior variação sazonal, com valores entre -62‰ e -74‰, tendendo a ficar mais empobrecido em 13C durante a estação seca. / The study of isotopic composition of methane (δ13CH4) provides valuable information for understanding the process of production, emission, and cycling of this gas in ecosystems. In this study, we analyzed the concentration and isotopic composition of methane trapped in gas bubbles formed in the sediment of streams. We also analyzed the isotopic composition of organic matter (OM) from the surrounding vegetation, from bottom sediments (cores), and stream shorelines. The studied sites were two “varzea” floodplain streams (Açu and Maica) and one “terra-firme” stream (Jamaraqua), located near Santarem-PA and Belterra-PA, in Eastern Amazon. Methane concentration in the Jamaraqua stream (44.9±2.0%) was significantly lower than the concentration found in the Maica (59.8%±13.2%) and Açu (76.5±16.6%) streams. Carbon and nitrogen contents and C:N ratio from the material deposited in the shorelines were higher in “terra-firme” stream (C= 16.0%, N= 1.1% and C:N= 14.7) than in “varzea” stream (C= 1.8%, N= 0.2%, and C:N= 10.4). Mean δ13C value of OM was lower in “terra-firme” stream (-29.6‰) than in “varzea” (-26.5‰). Similarly, the sediment cores at the “terra-firme” site had more OM than the “varzea” site. Mean values for δ13C, C content, N content, and CN ratio for “terra-firme” stream were: -29‰, 10.9%, 0.6% and 16.4, while in the “varzea” stream the mean values for those parameters were: -23‰, 1.0%, 0.1% and 9.0. The δ13CH4 varied seasonally and spatially among the ecosystems and this variation is probably associated with: 1) changes in the inputs of OM (C3 and C4 plants); 2) changes in fractionation processes during its decomposition; 3) methane oxidation mechanisms, and 4) environmental factors at each site. The “varzea” streams, where the CH4 tends to be more enriched in 13C during the dry season, showed higher values of δ13CH4 than “terrafirme” stream, with mean values varying from -58‰ to -55‰ at Açu stream and from - 59‰ to 52‰ at Maica stream. The Jamaraqua stream showed the largest seasonal variation in δ13CH4 ranging from -62‰ to -74‰ and tending to be depleted in 13C during the dry season.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-05-15T17:48:16Z No. of bitstreams: 1 JONATHAN CASTRO AMANAJÁS – TESE (PPGMET) 2015.pdf: 17371281 bytes, checksum: 8bb673ee45f8da3ea66276627f6cd251 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-15T17:48:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JONATHAN CASTRO AMANAJÁS – TESE (PPGMET) 2015.pdf: 17371281 bytes, checksum: 8bb673ee45f8da3ea66276627f6cd251 (MD5) Previous issue date: 2015-10-27 / CNPq / O objetivo deste estudo foi contribuir para a compreensão dos padrões meteorológicos, de fluxos de superfície e circulações atmosféricas locais, sobre ecossistemas naturais e mudanças de uso e cobertura do solo na Amazônia Oriental. Para isso foram realizados estudos sobre dois biomas representativos, floresta amazônica e cerrado, e um antrópico, silvicultura de eucalipto, a partir da análise de imagens do sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), a bordo do satélite Terra, e de simulações numéricas com o modelo atmosférico de mesoescala Brazilian Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS). A partir de três diferentes imagens MODIS/Terra foi possível observar que a vegetação exerce um papel importante sobre o microclima local, de modo que a conversão de cerrado para floresta de eucalipto, ocasionou redução no albedo (αs) e na temperatura da superfície (Ts); aumento no saldo de radiação (Rn) e no fluxo de calor latente (LE) e redução nos fluxos de calor no solo (G0) e calor sensível (H). De modo geral, os fluxos de calor sensível e latente estimados pelo algoritmo S-SEBI, com o uso de imagens MODIS/Terra, variaram de acordo com o tipo de uso e cobertura do solo e responderam às alterações biofísicas nas regiões em estudo, mostrando coerência na distribuição espacial e concordância com os valores encontrados por outros estudos. Nas simulações com o modelo BRAMS, os impactos mais significativos estatisticamente, seja de mudanças no uso do solo, como a substituição do cerrado por eucalipto, seja na cobertura do solo, como a redução da vegetação, ocorreram na razão de mistura do vapor d’água e na velocidade do vento, ambas sobre o cerrado. Foi observado ainda, em ambos os cenários, um aumento considerável na temperatura do