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RESUMO
Este relatório apresenta o Projeto Balanço de Energia, Vapor D´Água e
CO
2
em áreas de floresta tropical na Amazônia Central (Projeto 0966/95) rea-
lizado pelo INPE e INPA, durante o período de 1996 à 1999. São apresentados os
objetivos deste projeto e discutidos os principais resultados científicos alcança-
dos.
1. INTRODUÇÃO
Na última década, a Amazônia tem sido foco de atenção mundial devido
à sua riqueza mineral, a sua grande biodiversidade de espécies florestais e tam-
bém pelos efeitos que o desmatamento em grande escala pode provocar no cli-
ma, na hidrologia e nos ciclos biogeoquímicos em escalas regional e global.
Com relação a associação floresta-clima, o avanço da informática facili-
tou o desenvolvimento e a utilização de Modelos Numéricos de Circulação Ge-
ral da Atmosfera, analisando o efeito dos processos de troca de momentum,
energia e vapor d´água entre a superfície e a atmosfera. Como exercício da pro-
blemática do desmatamento, vários estudos de simulação numérica do clima em
situações de floresta e desmatamento (troca de superfícies vegetadas de floresta
tropical por áreas de pastagens) já foram realizados, entre os quais pode-se citar
o trabalho de Nobre et al. (1991). De modo geral, os resultados obtidos por vários
autores convergem de que ocorrerá um aumento da temperatura do ar próximo
à superfície (variando de 0,6 à 2,0 °C), uma redução nos totais de precipitação e
evaporação (de 20 a 30% do valor do cenário de floresta) e uma estação seca mais
prolongada. Estas modificações, se confirmadas pela realidade, certamente acar-
retarão implicações ecológicas importantes.
Outro aspecto importante nesta problemática de mudanças climáticas
globais é o papel que o gás dióxido de carbono (CO
2
) desempenha no balanço de
energia do sistema biosfera-atmosfera. Devido a sua grande extensão, as flores-
tas tropicais úmidas são importantes no ciclo global do carbono, por conterem
aproximadamente 40% do C estocado na biomassa terrestre. (Philips et al., 1998).
Medidas recentes (Grace et al., 1996, Malhi et al., 1998, Phillips et al., 1998)
sugerem que a floresta Amazônica seja um sorvedouro de CO
2
da atmosfera e
que o desmatamento que está ocorrendo libera uma quantidade grande de car-
bono para a atmosfera, da ordem de 1,6 tonC.ha
-1
.ano
-1
(IPCC, 1996). Ainda não
Balanço de energia, vaporBalanço de energia, vapor
Balanço de energia, vaporBalanço de energia, vapor
Balanço de energia, vapor
d`água e COd`água e CO
d`água e COd`água e CO
d`água e CO
2 2
2 2
2
em áreas deem áreas de
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em áreas de
floresta tropical na Amazôniafloresta tropical na Amazônia
floresta tropical na Amazôniafloresta tropical na Amazônia
floresta tropical na Amazônia
CentralCentral
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Central
1919
1919
19
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374
Balanço de energia, vapor d`água e CO
2
em
áreas de floresta tropical na Amazônia Central
se conhece bem os limites de estocagem de biomassa em florestas tropicais úmi-
das, a partir do qual se estabelece um equilíbrio dinâmico, onde os ganhos igua-
lam-se as perdas. Portanto, para conhecermos a associação entre a dinâmica do
crescimento deste ecossistema e os limites de estocagem, há a necessidade de
monitoramento contínuo de longo prazo das trocas de carbono entre o ecossistema
e o meio. A atmosfera representa a maior fronteira destas trocas.
Um outro processo fundamental nos estudos sobre os intercâmbios de
energia é o estabelecimento do regime de radiação dentro do interior do dossel.
O comportamento do perfil de radiação desde a superfície até o topo do dossel
interage com a atmosfera e configura os padrões dos perfis de temperatura,
umidade específica, ventos e também da concentração de CO
2
. Estes, por sua
vez, modificam e caracterizam os fluxos entre a vegetação e a atmosfera.
Este Projeto foi idealizado para coletar dados que permitam obter um
conhecimento detalhado dos processos físicos da interação biosfera-atmosfera.
Neste sentido, os objetivos foram divididos em: a) medidas de longo prazo de
fluxos de energia, vapor d´água e CO
2
em áreas de floresta tropical; b) medidas
de concentração de CO
2
na camada limite e c) medidas de penetração de luz
solar no interior da floresta tropical. Este trabalho abordará os principais resul-
tados científicos encontrados pelos segmentos acima mencionado.
