Pesquisas concluídas
2024-2025 – Análise histórica e previsão de precipitação e mudanças na estação chuvosa após perda florestal local/regional na Amazônia brasileira
O objetivo geral do projeto é estimar os efeitos da perda florestal na precipitação local/regional e na duração da estação chuvosa na Amazônia brasileira, tanto para o período histórico (2000 a 2022) quanto para o futuro (até 2050). Especificamente, o projeto busca: a) Construir mapas da perda florestal na Amazônia no período entre 2000 e 2022; b) Analisar o raio de influência ideal que determina o impacto da perda florestal não-local na precipitação; c) Avaliar os impactos históricos (2000-2022) da perda florestal nos níveis de precipitação locais e regionais; d) Calcular o início, fim e a duração da estação chuvosa para o período entre 2000 e 2022; e) Modelar a precipitação em função da perda de floresta futura e o início, fim e a duração da estação chuvosa para o período entre 2023 e 2050. Projeto financiado pela Conservation International do Brasil.
2023-2025 – Eventos extremos de temperatura e secas no Sul do Brasil
Em um mundo que enfrenta uma emergência climática, os eventos extremos quentes, como temperaturas extremas, ondas de calor e secas, têm se tornado cada vez mais frequentes e intensos em várias partes do globo. A Região Sul do Brasil não é exceção a esse cenário, assim demonstrado pelos impactos significativos causados pelos eventos de seca e estiagem na agricultura. Ainda, as ondas de calor e temperaturas extremas são mais danosas à população que reside nessa região devido à suscetibilidade ao calor. Diante disso, reconhece-se a importância de investigar possíveis tendências sob a perspectiva não estacionária, devido aos efeitos das mudanças climáticas. Embora a função de distribuição generalizada de valores extremos (GEV) tenha sido amplamente utilizada nesse contexto, a sua aplicação em índices climáticos extremos de temperatura e de índices de seca é pouco difundida. O presente projeto propõe, portanto, analisar e projetar possíveis tendências de eventos extremos associados à seca e temperaturas extremas para a Região Sul do Brasil por meio de índices climáticos sobre uma perspectiva não estacionária. Os índices serão definidos com base no Expert Team on Climate Change Detection and Indices, incluindo índices desenvolvidos para avaliar os impactos nos principais cultivos agrícolas da região. A análise utilizará os dados meteorológicos presentes no Brazilian Daily Weather Gridded Data. O comportamento das séries temporais será avaliado por meio de modelos estacionários e não estacionários da GEV, inserindo uma dependência linear em relação ao tempo nos parâmetros de localização e escala, enquanto o de forma permanece constante. A eficácia dos modelos e a detecção de tendências nas séries temporais serão avaliadas por meio dos testes estatísticos Deviance e Mann-Kendall. Por fim, a recorrência desses eventos extremos será determinada pela análise de diferentes tempos de retorno.
2023-2025 – Efeitos das mudanças de uso e cobertura do solo no regime de chuvas do Cerrado
As mudanças de uso e cobertura do solo geram impactos climáticos locais e globais, prejudicando os ecossistemas e afetando atividades econômicas. No Brasil, esse fenômeno se intensificou principalmente pela expansão agropecuária nas últimas décadas, que hoje ocupa uma parte significativa do país. Entretanto, isso causa efeitos adversos ecológicos e econômicos, afetando, entre outros fatores, o regime de precipitação em alguns locais, como observado na região amazônica. Dito isso, há a necessidade de analisar se esse efeito se reflete também no Cerrado, região relevante para a agricultura, na geração de energia e na biodiversidade. Compreender esses impactos é fundamental para um futuro sustentável do bioma, com menores perdas econômicas e ambientais, contribuindo também para aumentar sua proteção, visto que a legislação atual ainda é insuficiente. Logo, esse projeto objetiva analisar os efeitos das mudanças de uso e cobertura do solo no regime de precipitação do Cerrado, avaliando os impactos nos totais anuais, sazonais e na duração da estação chuvosa. Para isso, serão usados dados de uso do solo provenientes da Coleção 8 do Projeto de Mapeamento Anual do Uso e Cobertura da Terra no Brasil (MapBiomas), com resolução espacial de 30 metros, e dados anuais divididos em categorias de uso do solo, para o período de 1985 a 2022. Os dados climáticos serão obtidos do Climate Hazard InfraRedPrecipitation with Station data (CHIRPS), com resolução espacial de 0.05º e temporal diária, a partir de 1981. Com isso, serão calculadas as datas de início e fim das estações chuvosas, através do método Anomalous Accumulation, obtendo então o período das estações e a duração delas. Para modelar as relações entre as variáveis, serão utilizados Modelos Lineares Mistos, utilizando a fração de pixel das categorias de uso do solo como efeitos fixos, e os anos como efeitos aleatórios. Esses modelos terão as variáveis do regime de precipitação como variáveis de resposta, sendo elas a precipitação total anual, sazonal e a duração da estação chuvosa.