ar, porém, sem significância estatística. A análise de sensibilidade do modelo BRAMS para três valores distintos de resistência estomática mínima de uma floresta de eucalipto (100, 200 e 500 s.m-1), na formação de circulações atmosféricas locais, demonstraram que este foi sensível as alterações propostas. No cenário com resistência estomática de 100 s.m-1, por exemplo, a circulação formada promoveu aumento na precipitação acumulada sobre o alvo ‘cerrado’, quando comparada a simulação controle. Diferente dos cenários com resistência estomática de 100 e 200 s.m-1, a circulação formada a partir do cenário com resistência estomática de 500 s.m-1 produziu um volume de precipitação sobre a floresta ombrófila densa, não observado nas demais simulações. / The aim of this study was to contribute to the understanding of weather patterns, surface fluxes and local atmospheric circulations over natural ecosystems and changes in use and cover of land in eastern Amazon. It was studied two representative biomes, Amazon forest and cerrado, and one anthropic biome, eucalyptus silviculture, using sensor images Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), aboard the Terra satellite, and numerical simulations with Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS). From three different images MODIS / Terra was observed that the vegetation plays an important role on the local microclimate, so that the cerrado conversion in eucalyptus forest reduced albedo (αs) and surface temperature (Ts); increased net radiation (Rn) and latent heat flux (LE) and reduced ground heat flux (G0) and sensible heat (H). Overall, the sensible and latent heat fluxes estimated by S-SEBI algorithm, using MODIS/Terra images, varied according to the type of land use/cover and responded to biophysical changes in the regions under study, showing coherence in spatial distribution and agreement with the values found in other studies. In the simulations with BRAMS, the most statistically significant impacts, either in changes in land use, as replacing the cerrado by eucalyptus, either in land cover, as reducing vegetation, occurred in the ratio of water vapor mixture and wind speed, both on the cerrado. It was also observed in both scenarios a considerable increase in air temperature, but without statistical significance. The BRAMS model sensitivity analysis for three different values of minimum stomatal resistance of a eucalyptus forest (100, 200 and 500 s.m-1), in the formation of local atmospheric circulations, showed that it was sensitive to changes proposals.In the scenario with stomatal resistance of 100 s.m-1, for example, the induced circulation promoted an increase in accumulated precipitation on the target 'cerrado' when compared with the control simulation. Different of scenarios with stomatal resistance of 100 and 200 s.m-1, the circulation formed in the scenario with stomatal resistance of 500 s.m-1, produced a volume of precipitation over tropical rain forest not observed in other simulations.

A dinâmica do carbono, nas fases orgânica, inorgânica e gasosa, foi analisada em um ponto na Baía de Caxiuanã e em três pontos no seu afluente Rio Curuá (porções superior, intermediária e inferior) um sistema fluvial de escoamento lento na Amazônia Oriental (Brasil estado do Pará) durante 31 campanhas, de janeiro de 2007 até dezembro de 2009. O objetivo foi avaliar mudanças intra e inter-anuais como função da hidrologia neste preservado rio de água preta. Medições em diferentes profundidades mostraram a formação de estratos físico-químicos, evidenciando o aspecto lêntico nos setores médio e baixo do rio Curuá, com eventos de concentrações extremamente baixas de oxigênio dissolvido durante o período de cheia, como conseqüência da entrada de insumos e da decomposição da matéria orgânica dos ecossistemas terrestres. Devido a esse aspecto, o DOC foi a forma dominante das fases orgânica e inorgânica do carbono, mostrando positiva e significativa correlação com o nível do rio, como resultado de um grande controle de entrada de insumos laterais. As formas particuladas orgânicas não mostraram as mesmas características em nenhum ponto, provavelmente em função da reduzida corrente de água que permite a rápida deposição desses materiais logo após sua entrada no sistema fluvial. As concentrações mais elevadas de CPOC e FPOC observadas na Baía de Caxiuanã parecem ser um sinal da presença de comunidade de fitoplâncton assim como da influência do vento, que ressuspende os