2. SÍTIO EXPERIMENTAL, DADOS E MÉTODOS
As medidas experimentais ocorreram em duas reservas florestais do INPA,
a saber: Reserva Floresta Adolfo Ducke (medidas de penetração de luz solar) e
Reserva Biológica do Rio Cueiras (medidas de fluxos de energia, vapor d´água e
CO
2
e estrutura da camada limite noturna), sendo também conhecida como Re-
serva ZF-2. Estas duas áreas possuem vegetação tropical não pertubada, com
árvores de aproximadamente 35 m de altura e cujas espécimes mais emergentes
chegam a atingir 40 m, biomassa seca entre 300-350 t.ha
-1
e índice de área foliar
entre 5 e 6. A Reserva Ducke dista aproximadamente 25 km de Manaus e a
Reserva ZF-2 dista aproximadamente 70 km. O clima é caracterizado por tempe-
raturas e umidades elevadas: a temperatura média anual é de 26,7 °C, sendo os
meses de setembro e outubro os mais quentes (temperatura máximas ao redor de
33 °C). A umidade relativa apresenta índices médios mensais acima dos 80%. A
normal climatológica (1965/1994) apresenta duas estações anuais, sendo um
período seco (junho à novembro) com precipitação mínima de 93 mm (julho) e
um período chuvoso (dezembro à maio), sendo que o total mensal máximo é de
300 mm (fevereiro).
Para monitorar as trocas dos fluxos de energia, vapor d´água e CO
2
entre
um ecossistema e a atmosfera, é necessário medir-se os principais fluxos de
entrada e saída dos gases no sistema. Devido a enorme heterogeneidade e com-
plexidade espacial, tanto nos sumidouros (folhas) quanto nas fontes de CO
2
(demais tecidos e organismos), generalizações baseada em medidas diretas dos
componentes de fluxo apresentam grandes desafios. Como todos compartimen-
tos emitem e retiram CO
2
da atmosfera, e como o ar próximo destas fontes e
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375
Balanço de energia, vapor d`água e CO
2
em
áreas de floresta tropical na Amazônia Central
sumidouros está em movimento turbulento, a componente vertical deste ar leva
de e para a atmosfera acima concentrações de CO
2
que refletem sua origem e o
somatório de trocas a que foi exposto. Assim, as trocas de ar entre o dossel da
floresta e a atmosfera livre acima totalizam as trocas na sua área de influência.
Nos últimos dez anos foi desenvolvido um sistema de equipamentos
micrometeorológicos para mensurar as trocas totais de CO
2
na interface do
ecossistema com a atmosfera livre, utilizando sensores tridimensionais de vento
e analisadores de CO
2
de resposta rápida, instalados vários metros acima do
dossel superior da floresta. Esta técnica (correlação de vórtices turbulentos ou
“eddyflux correlation”) viabilizou medições contínuas e representativas de gran-
des superfícies. A medidas de fluxos foram realizadas no topo de uma torre
micrometeorológica de 46 m de altura (ZF-2 Km 14), durante o período de setem-
bro de 1995 até julho de 1998. As medidas de superfície (acima e dentro do
dossel da vegetação) foram realizadas nesta torre e consistiu de medidas de
fluxos de calor sensível, latente, momentum e CO
2
. Os equipamentos utilizados
para as medidas de fluxos de CO
2
foram um anemômetro sônico 3D Solent Gill
(Lymington, Reino Unido) e um analisador de gás infra-vermelho Li-Cor 6262
(Lincoln, US), sendo que os fluxos foram calculados pela técnica de correlação
de vórtices. O software utilizado para amostrar o ar e calcular os fluxos foram
desenvolvidos pela Universidade de Edinburgh. Uma descrição detalhada do
software e do controle de qualidade dos dados encontra-se em Malhi et al. (1998).
Dentro do dossel, foram realizadas medidas de perfis de temperatura, umidade
específica e de concentração de CO
2
nas alturas de 1,0, 9,0, 17,4, 25,3, 33,3 m. A
partir de julho de 1999, foi instalado uma nova torre micrometeorológica na
Reserva ZF-2 (Km 32), aumentando a representatividade espacial das medidas.
