Unidades de conservação possuem o objetivo de preservar a natureza, evitando o desmatamento e promovendo a sustentabilidade do meio ambiente. Contudo, para que estas atendam aos propósitos para os quais foram criadas, sem acarretar prejuízos sociais ou conflitos com as populações locais, estudos aplicados interdisciplinares são essenciais, agregando conhecimento útil à gestão e ao planejamento das unidades de conservação. Sob a ótica da ciência da complexidade, o objetivo principal deste trabalho foi desenvolver modelos que auxiliassem na compreensão das mudanças no uso e cobertura da terra, realizassem simulações de cenários futuros, e permitissem observar os efeitos da implantação de políticas de preservação sobre a paisagem. Construímos modelos dinâmicos baseados em cadeias de Markov e autômatos celulares, aliados a técnicas de geoprocessamento. Os modelos foram aplicados a um estudo de caso, o Parque estadual do Itinguçu, ao longo de uma série temporal de materiais aerofotográficos de quase 50 anos (1962-2010). Os resultados dos modelos mostraram que a implantação da unidade de conservação foi essencial para barrar o desmatamento, mas que as práticas tradicionais de agricultura itinerante não estavam diretamente relacionadas à conversão da área de floresta, indicando que a incompatibilidade entre preservação e presença humana, muitas vezes usada como justificativa para a implantação de unidades de proteção integral, deve ser reavaliada sob outra perspectiva. Os resultados também apontaram para um desempenho satisfatório do modelo de Markov em projetar tendências, apesar de possuir certa aleatoriedade na alocação dos elementos no espaço. O incremento do autômato celular diminuiu tal aleatoriedade, mas não foi tão eficiente em reproduzir as tendências observadas nas matrizes de transição quanto o modelo de Markov. Concluímos que a metodologia aplicada no presente trabalho foi útil para compreendermos as mudanças na paisagem da área de estudo, e que a escolha do modelo (Markov ou Markov com autômato celular) deve ser feita com base em uma análise criteriosa caso a caso, em conformidade com as prioridades do estudo a ser realizado. Espera-se que esta pesquisa possa fomentar a discussão sobre o uso desta metodologia como uma ferramenta para planejamento e análise de políticas de conservação da natureza e gestão do território / Conservation units have the purpose to preserve the nature, avoiding the deforestation and promoting the environment sustainability. However, for these to be effective in that purpose, without causing social injuries or conflicts with the local population, interdisciplinary applied studies are essential and must be made by different areas of science, adding useful knowledge to the management of protected areas. Under the vision of the Complexity Science, the main goal of this research was to develop models that help in understanding the land use and cover changes, perform simulations of future scenarios, and allow observing the effects of the implementation of conservation policies on the landscape. We built Markov and cellular automata models, allied to the geoprocessing techniques. The models were applied to a case study, the Parque Estadual do Itinguçu, over a time series of aero photographic materials of almost 50 years (1962-2010). The results of the models showed that the implementation of the conservation unit was essential to stop the deforestation, but the traditional practices of shifting cultivation were not directly related to the conversion of forest area, indicating that the incompatibility between conservation and human presence, often used as justification for the implementation of some strict protection units, should be reviewed from a different perspective. The results also pointed to a satisfactory performance of the Markov model to project trends, despite having certain randomness in the allocation of elements in space. Add cellular automata to model decreased this randomness, but was not so effective in reproducing the observed trends in transition matrices than the Markov model. We concluded that the methodology applied in this study was useful for understanding the changes in the landscape of the study area, and that the choice of model (Markov or Markov with cellular automata) should be based on a careful analysis in accordance with the priorities of the study to be applied. We hope that this research can encourage the discussion of this methodology as a tool for analysis of conservation policies of nature and land management

Unidades de conservação possuem o objetivo de preservar a natureza, evitando o desmatamento e promovendo a sustentabilidade do meio ambiente. Contudo, para que estas atendam aos propósitos para os quais foram criadas, sem acarretar prejuízos sociais ou conflitos com as populações locais, estudos aplicados interdisciplinares são essenciais, agregando conhecimento útil à gestão e ao planejamento das unidades de conservação. Sob a ótica da ciência da complexidade, o objetivo principal deste trabalho foi desenvolver modelos que auxiliassem na compreensão das mudanças no uso e cobertura da terra, realizassem simulações de cenários futuros, e permitissem observar os efeitos da implantação de políticas de preservação sobre a paisagem. Construímos modelos dinâmicos baseados em cadeias de Markov e autômatos celulares, aliados a técnicas de geoprocessamento. Os modelos foram aplicados a um estudo de caso, o Parque estadual do Itinguçu, ao longo de uma série temporal de materiais aerofotográficos de quase 50 anos (1962-2010). Os resultados dos modelos mostraram que a implantação da unidade de conservação foi essencial para barrar o desmatamento, mas que as práticas tradicionais de agricultura itinerante não estavam diretamente relacionadas à conversão da área de floresta, indicando que a incompatibilidade entre preservação e presença humana, muitas vezes usada como justificativa para a implantação de unidades de proteção integral, deve ser reavaliada sob outra perspectiva. Os resultados também apontaram para um desempenho satisfatório do modelo de Markov em projetar tendências, apesar de possuir certa aleatoriedade na alocação dos elementos no espaço. O incremento do autômato celular diminuiu tal aleatoriedade, mas não foi tão eficiente em reproduzir as tendências observadas nas matrizes de transição quanto o modelo de Markov. Concluímos que a metodologia aplicada no presente trabalho foi útil para compreendermos as mudanças na paisagem da área de estudo, e que a escolha do modelo (Markov ou Markov com autômato