sedimentos de fundo nesse ambiente. A concentração de dióxido de carbono exibiu altos valores comparados com a atmosfera, ratificando a bem conhecida característica heterotrófica dos rios amazônicos. Além disso, os baixos níveis de oxigênio observados induziram o consumo de matéria orgânica por bactérias anaeróbias, resultando em altas concentrações de metano, como observado no setor médio do rio Curuá. Assim como ocorreu com as formas particuladas orgânicas, os aspectos ecológicos e geológicos singulares da Baía de Caxiuanã distinguem seu habitat pelos baixos valores de dióxido de carbono quando comparados com a atmosfera, revelando um ambiente com diferente dinâmica biogeoquímica. / Dynamic of carbon, at organic, inorganic, and gas phases, was analyzed in one station at Caxiuanã Bay and three stations on its tributary Curuá River (upper, middle and lower sections) a slow flowing river system in Eastern Amazon (Brazil Pará State) during 31 campaigns, from January 2007 through December 2009. The objective was to evaluate intra and interannual changes as function of hydrology in this undisturbed blackwater river. Measures on different depths showed formation of physicochemical strata, evidencing the lentic aspect on middle and lower sections of Curuá River, with events of extremely low concentrations of dissolved oxygen during high water level, as a consequence of inputs and decomposition of organic matter from terrestrial ecosystems. Due to this aspect, DOC was the dominant form of organic and inorganic carbon phases, showed positive and significant correlation with river stage level for all sites, as result of a large control by lateral inputs. Particulate organic forms did not show the same characteristics in any station, probably as function of reduced water current which enable rapid deposition of these materials soon after their entrance on river system. The higher concentrations of CPOC and FPOC observed at Caxiuanã Bay seem to be a signal of presence of phytoplankton community as well as wind influence which resuspend bottom sediments in this environment. Carbon dioxide concentration on river exhibited higher values compared to atmosphere, ratifying the well-known heterotrophic characteristic of Amazon rivers. Furthermore, observed low levels of oxygen induced organic matter consumption by anaerobic bacteria, resulting in high concentrations of methane, as observed in the middle section of Curuá River. As occurred with particulate organic forms, the singular geologic and ecologic aspects of Caxiuanã Bay distinguish its habitat by low values of carbon dioxide when compared to atmosphere, revealing an environment with different biogeochemical dynamic.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-08-15T18:07:08Z No. of bitstreams: 1 LEANDRO RODRIGUES DE SOUZA – TESE (PPGMet) 2016.pdf: 12492309 bytes, checksum: ca8d5277ca89e54d596cec75ed55a590 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-15T18:07:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LEANDRO RODRIGUES DE SOUZA – TESE (PPGMet) 2016.pdf: 12492309 bytes, checksum: ca8d5277ca89e54d596cec75ed55a590 (MD5) Previous issue date: 2016-07-14 / CNPq / O objeto principal do estudo foi utilizar o modelo de mesoescala BRAMS (versão 5.2) para simular a variabilidade do vento, para fins de caracterização e avaliação de potencial eólico nos Estados do Amapá e Pará (Brasil) no ano de 2009. Na metodologia foram aplicados índices e um refinamento estatístico com Redes Neurais Artificiais (RNAs) para validação e ajustes das saídas do modelo atmosférico. Nos resultados, verificou-se que no Amapá a velocidade média do vento horária foi maior em Macapá com valor igual a 3,23 m/s e; no Pará foi em Soure com 2,61 m/s. Macapá (AP) e Soure (PA) apresentaram, também, os valores mais expressivos em escala mensal da velocidade do vento com 3,23 e 3,00 m/s, respectivamente. Após a simulação e uso RNAs, percebeu um aumento estatisticamente significativo da simulação numérica, que aumenta a credibilidade do BRAMS na caracterização da variabilidade do vento nas diversas escalas de tempo. Além disso, na análise da direção do vento, o modelo de mesoescala mostrou-se eficiente sua representação em todas as estações, inclusive com suas magnitudes, exceto em Belém que a direção predominante medida foi de Leste e o modelo reproduziu de Nordeste. No estudo de casos para períodos chuvoso e seco, foram observados que tanto o BRAMS como as RNAs representaram a variabilidade da