A Figura 1 mostra uma representação esquemática das medidas e uma imagem
da torre micrometeorológica (ZF-2 Km 14).
Figura 1: Representação esquemática das medidas realizadas
na Reserva Biológica do Rio Cueiras.
376
Balanço de energia, vapor d`água e CO
2
em
áreas de floresta tropical na Amazônia Central
As medidas realizadas com o balão cativo (zeppelin com volume de 5,25
m
3
) foram efetuadas durante o período de 16 a 26 de novembro de 1995. Os
dados compreenderam um conjunto de perfis da concentração de CO
2
obtidas
com o levantamento de um tubo especial de plástico. O ar em alturas pré-deter-
minadas (a cada 50 m desde a superfície até 300 m –máxima extensão do tubo
plástico) era trazido para a superfície por uma bomba de sucção e medido a
concentração de CO
2
com um analisador de gás infra-vermelho CIRAS 1 (Hitchin,
Reino Unido). Estas medidas foram realizadas desde o por-do-sol (aproxima-
damente às 18 Hora Local – HL) e durante toda à noite, em intervalos de içamen-
tos a cada 1,5 horas. Simultaneamente à estas medidas de CO
2
, medidas de
temperatura do ar, pressão atmosférica, umidade específica e ventos foram rea-
lizadas com a sonda meteorológica A.I.R. (Boulder, EUA). Estes dados foram
transmitidos por telemetria (frequência de 403,5 MHz) e recebido por um recep-
tor ADAS- A.I.R. (Boulder, EUA). As medidas do balão cativo ficaram a cargo da
cooperação INPE e Institute of Hydrology (Projeto MACOE- Manaus Atmospheric
CO
2
Experiment - Culf et al., 1998) e as medidas de fluxos e de concentração de
temperatura, umidade e CO
2
dentro do dossel foram realizadas conjuntamente
entre o INPA e a University of Edimburgh (Projeto JACAREX - Joint Amazonian
Carbon Experiment-JACAREX - Malhi et al., 1998).
Para as medidas de penetração de luz solar (espectro de 0,3 a 3,0 mm)
dentro do dossel, foram utilizados 8 tubos solarímetros (Delta-T device,
Figura 2: Representação esquemática do reticulado utili-
zado para as medidas de radiação solar.
377
Balanço de energia, vapor d`água e CO
2
em
áreas de floresta tropical na Amazônia Central
Cambrigde, Reino Unido) colocados em uma vertical, sendo que os sensores
mais próximos à superfície (alturas de 2 e 5 m) eram fixos e os restantes (6
sensores) em alturas variáveis em função do tamanho das árvores em que o
reticulado foi suspenso (Figura 2). Acima da vegetação, no topo de uma torre
micrometeorológica instalada na Reserva Ducke, mediu-se o fluxo de radiação
solar incidente através de piranômetro (CM-5 Kipp & Zonen, Delft, Netherlands).
As medidas foram integradas por períodos de 20 min, sendo os dados coletados
e armazenados por um sistema de aquisição de dados (21 X Campbell Scientific
Inc, Inglaterra) com taxa de amostragem de 1 observação por minuto. O período
de medidas de radiação solar estendeu-se de 29 de outubro à 11 de dezembro de
1998, no período de transição do final da estação seca e início do período chuvo-
so. Durante este período foram realizadas 3 verticais, o que implica em uma
amostragem horizontal de 3 pontos.