2023-2025 – Equilíbrio bioclimático e o crescimento da vegetação secundária na Amazônia
A resiliência da floresta Amazônica às mudanças climáticas e ao uso da terra é base para a manutenção da biodiversidade e do clima local, mas atividades antrópicas têm contribuído cada vez mais para a diminuição desta resiliência. O desmatamento da floresta Amazônica tem capacidade de alterar o regime de chuvas da região. Porém, nas regiões desmatadas para fins agrícolas e posteriormente são abandonadas, pode crescer um novo tipo de vegetação que recebe o nome de floresta secundária. Contudo, o desmatamento das florestas secundárias tem crescido ao longo dos anos devido aos poucos critérios de legislação, uma vez que não existe monitoramento e proteção das regiões de florestas secundárias, impedindo que elas excedam mais de 10 anos de idade. Por meio da utilização da pesquisa fundamental de Malhi et al. 2009, é possível relacionar precipitação e déficit hídrico ao equilíbrio bioclimático típico de florestas úmidas, florestas sazonais ou savanas, o que possibilita avaliar o potencial que as atividades antrópicas têm em impactar o equilíbrio clima-vegetação, bem como o papel da vegetação secundária no equilíbrio bioclimático. Até o momento, não há estudos que avaliem o potencial de transição bioclimática considerando a regeneração florestal, oriunda do desenvolvimento da floresta secundária. Com isso, o objetivo deste trabalho é realizar uma avaliação bioclimática do crescimento da floresta secundária na Amazônia. Serão utilizados conjuntos de dados de floresta secundária, precipitação, evapotranspiração e déficit hídrico climatológico de alta resolução espacial e temporal. Os dados de floresta secundária vão ser relacionados com os dados de evapotranspiração, com os dados de precipitação e, por fim, ao diagrama bioclimático de Malhi et al. 2009. Serão avaliadas, de acordo com o diagrama bioclimático anualmente, as áreas cobertas por vegetação secundária, bem como comparação com áreas desmatadas, com análise específica para anos secos. Tais informações irão ser importantes para auxiliar no desenvolvimento de políticas de conservação do bioma Amazônia, na manutenção das florestas e na tomada de decisões para mitigar os impactos negativos no clima e contribuir para compreender os efeitos do desmatamento e do reflorestamento.