intensidade do vento de forma eficiente em todas as estações, exceto Macapá que o modelo atmosférico subestimou. Os índices estatísticos (BIAS, RMSE e r) aplicados nas comparações dos dados foram satisfatórios para o BRAMS e com as RNAs, no qual o coeficiente de Pearson na maioria das estações mostrou correlações Moderadas (0,40 a 0,69) alcançando correlações Muito Forte (0,90 a 1,0). Em seguida, os parâmetros da FDP de Weibull indicaram que BRAMS melhor simulou o parâmetro de Forma na maioria dos pontos de estudo e, as RNAs mostraram representação mais adequada do parâmetro de Escala. Por tanto, a utilização de modelos atmosféricos para simular a variabilidade do vento é uma ferramenta importante, principalmente, quando não há registros de dados observacionais em locais remotos. E, se tratando de Amazônia, a baixa densidade de estações meteorológicas na extensa região inviabiliza estudos detalhados para monitorar locais com potencial eólico. / The main objective of the study was to use the mesoscale model BRAMS (version 5.2) to simulate the wind variability, for the purpose of characterization and wind potential evaluation in the states of Amapá and Pará (Brazil) in 2009. The methodology was applied indexes and statistical refinement with Artificial Neural Networks (ANN) for validation and adjustments of the atmospheric model outputs. As a result, it was found that in Amapá average wind speed time was higher in Macapá with a value of 3,23 m/s and; Pará was in Soure with 2,61 m/s. Macapa (AP) and Soure (PA) had also the higher values in wind speed of the monthly scale with 3,23 and 3,00 m/s, respectively. After the ANN and use simulation to validation, noticed a statistically significant increase in numerical simulation, which increases the credibility of BRAMS to characterize the wind variability in different time scales. Moreover, the wind direction analysis, the mesoscale model was efficient representation in all seasons, including their magnitudes, except in Bethlehem to the predominant direction as was East and reproduced Northeast model. In the case studies for rainy and dry seasons, it was observed that both the BRAMS as ANN represented the wind speed variability efficiently in all seasons except Macapa that atmospheric model underestimated. Statistical indices (BIAS, RMSE and r) applied to the data comparisons were satisfactory for BRAMS and the ANN in which the Pearson coefficient of at most stations showed moderate correlations (0,40-0,69) reaching correlations very strong (0.90-1,0). Then, the PDF Weibull parameters indicated that BRAMS best simulated shape parameter in most points of study and the RNAs showed better representation of the scale parameter. Therefore, the use of atmospheric models to simulate the wind variability is an important tool, especially when there are no records of observational data in remote locations. And, in the case of Amazon, the low density of weather stations in the vast region derail detailed studies to monitor places with wind potential.

A dinâmica do carbono, nas fases orgânica, inorgânica e gasosa, foi analisada em um ponto na Baía de Caxiuanã e em três pontos no seu afluente Rio Curuá (porções superior, intermediária e inferior) um sistema fluvial de escoamento lento na Amazônia Oriental (Brasil estado do Pará) durante 31 campanhas, de janeiro de 2007 até dezembro de 2009. O objetivo foi avaliar mudanças intra e inter-anuais como função da hidrologia neste preservado rio de água preta. Medições em diferentes profundidades mostraram a formação de estratos físico-químicos, evidenciando o aspecto lêntico nos setores médio e baixo do rio Curuá, com eventos de concentrações extremamente baixas de oxigênio dissolvido durante o período de cheia, como conseqüência da entrada de insumos e da decomposição da matéria orgânica dos ecossistemas terrestres. Devido a esse aspecto, o DOC foi a forma dominante das fases orgânica e inorgânica do carbono, mostrando positiva e significativa correlação com o nível do rio, como resultado de um grande controle de entrada de insumos laterais. As formas particuladas orgânicas não mostraram as mesmas características em nenhum ponto, provavelmente em função da reduzida corrente de água que permite a rápida deposição desses materiais logo após sua entrada no sistema fluvial. As concentrações mais elevadas de CPOC e FPOC observadas na Baía de Caxiuanã parecem ser um sinal da presença de comunidade de fitoplâncton assim como da influência do vento, que