3. RESULTADOS
a) medidas de longo prazo (líder: Antonio Donato Nobre)
As medidas realizadas na torre da ZF-2 Km 14 em Manaus formam a série
temporal de dados de fluxo de CO
2
mais longa existente para floresta tropical e
representam uma enorme contribuição científica do Projeto JACAREX. O primei-
ro ano de resultados indica um sumidouro de carbono de 5,9 t C ha
-1
(Figura 3),
significativamente maior que o medido para áreas de floresta tropical em
Rondônia (Grace et al., 1996) e para a Reserva Ducke (Fan et al., 1990). Ressalta-
se que estas medidas de Grace et al. (1996) e de Fan et al. (1990) foram obtidas em
um pequeno intervalo de tempo (da ordem de 50-60 dias) e extrapolado para o
ano inteiro, diferentemente dos dados obtidos por este estudo: medidas contínu-
as durante um ciclo sazonal completo. Mesmo assim, esta assimilação de carbo-
no é alto e controverso pois se for contínuo significaria dobrar a biomassa da
floresta a cada 100 anos, algo difícil de se imaginar para um sistema com esto-
que de biomassa já tão alto. Um artigo recente compilando resultados de varia-
dos estudos de blocos florestais em toda a Amazônia (Phillips et al., 1998) de-
monstrou que há considerável variabilidade no balanço líquido de carbono para
estas florestas, dependendo da história de perturbação silvigenética. Nesta li-
nha, é reconhecido o fenômeno de mortalidade de árvores decorrente de seca
prolongada em anos de “El Niño”, assim como a destruição catastrófica locali-
zada de árvores por tormentas de vento (“blow downs”). No longo prazo a
floresta poderia então estar “recuperando” biomassa, não necessariamente ga-
nhando-a. Contudo, ainda existe a possibilidade real de haver uma resposta
deste ecossistema a mudanças globais, como a fertilização por CO
2
e outros
nutrientes associados a poluição antropogênica, assim como uma modificação
pelo regime de chuvas. Com relação às novas medidas efetuadas na nova torre
(ZF-2 Km 32), os primeiros meses de resultados indica um sumidouro de carbo-
no de quase 9 ton C ha
-1
ano
-1
. Este valor é quase o dobro do medido para o
primeiro ano da torre ZF2-Km14, sendo o que mais surpreende, é ocorrer duran-
378
Balanço de energia, vapor d`água e CO
2
em
áreas de floresta tropical na Amazônia Central
te a estação seca. Medições na torre da ZF-2 Km 14 (Malhi et al., 1998), corrobo-
radas em exercícios de modelagem (Williams et al., 1998), indicaram uma pro-
eminente maior fixação líquida de C no ecossistema ZF2-Km14 durante a estação
úmida do que durante a estação seca. Aparentemente a abundância de radiação
disponível para fotossíntese na estação seca não pode ser aproveitada na fixa-
ção extra de carbono, devido a déficit de água no sistema solo-planta-atmosfera
(fechamento de estômatos). Reside neste fato, talvez, a explicação para o imenso
sumidouro que estamos medindo nestes meses. O ano de 1999 é um ano típico
de evento “La Nina”, com acentuada anomalia de precipitação em Manaus.
Esta estação seca continua com radiação abundante nas manhãs e princípios
de tarde mas, diferentemente dos anos normais, apresenta chuvas frequentes
nos finais de tarde. Assim, parece que o sistema estaria fixando carbono em
condições ótimas (abundância de água e radiação). Um valor tão alto de fixação,
entretanto, suscita dúvidas sobre possíveis erros de medição. Devido a efeitos
topográficos, pode estar havendo uma fuga noturna de CO
2
com uma possível
drenagem de ar frio para os vales, o que estaria inflando o sumidouro (entradas
bem medidas durante o dia, com perdas mal medidas durante a noite). Para
verificar o armazenamento de carbono durante à noite, o sistema monitora as
concentrações de CO
2
em seis alturas na torre, que permitem representar o
perfil vertical com os gradientes de concentração. Através do armazenamento é
possível calcular quanto CO
2
deixou o sistema, e corrigir os fluxos medidos.
(Malhi et al., 1998).