celular) deve ser feita com base em uma análise criteriosa caso a caso, em conformidade com as prioridades do estudo a ser realizado. Espera-se que esta pesquisa possa fomentar a discussão sobre o uso desta metodologia como uma ferramenta para planejamento e análise de políticas de conservação da natureza e gestão do território / Conservation units have the purpose to preserve the nature, avoiding the deforestation and promoting the environment sustainability. However, for these to be effective in that purpose, without causing social injuries or conflicts with the local population, interdisciplinary applied studies are essential and must be made by different areas of science, adding useful knowledge to the management of protected areas. Under the vision of the Complexity Science, the main goal of this research was to develop models that help in understanding the land use and cover changes, perform simulations of future scenarios, and allow observing the effects of the implementation of conservation policies on the landscape. We built Markov and cellular automata models, allied to the geoprocessing techniques. The models were applied to a case study, the Parque Estadual do Itinguçu, over a time series of aero photographic materials of almost 50 years (1962-2010). The results of the models showed that the implementation of the conservation unit was essential to stop the deforestation, but the traditional practices of shifting cultivation were not directly related to the conversion of forest area, indicating that the incompatibility between conservation and human presence, often used as justification for the implementation of some strict protection units, should be reviewed from a different perspective. The results also pointed to a satisfactory performance of the Markov model to project trends, despite having certain randomness in the allocation of elements in space. Add cellular automata to model decreased this randomness, but was not so effective in reproducing the observed trends in transition matrices than the Markov model. We concluded that the methodology applied in this study was useful for understanding the changes in the landscape of the study area, and that the choice of model (Markov or Markov with cellular automata) should be based on a careful analysis in accordance with the priorities of the study to be applied. We hope that this research can encourage the discussion of this methodology as a tool for analysis of conservation policies of nature and land management

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-08-14T10:58:52Z No. of bitstreams: 1 EWERTON CLEUDSON DE SOUSA MELO - TESE (PPGMet) 2016.pdf: 4714414 bytes, checksum: 399def91bcd71b3e8a00a6b001dcfd4b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-14T10:58:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EWERTON CLEUDSON DE SOUSA MELO - TESE (PPGMet) 2016.pdf: 4714414 bytes, checksum: 399def91bcd71b3e8a00a6b001dcfd4b (MD5) Previous issue date: 2011-06-30 / CNPq / Neste trabalho a versão 6.0 do modelo numérico RAMS (Regional Atmospheric Modeling System) é usada com o objetivo principal de simular a influência da expansão agrícola nas trocas de água e energia em áreas de Caatinga, e quantificar os efeitos das mudanças na cobertura e uso da terra na geração de circulações termicamente induzidas e na atividade convectiva. Os cenários de uso da terra investigados neste estudo foram construídos para representar condições ambientais nativas (sem influências antrópicas), e com alterações decorrentes da construção da represa de Sobradinho, e da expansão de atividades agrícolas e irrigação em região de clima semiárido. O ambiente atmosférico de grande escala é caracterizado pela estrutura dinâmica e termodinâmica típica da área central de um vórtice ciclônico de altos níveis (VCAN). A escolha do período de estudo teve como objetivo garantir condições ambientais com ampla diversidade agrícola em áreas de Caatinga (culturas de sequeiro e agricultura irrigada), e pouca nebulosidade. A evolução temporal da precipitação convectiva acumulada nas simulações da expansão agrícola mostra diferenças marcantes nos efeitos da agricultura de sequeiro e vegetação irrigada. O aumento na taxa da evapotranspiração nas áreas irrigadas eleva consideravelmente o teor de umidade nos baixos níveis da troposfera, reduz a temperatura do ar e diminui a precipitação convectiva. A descontinuidade na umidade e tipo de cobertura vegetal modifica a intensidade e distribuição dos fluxos turbulentos que são importantes na formação dos gradientes de pressão que geram circulações de brisa (brisa lacustre e de vegetação), de forma que o domínio nos transportes verticais de calor e água passa a ser da mesoescala. Verificou-se que as principais forçantes locais na determinação da distribuição espacial dos fluxos turbulentos e da chuva convectiva foram a topografia e a descontinuidade no teor de umidade do solo. Com relação a estabilidade atmosférica percebeu-se a existência de uma relação quase linear entre a Energia Potencial Convectiva Disponível (CAPE) e a temperatura potencial equivalente. / In this work the version 6.0 of the numerical model RAMS (Regional Atmospheric Modeling System) is used with the main objective of simulating the influence of agricultural expansion on the water and energy exchange in Caatinga vegetation areas, and to quantify the effects that changes on soil use and coverage have on the generation of thermally induced circulations and convective activity. The scenarios of soil use investigated are designed to represent native environmental conditions (without anthropogenic influences) and with alterations due to the implementation of the Sobradinho reservoir, and the expansion of agricultural activities and irrigation in a semiarid climate area. The large scale atmospheric ambient is characterized by the dynamic and thermodynamic structure typical of the central area of an upper level cyclonic vortex. The period of study was chosen aiming at environmental conditions with largely diversified agricultural use in Caatinga vegetation areas (agriculture with and without irrigation), and almost cloudless skies. The temporal evolution of the accumulated convective precipitation in the numerical simulations of the agricultural expansion shows large differences in the effects of agriculture with and without irrigation. The irrigated areas higher evapotranspiration rate causes a substantial increase in the moisture content in the lower troposphere, and lower the air temperature and convective precipitation.