ressuspende os sedimentos de fundo nesse ambiente. A concentração de dióxido de carbono exibiu altos valores comparados com a atmosfera, ratificando a bem conhecida característica heterotrófica dos rios amazônicos. Além disso, os baixos níveis de oxigênio observados induziram o consumo de matéria orgânica por bactérias anaeróbias, resultando em altas concentrações de metano, como observado no setor médio do rio Curuá. Assim como ocorreu com as formas particuladas orgânicas, os aspectos ecológicos e geológicos singulares da Baía de Caxiuanã distinguem seu habitat pelos baixos valores de dióxido de carbono quando comparados com a atmosfera, revelando um ambiente com diferente dinâmica biogeoquímica. / Dynamic of carbon, at organic, inorganic, and gas phases, was analyzed in one station at Caxiuanã Bay and three stations on its tributary Curuá River (upper, middle and lower sections) a slow flowing river system in Eastern Amazon (Brazil Pará State) during 31 campaigns, from January 2007 through December 2009. The objective was to evaluate intra and interannual changes as function of hydrology in this undisturbed blackwater river. Measures on different depths showed formation of physicochemical strata, evidencing the lentic aspect on middle and lower sections of Curuá River, with events of extremely low concentrations of dissolved oxygen during high water level, as a consequence of inputs and decomposition of organic matter from terrestrial ecosystems. Due to this aspect, DOC was the dominant form of organic and inorganic carbon phases, showed positive and significant correlation with river stage level for all sites, as result of a large control by lateral inputs. Particulate organic forms did not show the same characteristics in any station, probably as function of reduced water current which enable rapid deposition of these materials soon after their entrance on river system. The higher concentrations of CPOC and FPOC observed at Caxiuanã Bay seem to be a signal of presence of phytoplankton community as well as wind influence which resuspend bottom sediments in this environment. Carbon dioxide concentration on river exhibited higher values compared to atmosphere, ratifying the well-known heterotrophic characteristic of Amazon rivers. Furthermore, observed low levels of oxygen induced organic matter consumption by anaerobic bacteria, resulting in high concentrations of methane, as observed in the middle section of Curuá River. As occurred with particulate organic forms, the singular geologic and ecologic aspects of Caxiuanã Bay distinguish its habitat by low values of carbon dioxide when compared to atmosphere, revealing an environment with different biogeochemical dynamic.

Atualmente, uma atividade que se tornou estratégica a nível nacional é o cultivo de espécies oleaginosas para o mercado alimentício e energético, em especial o plantio da palma de óleo (dendê) na região nordeste do estado do Pará, na Amazônia oriental. Esta cultura, assim como tem apresentado benefícios, como fixação do homem no campo, recuperação de áreas degradadas e redução da perda de solo, também tem apresentado riscos de ordem social e ambiental, como possíveis expropriações de terras e aumento do desmatamento e empobrecimento da diversidade ecológica. Mas se conhece pouco ainda dos impactos da expansão dessa cultura sobre o balanço hídrico e processos erosivos. Por isso, este trabalho estimou os impactos da expansão da cultura da palma de óleo na dinâmica de mudança de uso e cobertura da terra, bem como no escoamento superficial e na produção de sedimentos. Para isto, aplicou-se o modelo hidrossedimentológico Soil and Water Assessment Tool (SWAT) e o modelo de dinâmica espacial Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent (CLUES) sobre as sub-bacias não monitoradas dos rios Bujaru (SBRB) e Mariquita (SBRM), com calibração do SWAT realizada a partir da técnica de regionalização de vazão por regressão não linear e medições em campo com o molinete hidrométrico. A princípio, as equações de regressão se apresentaram eficientes nas estimativas de dados de vazão para as sub-bacias, fundamentadas no bom resultado da calibração e validação sobre as estações reais. Nas áreas de palma de óleo, o modelo foi capaz de estimar com bom grau de eficiência a evapotranspiração nestas Unidades de Resposta Hidrológica da SBRB (1089,2 mm) e da SBRM (1093,1 mm), em relação a literatura e medidas em torre de monitoramento micrometeorológico. O modelo