Figura 3: Assimilação de carbono pela floresta tropical (Projeto JACAREX/PPD-G7)
O CO
2
produzido nos solos de florestas tropicais úmidas pela respiração
de raízes, microrganismos, fauna do solo e pela oxidação química dos compos-
tos de carbono pode representar mais de 80% de todo CO
2
emitido pelo
ecossistema (Meir et al., 1996). A taxa de transferência do CO
2
é controlada a)
pela sua taxa de produção no solo; b) pelos gradientes de temperatura; c) por sua
concentração na interface solo-atmosfera; d) pelas propriedades físicas do solo;
e e) pelas flutuações da pressão atmosférica do ambiente (Sotta, 1998). Utilizando
câmaras dinâmicas de fluxo aberto para a atmosfera e um analisador de
infravermelho para CO
2
foram feitas medidas em 20 pontos amostrais distribu-
ídos aleatoriamente dentro de um bloco, com uma replicata para cada ponto
379
Balanço de energia, vapor d`água e CO
2
em
áreas de floresta tropical na Amazônia Central
(para a descrição detalhada do local de estudo e a metodologia empregada ver
Sotta, 1998). As medidas de efluxo para avaliação da variação temporal foram
conduzidas na estação seca (período de junho-julho de 1997), em três fases,
cada uma com cinco dias de duração. O maior valor de efluxo foi de 12,95 µmol
CO
2
m
-2
s
-1
e o menor foi 4,04 µmol CO
2
m
-2
s
-1
, e a média de todas as medidas
espaciais foi 6,86 ± 1,78 µmol CO
2
m
-2
s
-1
. Embora a temperatura e a umidade do
solo sejam frequentemente fatores dominantes no controle do efluxo de CO
2
do
solo, estas são variáveis mais temporais que espaciais em ecossistemas relativa-
mente uniformes. Portanto, a variação espacial do efluxo de CO
2
do solo deve
seguir os padrões de distribuição das raízes e dos microorganismos na liteira,
nas camadas orgânicas e no solo mineral. A caracterização da distribuição es-
pacial da biomassa na vegetação pode consequentemente ser uma forma indireta
de estimar a variação espacial do efluxo de CO
2
do solo (Sotta, 1998). Para todas
as medidas, os resultados indicaram que quando não há chuva os picos de
emissão de CO
2
ocorrem entre 13 e 14 HL. A variação do efluxo em 24 horas foi,
em média, 1,1 µmol CO
2
m
-2
s
-1
, mas com o solo seco a variação caiu para 0,5 µmol
CO
2
m
-2
s
-1
.
b) dinâmica e estrutura da camada limite estável (noturna) (líder: Gilberto
Fisch)
Na realização do MACOE, foram coletados dados durante 10 noites se-
guidas (de 16 a 25/11/1995) que, após testes de consistência e controle de qua-
lidade, produziram 49 perfis. Embora a altura máxima atingível pelo balão cati-
vo fosse de 300 m (devido a limitação do tubo flexível), somente em algumas
poucas situações (aproximadamente 15 casos) é que esta altura foi atingida. Um
dos motivos foi a ocorrência de ventos fortes (acima de 7,0 m.s
-1
), o que impedia
as atividades com o balão cativo. Ventos acima deste valor provocam uma forte
tensão no cabo do balão, com risco de rompê-lo. Os dados dos perfis foram
interpolados linearmente na vertical em intervalos de 25 m. A medida da con-
centração de CO
2
na altura de 350 m (356,8 ppm) foi calculada como sendo a
concentração da atmosfera livre, uma vez que esta altura representa o máximo
desenvolvimento vertical da camada limite noturna em regiões de floresta tropi-
cal (Fisch & Nobre, 1997). Um perfil composto de todos os içamentos é apresen-
tado na Figura 5 e mostra claramente a evolução temporal da concentração de
CO
2
: às 18:00 HL o perfil está bem misturado devido as condições convectivas
do período da tarde, com um valor aproximadamente constante com a altura de
360 ppm. Com o decorrer da noite, ocorre um aumento da concentração de CO
2
,
especialmente nas camadas mais baixas e próximas ao solo. Às 21 HL, o perfil
de CO
2
é de 375 ppm em 50 m, aumentando este valor para 389 ppm às 24 HL,
409 ppm às 3:00 HL e 420 ppm às 5:30 HL. Esta evolução temporal durante à
noite mostra uma variação de 60 ppm em 50 m, decrescendo este valor para 36
ppm em 100 m e apenas 28 ppm em 150 m. Esta pequena variação, principal-
mente entre 100 e 150 m, é provavelmente associada com o aumento da velocida-
de do vento durante à noite. O conjunto de dados de fluxo e concentração de CO
2
mostra um aumento da concentração de CO
2
após o nascer-do-sol, devido a
380
Balanço de energia, vapor d`água e CO
2
em
áreas de floresta tropical na Amazônia Central
quebra da estabilidade térmica no nível do dossel e também pelo início da turbu-
lência gerada pela insolação solar. O ar rico em CO
2
preso no interior da floresta
é liberado para a atmosfera, pela ação da turbulência. Na média deste período, a
concentração de CO
2
dentro do dossel atingiu valores máximos no nível mais
baixo (1m) com 409,8 ppm, decrescendo progressivamente até atingir a mais
baixa concentração no nível de 46,5m (387,1 ppm). O ciclo diário médio da
concentração de CO
2
para cada nível é mostrado na Figura 4, apresentando um
máximo característico no início da manhã oscilando entre 6 e 8 HL de acordo
com os níveis onde, em geral, observa-se maior taxa de turbulência dinâmica
associada. Entretanto, na média a floresta age como um sorvedouro de CO
2
atmosférico entre 8 e 18 HL em todos os níveis e atua como emissor no restante
do dia. (Ferreira da Costa et al., 1999).