2023-2025 – Sazonalidade da fotossíntese em associação às emissões de metano e dióxido de nitrogênio da pecuária para o Estado de Minas Gerais
O estado de Minas Gerais é reconhecido como um dos principais produtores de carne bovina (cerca de 2,2 milhões de toneladas) e leite (cerca de 10 bilhões de litros) no Brasil. A pecuária nesse estado é realizada majoritariamente em pastagens extensivamente cultivadas. Contudo, cerca de 71% dessas pastagens encontram-se degradadas, o que torna a pecuária em Minas Gerais pouco produtiva, com uma taxa de lotação de uma cabeça de gado por hectare. A qualidade das pastagens, além de afetar a produtividade, também influencia a composição nutricional da dieta dos animais e, consequentemente, a eficiência de digestão e fermentação dos alimentos no rúmen, o que causa um aumento das emissões de metano. A agricultura, pastagens e mudanças no uso do solo correspondem a cerca de 70% das emissões totais de gases do efeito estufa. No Brasil, a pecuária leiteira e de corte é a maior atividade emissora, sendo diretamente responsável pela emissão de metano e óxido nitroso, dois dos principais gases responsáveis pelas mudanças climáticas. Para mensuração desses gases em larga escala geográfica, são comumente utilizados inventários que consideram os emissores (e.g., pecuária) e as taxas de emissão (e.g., fermentação). Este método apresenta limitações com relação à escala (não permite mensurar em escalas menores que a municipal) e não representa a dinâmica de transporte dos gases na atmosfera. Visando mitigar essas limitações, métodos mais modernos foram desenvolvidos, utilizando satélites que permitem avaliar a química da atmosfera em tempo real. Apesar de existirem satélites dessa categoria desde o final dos anos 1990, apenas em 2017 foi possível medir as emissões em terras agrícolas, a partir do espectrômetro TROPOMI. O TROPOMI também permite medições da Fluorescência Induzida pelo Sol, que é um sinal eletromagnético fraco emitido por moléculas de clorofila α, com características úteis na caracterização fenológica das plantas, comparativamente aos índices vegetativos. Dessa forma, este estudo terá por objetivo avaliar as emissões de metano e dióxido de nitrogênio das áreas de pastagens destinadas à pecuária para o Estado de Minas Gerais a partir de observações do espectrômetro S5P-TROPOMI dos anos de 2018 a 2022. Visando atingir esse objetivo, serão elaborados calendários de desenvolvimento fenológicos para as pastagens do estado de Minas Gerais, utilizando dados do TROPOMI. Os dados fenológicos das pastagens serão então avaliados conjuntamente com as emissões do óxido nitroso e metano, visando estabelecer possíveis relações. Como resultados desta pesquisa, são esperados três produtos espacialmente explícitos em formato grande: calendário de desenvolvimento fenológico das pastagens; calendário de desenvolvimento fenológico das pastagens; produto das emissões de CH4. Assim, espera-se compreender como a dinâmica do desenvolvimento fenológico das pastagens pode impactar nas emissões de N2O, NOx e CH4. Os resultados dessa pesquisa possibilitarão o embasamento para a elaboração de estratégias de políticas públicas no âmbito das mudanças climáticas. Projeto aprovado na Demanda Universal FAPEMIG 2023, com financiamento de R$ 79.420,00.
2021-2025 – Sazonalidade da fotossíntese em associação às emissões de metano e dióxido de nitrogênio da agropecuária brasileira
O agronegócio é uma das bases da economia brasileira e contribuiu com aproximadamente 25% do PIB do Brasil em 2021. No Brasil, foram produzidas ~123 milhões de toneladas de soja na safra e ~225 milhões de cabeças de gado em 2021, cultivados majoritariamente no Cerrado. A agropecuária brasileira é também a principal responsável pela emissão de gases de efeito estufa no país, totalizando 70% das emissões nacionais. As emissões de gases são normalmente estimadas a partir de inventários bottom-up, que se baseiam no produto dos fatores de emissão e na dimensão da atividade emissora. Contudo, nas últimas duas décadas, em decorrência de novas tecnologias de imageamento por satélite, surgiram os inventários derivados de métodos de inversão