CLUE-S foi capaz de integralizar as variáveis explanatórias com as demandas agregadas e as características de elasticidade com o objetivo de gerar cenários futuros de uso e cobertura da terra, bem como modelar a palma de óleo nas sub-bacias, identificando as variáveis biofísicas como as principais forçantes de mudança de uso e cobertura da terra. As estimativas de escoamento superficial e produção de sedimentos apontaram para uma redução na SBRB e um aumento na SBRM entre os cenários de 2008, 2013 e o cenário projetado com o CLUE-S para 2023 em especial por razão da grande variação das áreas de vegetação secundária. As áreas de Palma de Óleo tiveram menor escoamento superficial e produção de sedimentos médio mensal do período mais chuvoso em ambas sub-bacias e em todos os cenários em relação as áreas de Agricultura Geral e Pastagem. Os resultados também mostraram a boa capacidade do uso integrado dos modelos SWAT e CLUE-S na geração de dados que contribuem para a análise do impacto ambiental da expansão da palma de óleo na região nordeste do estado do Pará, sendo também importante para o planejamento e gestão ambiental rural em bacias hidrográficas não monitoradas na Amazônia Oriental, pois demonstra a eficiência do método em proporcionar o aumento dos conhecimentos do comportamento hidrológico destas bacias em relação a dinâmica espacial de uso e cobertura do solo. / Nowadays, oilseed production for food and energy has become a strategic activity at national level in Brazil, particularly oil palm crops located in the Northeast of Pará State, Eastern Amazon. Oil palm crops have shown benefits such as keeping farmers on the land, recovering degraded areas and reducing soil loss. Conversely, it may also increase social and environmental risks linked to land tenure instability and land expropriation, deforestation and biodiversity losses. In such context, there is still a lack of knowledge concerning the impacts of such crop on the local water balance and erosion processes. Thus, this research estimated the impacts of increasing oil palm crops on land use and land cover change dynamics, as well as on runoff and soil erosion processes. To do so, it was applied the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) and the spatial explicit framework Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent (CLUE-S) over two ungauged sub-basins of Bujaru (SBRB) and Mariquita (SBRM) rivers. SWAT calibration was done by the regionalization streamflow method that adopts nonlinear regression and field measurements using a current meter. Initially, regression equations were effective in streamflow data estimation for the subbasins, this was based on effective calibration and validation results upon real stations. In the oil palm crop areas, the SWAT modeling was able to successfully estimate evapotranspiration on both hydrologic response unit of SBRB (1089,2 mm) and SBRM (1093,1mm) when compared to the literature and measures in micrometeorological monitoring tower. When applying CLUE-S model it was capable to integrate explanatory variables to scenario demands and elasticity parameters determining land use/cover change. Such integration allowed modelling oil palm spatial-temporal dynamics in current and future scenario demands within the two sub-basins SBRB and SBRM, as well as the identification of biophysical variables as the core drivers of land use/cover change. Runoff and sediment yield pointed out towards a decline in SBRB and an increase in SBRM in the current scenario between 2008 and 2013, as well as in the future scenario modelled using CLUE-S land use/cover change maps for 2023, particularly because of a large variation in the dynamics of secondary vegetation between the two sub-basins. Oil palm areas had smaller monthly average runoff and sediment yield in the rainiest period in both sub-basins and in current and future scenarios regarding agriculture and pasture areas. The results also show a suitable capability of integration between SWAT and CLUE-S models when generating data that contribute to the analysis of environmental impact of oil palm expansion in the Northeast of Para State. Such contribution is also relevant to the rural environmental planning and management in ungauged river-basins in Eastern Amazon, since the results found here demonstrate the efficiency of the method in providing an improved knowledge of the hydrological behavior of these basins concerning land use and land cover changes dynamics.