Figura 4 – Ciclo Diário da Concentração de CO nos níveis a) 1,0 (N1); b) 9,0 (N2); c)
17,4 (N3); d) 25,3 metros (N4); e) 33,3 (N5) e f) 46,5 (N6) metros.
381
Balanço de energia, vapor d`água e CO
2
em
áreas de floresta tropical na Amazônia Central
b-1) Balanço de CO
2
dentro da camada limite
O balanço de CO
2
foi realizado com dados oriundos dos perfis de concen-
tração de CO
2
medidos pelo balão cativo e com as medidas realizadas no topo da
torre. A idéia básica deste cálculo é o de que ocorre um forte acoplamento entre a
vegetação e a atmosfera e que se não houver perdas laterais (advecção) deste
CO
2
, a variação temporal (armazenamento) deve ser a resposta das modifica-
ções dos fluxos de superfície. O armazenamento (S
co2
) da concentração de CO
2
na camada limite foi calculada como:
S
CO
t
dz
co
h
2
2
50
=
∫
∂
∂
(mmol.m
-2
.s
-1
)
onde a altura (h) foi escolhida como 350 m. A variação temporal de CO
2
(¶CO
2
/¶t) foi calculada com os perfis das 18 e 5:30 HL e integrada na vertical (z).
A Tabela 1 apresenta o balanço entre este armazenamento e os fluxos turbulen-
tos integrados durante todo o período noturno. Existe um bom ajuste em 3 noites
(17, 18 e 23/11) e uma forte discrepância em 3 outras noites (16, 19 e 22/11). Para
classificar as noites bem e mal correlacionadas em função da estabilidade at-
mosférica, o comprimento de Monin-Obhukov (L) foi calculado e para pequenos
valores de 1/L (que representa estabilidade fraca), ocorre uma boa correlação
entre o fluxo de CO
2
que saem do dossel e o armazenamento na camada limite.
Figura 5: Perfil composto da variação temporal da concentração de CO2 dentro da
camada limite (Projeto MACOE/PPD-G7).
382
Balanço de energia, vapor d`água e CO
2
em
áreas de floresta tropical na Amazônia Central
Nestas noites ( 17, 18 e 23/11) ocorre ventos fortes, os quais misturam em toda
camada limite noturna o ar rico em CO
2
proveniente da vegetação. Ainda nestas
noites o fluxo de calor sensível é mais alto do que o normal, indicando um
resfriamente da superfície menor. Ocorre também nebulosidade. Nas noites em
que não há o balanceamento do CO2 (16, 19 e 22/11), a estabilidade é muito forte
(tipicamente entre 0,5 – 1,0 m
-1
), desacoplando o ar do interior do dossel e acima
dele.
Tabela 1: Balanço de CO
2
durante o MACOE. Unidades em
mm
mm
mmol.m
-2
.s
-1
.
* integrado das 21 até as 5:30 HL. ** integrado das 18 até as 3 HL
c) Penetração de luz solar (líder: Ari de Oliveira Marques Filho)
Os dados coletados de radiação dentro do dossel foram inicialmente sepa-
rados em 4 classes de radiação externa (acima da copa), em função da cobertura
de nuvens. Esta classificação baseou-se em situações em que predominou radia-
ção difusa (céu encoberto, classes I e II) ou radiação direta (classes III e IV). A
Figura 6 mostra claramente estas classes, através das médias do fluxo de radia-
ção solar para cada hora. A partir dos dados de penetração de luz solar e utili-
zando-se da lei de extinção da radiação (Lei de Lambert-Beer) dentro do dossel, é
possível estimar-se a quantidade de vegetação para cada nível de altura e,
consequentemente, do índice de área foliar (IAF). Este valor é importante se co-
nhecer pois é através da superfície das folhas que ocorre as trocas gasosas: perda
de água pelas folhas e absorção de CO
2
. Este parâmetro IAF é uma importante
variável de entrada nos modelos de Circulação Geral da Atmosfera.