top-down, que estimam as emissões a partir de observações de espectrômetros a bordo de satélites em combinação com modelos de transporte químico. Apesar de existirem satélites de monitoramento da química atmosférica desde 2002, apenas ao final de 2017 foi possível estimar emissões em terras agrícolas, a partir do espectrômetro TROPOMI embarcado no satélite Sentinel-5 Precursor. O TROPOMI estima as concentrações de NO2, O3, CH2O, SO2, CH4 e CO com resolução espacial de até 3,5 x 7,0 km. O TROPOMI também viabiliza medições da Fluorescência Induzida pelo Sol (SIF). Estudos demonstraram que a SIF é mais consistente na caracterização fenológica das plantas, quando em comparação com índices vegetativos. Esta pesquisa tem por objetivo avaliar a sazonalidade da fotossíntese em associação às emissões de metano e dióxido de nitrogênio da agricultura e pecuária brasileira dos anos de 2018 a 2022. Para estimar as emissões da agricultura, é necessário determinar o calendário de desenvolvimento fenológico das culturas. Serão utilizados dados SIF do instrumento S5P-TROPOMI para estimar cinco métricas fenológicas. Serão selecionados pixels SIF-TROPOMI puros. Os valores SIF ausentes deverão ser preenchidos utilizando a interpolação spline cúbica e, em seguida, os dados ruidosos deverão ser filtrados pelo filtro Savitzky-Golay ponderado. Os dados serão então interpolados e as métricas fenológicas estimadas. As emissões de NO2 serão quantificadas considerando os estágios de desenvolvimento fenológico. Serão utilizadas regiões de referência florestais/naturais a montante das áreas cultivadas para estimar a média diária de fundo atmosférico de NO2. Essas regiões de referência serão domínios upwind. Os domínios devem ser upwind para não sofrer influência de áreas cultivadas. Os dados de direção e velocidade dos ventos serão extraídos do produto de reanálise climática ERA5. O fundo atmosférico será subtraído do total de NO2 da coluna atmosférica e serão estimadas as emissões de NO2 do solo do domínio de terras agrícolas usando um modelo de caixa, que considera fontes e sumidouros. As emissões de CH4 da pecuária serão estimadas utilizando o Integrated Methane Inversion (IMI), relacionando as emissões de metano à coluna atmosférica observada pelo TROPOMI. Serão utilizados como entrada os dados meteorológicos GEOS Fast Processing e estimativas antropogênicas e naturais de inventários bottom-up que melhor representem as emissões de metano. Para tanto, será utilizado o inventário EDGAR. Adicionalmente, as emissões antrópicas baseadas em sistemas agropecuários serão corrigidas a partir do banco de dados FAOSTAT. As emissões de CH4 TROPOMI estimadas pelo IMI/GEOS-Chem serão então relacionadas à produção agropecuária.
2022-2024 – Ocorrência de chuvas extremas e desastres no Sudeste brasileiro
O Sudeste brasileiro é a região mais densamente povoada, com cidades de peso global e sendo a mais economicamente dinâmica do Brasil. A região apresenta uma topografia diversa, estando na rota de ocorrência de catástrofes naturais de grande severidade e danos ao nível tanto habitacional, infraestrutural, quanto de vidas humanas, abrangendo um número da ordem de milhões de pessoas em áreas de risco de inundação e deslizamentos de terra. Recentes estudos vêm identificando condições não estacionárias no comportamento das séries de chuva extrema na região, implicando no aumento da frequência e intensidade de eventos extremos e, potencialmente, na ocorrência de desastres. Assim, uma avaliação do risco de desastres considerando o comportamento não estacionário das chuvas é de suma importância para a estimativa do risco e para ações de adaptação da população na região. Com o emprego de banco de dados de alerta do CEMADEN (S2ID), pluviosidade (CHIRPS), topografia (SRTM) e considerando as bacias hidrográficas regionais, este trabalho objetiva estudar eventos de chuvas extremas, bem como identificar e avaliar áreas de risco no ambiente urbano do Sudeste. Propõe-se calcular um índice que descreve a potencialidade de ocorrência de desastres causados por chuva extrema na região, incluindo o comportamento não estacionário das séries diárias de precipitação.
