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Previous issue date: 2009-10-20 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas - FAPEAM / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Horizontal and vertical CO 2 fluxes and gradients were obtained in an Amazon tropical rain
forest, the Tapajós National Forest Reserve (FLONA-Tapajós - 54 o 58‟W, 2 o 51‟S). Two
observational campaigns in 2003 and 2004 were conducted to describe subcanopy flows,
clarify their relationship to winds above the forest, and estimate how they may transport CO 2
horizontally. It is now recognized that subcanopy transport of respired CO 2 is missed by
budgets that rely only on single point Eddy Covariance measurements, with the error being
most important under nocturnal calm conditions. We tested the hypothesis that horizontal
mean transport, not previously measured in tropical forests, may account for the missing CO 2
in such conditions. A subcanopy network of wind and CO 2 sensors was installed. Significant
horizontal transport of CO 2 was observed in the lowest 10m of the canopy. Results indicate
that CO 2 advection accounted for 73% and 71%, respectively of the carbon budget deficit
(difference between total ecosystem respiration and respective eddy flux tower measured) for
all calm nights evaluated during dry and wet periods. We found that horizontal advection was
significant to the canopy CO 2 budget even for conditions with the above-canopy friction
velocity higher than commonly used thresholds (u * correction). On the moderate complex
terrain cover by dense tropical Amazon rainforest (Reserva Biológica do Cuieiras – ZF2 -
02◦36′17.1′′S, 60◦12′24.5′′W) subcanopy horizontal and vertical gradients of the air
temperature, CO 2 concentration and wind field were measured for dry and wet periods in
2006. We tested the hypothesis that horizontal drainage flow over this study area is significant
and it can affect the interpretation of the high carbon uptake reported by previous works. A
similar experimental design to the one by Tota et al. (2008) was used with subcanopy network
of wind, air temperature and CO 2 sensors above and below the forest canopy. It was observed
a persistent and systematic subcanopy nighttime upsloping (positive buoyancy) and daytime
downsloping (negative buoyancy) flow pattern on the moderate slope (~12%) area. Above
canopy (38 m) on the slope area was also observed a downward motion indicating vertical
convergence and correspondent horizontal divergence into the valley area direction. It was
observed that the micro-circulations above canopy were driven mainly by the balancing
pressure and buoyancy forces and that in subcanopy was driven similar physical mechanisms.
The results also indicated that the horizontal and vertical scalar gradients (e.g. CO 2 ) were
modulated by these micro-circulations above and below canopy, suggesting that advection
estimates using the previous experimental approach is not appropriate due to the tri-
dimensional nature of the vertical and horizontal transport locally. / Fluxos horizontais e verticais de CO 2 foram feitos na floresta tropical na Amazônia dentro da
Reserva de Floresta Nacional do Tapajós (FLONA-Tapajós - 54 ̊58‟W, 2 ̊51‟S). Duas
campanhas de medidas observacionais foram conduzidas em 2003 e 2004 para descrever o
escoamento abaixo do dossel, determinar sua relação com o vento acima da floresta, e estimar
como este escoamento transporta CO 2 horizontalmente. Atualmente já está reconhecido que o
transporte horizontal de CO 2 respirado abaixo da floresta não está representado pelo balanço
obtido somente em um ponto de medida nas torres de fluxos (Eddy Covariance - EC), com
erros mais significativos sob condições de noites calmas. Neste trabalho testamos a hipótese
de que o transporte horizontal médio, anteriormente não medido em florestas tropicais, possa
representar a quantidade de CO 2 respirado destas condições. Foi instalada uma rede de
sensores de vento e CO 2 abaixo da vegetação. Um significante transporte horizontal de CO 2
foi observado nos primeiros 10 metros da floresta. Os resultados indicaram que a advecção de
CO 2 , para todas as noites calmas estudadas, representou 73 e 71% do déficit noturno, definido
pela diferença entre a respiração total do ecossistema (medida ecológica) e o fluxo medido
pelo sistema EC na torre de fluxo, durante as estações seca e chuvosa, respectivamente. Foi
também encontrado que a advecção horizontal de CO 2 noturna é igualmente importante, tanto
para condições de baixos níveis de turbulência como para aquelas com altos valores de
velocidade de fricção (nível de turbulência), sendo estes limiares comumente usados para
correções dos fluxos noturnos (correção por u * ). Sobre uma área de terreno complexa coberta
por floresta tropical densa (Reserva Biológica do Cuieiras – ZF2 - 02◦36′17.1′′S,
60◦12′24.5′′W) foram medidos gradientes horizontais e verticais de temperatura do ar,
concentrações de CO 2 e o campo de vento durante as estações seca e chuvosa de 2006. Foi
testada a hipótese de que escoamento de drenagem horizontal sobre a área de estudo é
significativa e pode afetar a interpretação das altas taxas de absorção de carbono reportadas
por trabalhos anteriores. Um experimento de campo similar ao desenvolvido por Tóta et al.
(2008) foi usado, incluindo uma rede de sensores de vento, temperatura do ar e concentração
de CO 2 , acima e abaixo da floresta. Foi observado um padrão de escoamento abaixo da
floresta, persistente e sistemático, sobre uma área de encosta de moderada inclinação (~12%),
subindo durante a noite (associada com flutuabilidade positiva) e descendo durante o dia
(flutuabilidade negativa). Acima da floresta (38m) sobre a mesma área de encosta foi também
observado um movimento vertical descendente indicando convergência vertical e
correspondente divergência horizontal em direção ao centro do vale próximo a torre de medida. Foi observado que as micro-circulações acima da floresta foram dirigidas pelo
balanço entre as forças gradiente de pressão e de flutuabilidade (buoyancy), e abaixo da
floresta também foram dirigidas pelo mesmo mecanismo físico. Os resultados também
indicaram que os gradientes horizontais e verticais de CO2 foram modulados pelas micro-
circulações acima e abaixo da vegetação, sugerindo que as estimativas da advecção usando a
estratégia experimental anterior não são apropriadas devido a natureza tri-dimensional do
transporte horizontal e vertical do local.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:tede/2097 |
| Date | 20 October 2009 |
| Creators | Silva, Julio Tóta da |
| Contributors | Dias, Maria Assunção Faus da Silva |
| Publisher | Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, Clima e Ambiente (CLIAMB), INPA, Brasil, Coordenação de Pós Graduação (COPG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPA, instname:Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, instacron:INPA |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 3500086864783825195, 600, 600, 600, 600, 600, 3806999977129213183, -7779178040206807531, -4671505905809893211, -2555911436985713659 |
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