A partir dos dados coletados nas 3 verticais, foi possível calcular a densi-
dade de área foliar por altura e observou-se que existem 2 zonas distintas de
concentração de folhas: uma principal situada na parte alta da vegetação com
concentração máxima de área foliar de aproximadamente 0,3 m
2
/m
3
localizada
acima dos 20 m de altura; e um pico secundário na parte baixa da vegetação
(entre 3 e 10 m) com uma densidade de área foliar praticamente constante com a
altura (da ordem de 0,16). Estes 2 extratos são intercalados por uma zona de
transição com baixa densidade de área foliar, cujo valor mínimo é de 0,10 m
2
/m
3
(localizado na altura de 15 m). Na Tabela 2 é apresentado o valor médio (3 verti-
cais) de IAF.
383
Balanço de energia, vapor d`água e CO
2
em
áreas de floresta tropical na Amazônia Central
Tabela 2: Valores de IAF (m
2
/m
3
) em função da altura.
4. COMENTÁRIOS FINAIS
Este projeto coletou uma série de dados que determinam as trocas de
energia, vapor d´água e CO
2
entre a floresta tropical e a atmosfera. Nos próximos
2 anos, uma análise detalhada destes dados serão conduzidas por pesquisado-
res envolvidos neste Projeto, bem como dos jovens cientistas engajados nos mes-
mo. Uma parte deste conjunto de dados já foi analisada e os principais resulta-
dos podem ser condensado como:
- Os esforços das medidas de longo prazo para o monitoramento das
trocas de CO
2
entre a biosfera e a atmosfera produziram resultados pioneiros e
surpreendentes para as florestas tropicais úmidas consideradas em clímax. Para
a confirmação e verificação dos resultados de nossa pesquisa é necessária maior
abrangência espacial e temporal. Os valores altos de fixação de carbono
atmosférico na biomassa, se confirmados em medições independentes e contínuas
de muitos anos (por exemplo pela continuação deste projeto e/ou Projeto LBA),
podem indicar que as florestas funcionariam como filtros planetários para o
excesso de CO
2
emitido pela queima antrópica de combustíveis fosseis. No futu-
ro, seja por crescimento natural, seja por um mecanismo de resposta a mudan-
ças globais, o aumento progressivo do estoque de carbono nestas florestas terá
enorme impacto ecológico e econômico. Esta possível função metabólica no or-
ganismo planetário pode vir a juntar argumentos muito fortes para a preserva-
ção da floresta dos usos predatórios.
Figura 6: Classes de Radiação Solar obtidas na Reserva Ducke.
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Balanço de energia, vapor d`água e CO
2
em
áreas de floresta tropical na Amazônia Central
- Os fluxos calculados pelos perfis na camada limite são estimativas regi-
onais das trocas gasosas entre a vegetação e a atmosfera e não se deve esperar
que eles sejam exatamente iguais as medidas efetuadas em um único ponto
(como é o caso da torre). Uma explicação para isto é que as partes baixas devido
aos vales do rios e/ou bordas da floresta possuem um fluxo maior de CO
2
do que
o plato (aonde está instalada a torre) e as medidas efetuadas com o balão cativo
captam esta informação.
- A caracterização do regime de radiação solar em meio vegetal combina-
da com a inversão de modelos físicos (Lei de Lambert-Beer) que representem a
interceptação da radiação solar pela vegetação produzem estimativas do índice
de área foliar (IAF). O índice calculado para a Reserva Ducke foi de 6,4, valor este
consistente com o determinado em outros estudos para a área de floresta tropical
(McWilliam et al., 1993), através da metodologia destrutiva de medida direta de
toda área foliar existente em uma área amostral escolhida.
