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Reciclagem de precipitação na Amazônia: clima presente e cenários futuros

Submitted by Gizele Lima (gizele.lima@inpa.gov.br) on 2017-04-11T19:11:00Z
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Previous issue date: 2016-11-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The objective of this work is to assess the spatiotemporal distribution of water budget
components and precipitation recycling in the Amazon basin for the present climate, through
an observational study using the ECMWF (Era-Interim) reanalysis for period 1980-2005, and
impacts in future scenarios using the Eta Regional Climate Model forced by RCP 8.5
emissions scenario from the HadGEM2-ES earth system model. To estimate precipitation
recycling were adopted methods based on the atmosphere moisture balance. In general, the
observational study with the ECMWF reanalysis showed that, the Amazon basin acts as a sink
for atmospheric moisture receiving water vapor transported from the ocean and from
precipitation recycled from evapotranspiration by the forest. At the regional scale, the
Amazon basin is an important source of water vapor, contributing to precipitation in other
remote locations of South America. On average, precipitation recycling in the Amazon basin
is 20%, approximately, varying between 10-15% in the northern portion and 40-50% in the
southern portion. Thus, 20% of the total rainfall in the basin is derived from local
evapotranspiration processes indicating that the local contribution to the total precipitation
represents a significant contribution to the regional water budget and plays an important role
in the Amazon water cycle. In the Amazon basin, on average, advection processes are more
important for precipitation while local evapotranspiration processes play a more important
role in the precipitation regime in the southern portion of the basin. Considering the EtaHadGEM2-ES model simulation for the present climate (without the RCP 8.5 emissions
scenario), on average, precipitation recycling in the Amazon basin is 22%, with spatial and
seasonal variation, and more intense recycling in the southern Amazon (27%). The changes
projected for future climate show that the impacts on the water budget components were more
significant during the rainy season and southern basin sector, especially at the end of the 21 st
century. The positive feedback mechanism is configured during the austral summer and on
average annually, i.e., the reduction of moisture convergence (due to change the
thermodynamic structure of the atmosphere and regional circulation patterns) and surface
evapotranspiration acted in the same way to reduce total precipitation. The negative feedback
mechanism is seen during the austral winter, where the reduction of evapotranspiration is
partially offset by the increase in moisture convergence, however, not sufficient to offset the
reduction in precipitation. The reduction in total precipitation in the Amazon was due to both
the decrease of local and advective precipitation, but the advective had a major role due to
changes in the regional circulation and moisture transport over the basin. In general, the
reduction of precipitation recycling in the Amazon was predicted to be more pronounced in
the dry season, reaching 40% at the end of the 21 st century, and was directly influenced by the
reduction in surface evaporation, but was primarily driven by enhancing the moisture
transport over the basin. However, the change in recycling is higher in the southern Amazon –
a reduction of around 50% in the dry season at the end of the century. The results suggest that
climate change due to increased greenhouse effects can significantly affect the components of
the water budget and precipitation recycling in the Amazon basin, resulting in serious
ecological consequences for the biome, such as affecting ecosystem dynamics, reduction in
the forest's ability to absorb carbon from the atmosphere, causing the occurrence of extreme
events (drought and flooding), increasing the surface temperature, and hence, the frequency
and intensity of fires. / O presente trabalho tem como objetivo avaliar a distribuição espaço-temporal dos
componentes do balanço de água e da reciclagem de precipitação na Amazônia para o clima
presente, por meio de um estudo observacional com as reanálises do ECMWF (Era-Interim)
no período de 1980 a 2005, e seus impactos em cenários futuros regionalizados a partir do
Modelo Climático Regional Eta forçado com o cenário de emissões RCP 8.5 proveniente do
modelo do sistema terrestre HadGEM2-ES. Para estimar a reciclagem de precipitação foram
utilizados métodos fundamentados no balanço de umidade na atmosfera. De modo geral, o
estudo observacional com as reanálises do ECMWF revelou que, a bacia amazônica se
comporta como um sumidouro de umidade da atmosfera, recebendo vapor d’água tanto do
transporte de origem oceânica quanto da evapotranspiração da floresta por meio do
mecanismo de reciclagem. Em escala regional, a Amazônia representa uma importante fonte
de umidade para outras regiões da América do Sul, contribuindo para o regime da
precipitação em áreas remotas. Na média, a reciclagem de precipitação na Amazônia é de
aproximadamente 20%, com valores variando entre 10-15% na porção norte e 40-50% na
porção sul. Dessa maneira, do total da precipitação na bacia, cerca de 20% é decorrente do
processo de evapotranspiração local; indicando que, a contribuição local para a precipitação
total representa um percentual significativo no balanço de água regional e desempenha um
papel importante no ciclo hidrológico amazônico. Em média na bacia, a contribuição
advectiva é mais importante para a precipitação, enquanto que, na porção sul a
evapotranspiração local tem papel importante no regime da precipitação. Considerando a
simulação do modelo Eta-HadGEM2-ES para o clima presente (sem o cenário de emissões
RCP 8.5), na média, a reciclagem de precipitação na bacia amazônica é de 22%, apresentando
variação espacial e sazonal, com maiores valores na Amazônia meridional (27%). As
mudanças projetadas para o clima futuro mostram que, os impactos nos componentes do
balanço de umidade foram mais significativos durante a estação chuvosa e na porção sul da
bacia, sobretudo, no final do século. O mecanismo de retroalimentação positivo foi
configurado durante o verão austral e na média anual, isto é, a redução da convergência de
umidade (por meio da alteração na estrutura termodinâmica da atmosfera e na circulação
regional) e da evapotranspiração agiram no mesmo sentido para reduzir a precipitação total;
no entanto, o mecanismo de retroalimentação negativo se estabelece no inverno austral, em
que a redução da evapotranspiração é parcialmente compensada pelo aumento da
convergência de umidade, porém, não o suficiente para inibir a redução da precipitação. A
redução projetada da precipitação total na Amazônia foi decorrente tanto da redução da
precipitação de origem local quanto advectiva, sendo que a advectiva teve papel predominante
devido às mudanças na circulação regional e no transporte de umidade sobre a bacia. De
maneira geral, a redução da reciclagem de precipitação na Amazônia é mais pronunciada na
estação seca, atingindo 40% no final do século, sendo diretamente influenciada pela redução
da evapotranspiração da superfície, mas, principalmente, pela intensificação do fluxo de
umidade sobre a bacia. Contudo, a mudança na reciclagem é maior na Amazônia meridional –
redução da ordem de 50% na estação seca no final do século. Os resultados obtidos sugerem
que, a mudança do clima devido ao aumento dos gases de efeito estufa pode afetar de forma
significativa os componentes do balanço de água e a reciclagem de precipitação na bacia
amazônica, implicando em graves consequências ecológicas ao bioma, tais como: afetando a
dinâmica dos ecossistemas, reduzindo a capacidade da floresta em absorver o carbono da
atmosfera, favorecendo a ocorrência de eventos extremos (secas e enchentes), aumentando a
temperatura à superfície e, consequentemente, a frequência e intensidade das queimadas.

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Date18 November 2016
CreatorsRocha, Vinícius Machado
ContributorsCorreia, Francis Wagner Silva
PublisherInstituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, Clima e Ambiente (CLIAMB), INPA, Brasil, Coordenação de Pós Graduação (COPG)
Source SetsIBICT Brazilian ETDs
LanguagePortuguese
Detected LanguagePortuguese
Typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Formatapplication/pdf
Sourcereponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPA, instname:Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, instacron:INPA
Rightshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess
Relation3500086864783825195, 600, 600, 600, 3806999977129213183, 2075167498588264571

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