Atualmente, uma atividade que se tornou estratégica a nível nacional é o cultivo de espécies oleaginosas para o mercado alimentício e energético, em especial o plantio da palma de óleo (dendê) na região nordeste do estado do Pará, na Amazônia oriental. Esta cultura, assim como tem apresentado benefícios, como fixação do homem no campo, recuperação de áreas degradadas e redução da perda de solo, também tem apresentado riscos de ordem social e ambiental, como possíveis expropriações de terras e aumento do desmatamento e empobrecimento da diversidade ecológica. Mas se conhece pouco ainda dos impactos da expansão dessa cultura sobre o balanço hídrico e processos erosivos. Por isso, este trabalho estimou os impactos da expansão da cultura da palma de óleo na dinâmica de mudança de uso e cobertura da terra, bem como no escoamento superficial e na produção de sedimentos. Para isto, aplicou-se o modelo hidrossedimentológico Soil and Water Assessment Tool (SWAT) e o modelo de dinâmica espacial Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent (CLUES) sobre as sub-bacias não monitoradas dos rios Bujaru (SBRB) e Mariquita (SBRM), com calibração do SWAT realizada a partir da técnica de regionalização de vazão por regressão não linear e medições em campo com o molinete hidrométrico. A princípio, as equações de regressão se apresentaram eficientes nas estimativas de dados de vazão para as sub-bacias, fundamentadas no bom resultado da calibração e validação sobre as estações reais. Nas áreas de palma de óleo, o modelo foi capaz de estimar com bom grau de eficiência a evapotranspiração nestas Unidades de Resposta Hidrológica da SBRB (1089,2 mm) e da SBRM (1093,1 mm), em relação a literatura e medidas em torre de monitoramento micrometeorológico. O modelo CLUE-S foi capaz de integralizar as variáveis explanatórias com as demandas agregadas e as características de elasticidade com o objetivo de gerar cenários futuros de uso e cobertura da terra, bem como modelar a palma de óleo nas sub-bacias, identificando as variáveis biofísicas como as principais forçantes de mudança de uso e cobertura da terra. As estimativas de escoamento superficial e produção de sedimentos apontaram para uma redução na SBRB e um aumento na SBRM entre os cenários de 2008, 2013 e o cenário projetado com o CLUE-S para 2023 em especial por razão da grande variação das áreas de vegetação secundária. As áreas de Palma de Óleo tiveram menor escoamento superficial e produção de sedimentos médio mensal do período mais chuvoso em ambas sub-bacias e em todos os cenários em relação as áreas de Agricultura Geral e Pastagem. Os resultados também mostraram a boa capacidade do uso integrado dos modelos SWAT e CLUE-S na geração de dados que contribuem para a análise do impacto ambiental da expansão da palma de óleo na região nordeste do estado do Pará, sendo também importante para o planejamento e gestão ambiental rural em bacias hidrográficas não monitoradas na Amazônia Oriental, pois demonstra a eficiência do método em proporcionar o aumento dos conhecimentos do comportamento hidrológico destas bacias em relação a dinâmica espacial de uso e cobertura do solo. / Nowadays, oilseed production for food and energy has become a strategic activity at national level in Brazil, particularly oil palm crops located in the Northeast of Pará State, Eastern Amazon. Oil palm crops have shown benefits such as keeping farmers on the land, recovering degraded areas and reducing soil loss. Conversely, it may also increase social and environmental risks linked to land tenure instability and land expropriation, deforestation and biodiversity losses. In such context, there is still a lack of knowledge concerning the impacts of such crop on the local water balance and erosion processes. Thus, this research estimated the impacts of increasing oil palm crops on land use and land cover change dynamics, as well as on runoff and soil erosion processes. To do so, it was applied the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) and the spatial explicit framework Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent (CLUE-S) over two ungauged sub-basins of Bujaru (SBRB) and Mariquita (SBRM) rivers. SWAT calibration was done by the regionalization streamflow method that adopts nonlinear regression and field measurements using a current meter. Initially, regression equations were effective in streamflow data estimation for the subbasins, this was based on effective calibration and validation results upon real stations. In the oil palm crop areas, the SWAT modeling was able to successfully estimate evapotranspiration on both hydrologic response unit of SBRB (1089,2 mm) and SBRM (1093,1mm) when compared to the literature and measures in micrometeorological monitoring tower. When applying CLUE-S model it was capable to integrate explanatory variables to scenario demands and elasticity parameters determining land use/cover change. Such integration allowed modelling oil palm spatial-temporal dynamics in current and future scenario demands within the two sub-basins SBRB and SBRM, as well as the identification of biophysical variables as the core drivers of land use/cover change. Runoff and sediment yield pointed out towards a decline in SBRB and an increase in SBRM in the current scenario between 2008 and 2013, as well as in the future scenario modelled using CLUE-S land use/cover change maps for 2023, particularly because of a large variation in the dynamics of secondary vegetation between the two sub-basins. Oil palm areas had smaller monthly average runoff and sediment yield in the rainiest period in both sub-basins and in current and future scenarios regarding agriculture and pasture areas. The results also show a suitable capability of integration between SWAT and CLUE-S models when generating data that contribute to the analysis of environmental impact of oil palm expansion in the Northeast of Para State. Such contribution is also relevant to the rural environmental planning and management in ungauged river-basins in Eastern Amazon, since the results found here demonstrate the efficiency of the method in providing an improved knowledge of the hydrological behavior of these basins concerning land use and land cover changes dynamics.