AGRADECIMENTOS
Os autores desejam expressar seus sinceros agradecimentos a todos os
participantes envolvidos neste projeto, quer seja na árdua tarefa de coleta de
dados de campo, quer seja nas análises dos dados coletados. Referências
especiais aos colaboradores P. Stefani (UNITUS), A. Araújo (INPA), E. D. Sotta
(INPA), M. G. P. Pereira (UFV), P. Kabat (SC-DLO), A. D. Culf (IH), Y. Malhi (UoE),
Ricardo Dallarosa(INPA), R. Ferreira da Costa (ESALQ-USP) e A. R. Pereira
(ESALQ-USP). Os resultados aqui apresentados foram obtidos através das
cooperações técnico-científicas JACAREX (1995-1998), MACOE (1995-1996),
EUSTACH (1999) e LBA (1999). Agradecimento especial à Funcate, na pessoa do
Sr. José Elias Baruel, por viabilizar a parte administrativa do projeto
5. REFERÊNCIAS
Culf, A.D.; Fisch, G.; Malhi, Y.; Ferreira da Costa, R.; Nobre, A.D.; Marques Filho,
A. de O.; Gash, J.H.C.; Grace, J. Carbon dioxide measurements in the nocturnal
boundary layer over Amazonian Forest. Hydrology and Earth System
Sciences, 3(1): 39 – 53, 1999;
Fan, S.-M., Wofsy, S., Bakwin, P., Jacob, D., Atmospheric-biosphere exchange of
CO
2
and O3 in the central Amazon forest, Journal of Geophysical Research,
95(D10), 16,851-16,864, 1990;
Ferreira da Costa, R.; Fisch, G.; Pereira, A.R.; Culf, A.D.; Malhi, Y.; Nobre, C.A.;
Nobre, A.D. Quantificação da concentração de dióxido de carbono em perfis
dentro de uma área de floresta na Amazônia Central. Anais do X Congresso
Brasileiro de Agrometerologia, Florianópolis-SC, julho 19-23, p. 230-237, 1999;
Fisch, G.; Nobre, C.A. The atmospheric boundary layer in the Amazon region.
Special Symposium on Boundary Layer and Turbulence. Proceedings of the
77
th
AMS Annual Meeting, Long Beach-CA, February 2-7, p. 72-75, 1997;
385
Balanço de energia, vapor d`água e CO
2
em
áreas de floresta tropical na Amazônia Central
Grace, J.; Malhi, Y.; Lloyd, J.; McIntire, J.; Miranda, A.C., Meir, P.; Miranda, H. S.
The use of eddy covariance to infer the net carbon dioxide uptake of Brazilian
rain forest. Global Change Biology, 2(3): 209 – 218, 1996;
Malhi, Y.; Nobre, A.D.; Grace, J.; Kruijt, B.; Pereira, M.G.P.; Culf, A.D.; Scott, S.
Carbon dioxide transfer over a Central Amazonian rain forest. Journal of
Geophysical Research,
103(D24): 31593 – 31612, 1998;
Marques Filho, A. de O.; Dallarosa, R.L.G. Interceptação de radiação solar e
distribuição espacial de área foliar em floresta. Acta Amazônica (submetido),
20 p., 1999;
McWilliam, A.L.C.; Roberts, J.M.; Cabral, O.M.R.; Leitão, M.V.B.R.; Costa, A.C.C.L.;
Maitelli, G.; Zamparoni, C.A.G.P. Leaf area index and above ground biomass
of terra firme rain forest and adjaacent clearings in Amazônia. Funcional
Ecology, 7: 210 – 217, 1993;
Meir, P.; Grace, J.; Miranda, A.C.; Lloyd, J. Soil respiration measurements in the
Brazil forest and cerrado vegetation during the wet season. In: Amazonian
Deforestation and Climate. Gash, J.H.C.; Nobre, C.A.; Roberts, J.; Victoria,
R.L. (eds.). John Wiley, New York, 319 – 330, 1996;
Nobre, C.A.; Sellers, P.J.; Shukla, J. Amazonian deforestation and regional climate
change. Journal of Climate, 4(10): 957 – 987, 1991;
Phillips, O.L.; Malhi, Y.; Higuchi, N.; Laurance, W.F.; Nunez, P.V.; Vásquez, R.M.;
Laurance, S.G.; Ferreira, L.V.; Stern, M.; Brown, S.; Grace, J. Changes in the
carbon balance of the tropical forests: evidence from long-term plots. Science,
282: 439-442, 1998;
Sotta, E.D., Fuxo de CO
2
entre solo e atmosfera em floresta tropical úmida da
Amazônia central, Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA),
dissertação de mestrado, 150 p., 1998
Williams, M.; Malhi, Y.; Nobre, A.D.; Rastetter,E.B.; Grace, J.; Pereira, M.G.P.
Seasonal variation in net carbon exchange and evapotranspiration in a
Brazilian rain forest: A modelling analysis, Plant Cell Environment, X:XX-
XX, 1998;
EQUIPE
Carlos A. Nobre - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE/
CPTEC), Gilberto Fisch - Centro Técnico Aeroespacial (CTA/IAE), Antonio
Donato Nobre, Ari de Oliveira Marques Filho - Instituto Nacional de Pesquisas
da Amazônia (INPA)
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2
em
áreas de floresta tropical na Amazônia Central
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