2021-2023 – Avaliação da precipitação e da evapotranspiração nas áreas de vegetação secundária na Amazônia
Os ecossistemas oferecem serviços indiscutivelmente essenciais para a manutenção do equilíbrio da vida na Terra e sua degradação pode causar impactos negativos em diferentes esferas. A perda da vegetação, por exemplo, pode provocar alterações na oferta de serviços ecossistêmicos, como a regulação do clima. Na Amazônia, esse benefício pode ser reduzido com a perda florestal e, mesmo com o surgimento da vegetação secundária, pode não ser recuperado. A vegetação secundária (VS) é o uso do solo que mais cresce na Amazônia e geralmente resulta do abandono de áreas com baixo teor de nutrientes para cultivo e utilizadas para pastagem ou da rotação (pousio) de terras cultiváveis. Diante disso, esse projeto tem como objetivo avaliar a mudança nos padrões da precipitação e da evapotranspiração nas áreas de vegetação secundária (VS) em comparação com as áreas de vegetação primária (VP) na Amazônia para diferentes escalas e verificar a influência deste tipo de cobertura da terra na oferta do serviço de regulação climática. Serão utilizados conjuntos de dados de vegetação primária, secundária, precipitação e evapotranspiração de alta resolução espacial e temporal. Através desses dados, será realizada uma agregação para diferentes escalas espaciais fundamentadas em estudos empíricos para todos os dados e uma modelagem específica adicional para os dados de precipitação para reduzir os efeitos da localização geográfica, elevação e variabilidade interanual. Com isso, será realizado o cruzamento das informações de VP e VS com os resultados da variabilidade da precipitação e evapotranspiração e serão elaborados gráficos e mapas que apontem as possíveis relações entre as variáveis de precipitação e evapotranspiração com a idade e a porcentagem de área de VS comparado à VP. Essas informações podem auxiliar no desenvolvimento de políticas de conservação dos ecossistemas, na tomada de decisões para mitigar os impactos negativos da perda de vegetação no clima e contribuir para antecipar os efeitos do desmatamento e do recrescimento vegetal em atividades econômicas como a agricultura.
2019-2023 – Avaliação das tendências dos eventos extremos de precipitação e temperatura e seus impactos nas culturas de soja e milho para o Brasil: uma abordagem histórica e futura
O aumento da frequência, intensidade e duração dos eventos extremos de precipitação e temperatura coloca em risco vários setores da economia relacionados com o clima, como a agricultura. A ocorrência de eventos extremos na agricultura leva à perda de produção, e no caso das grandes commodities brasileiras como soja e milho, pode acarretar em oscilação dos preços de mercado e comprometer a segurança alimentar. Há a necessidade de entender como os eventos extremos de temperatura e precipitação impactaram as culturas de soja e milho ao longo dos anos no Brasil e como será a tendência futura destes eventos extremos em cenários de mudanças climáticas e uso do solo, a fim de aumentar a resiliência e traçar estratégias de adaptação destes cultivos. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo utilizar índices de eventos extremos de precipitação e temperatura, bem como índices de vegetação oriundos de sensoriamento remoto, para detectar a ocorrência destes eventos extremos durante o período de crescimento destas culturas e relacioná-los com as mudanças na produtividade, área plantada e preços dessas culturas anualmente, no período de 1985 a 2018. Será aplicada análise de correlação de Pearson e regressão múltipla para avaliar a relação de cada índice de evento extremo com a produtividade, área plantada e preços das commodities. O teste de Mann-Kendall será aplicado para avaliar a tendência de cada índice em dois cenários futuros de mudanças climáticas e uso do solo do sexto relatório do IPCC, para o período de 2020 a 2100. Os resultados deste trabalho contribuirão para o desenvolvimento de uma agricultura climaticamente inteligente no Brasil.
2019-2021 – Datas de plantio e início da estação chuvosa no Oeste da Bahia no período de 2000 a 2018
O agronegócio é um dos fatores-chave para o rápido crescimento econômico brasileiro, destacando-se os elevados valores dos índices de exportações de soja, milho e algodão nas últimas décadas. Isso se deve, em grande parte, ao incremento tecnológico, sobretudo em regiões de cerrado como o oeste da Bahia. Parte dos elevados índices de produtividade anuais são decorrentes do sistema de dupla safra, que permite ao produtor acomodar o plantio de mais de uma safra em uma mesma área de cultivo. O sistema de dupla safra, quando implementado em áreas de sequeiro, é altamente dependente do início da estação das chuvas. Dessa forma, conhecer detalhadamente esse período é essencial para uma gestão agrícola de alto rendimento, pois pode determinar o sucesso desse sistema. O estudo busca avaliar a relação entre as datas de plantio e o início da estação chuvosa em agricultura de sequeiro no Oeste da Bahia, bem como avaliar como esta difere das datas de plantio sob o sistema irrigado. Visando atender aos objetivos do estudo, serão utilizados índices vegetativos derivados da fusão das imagens Landsat-MODIS com alta resolução temporal e espacial para identificar as datas de plantio das culturas agrícolas. Também serão feitas estimativas do início da estação das chuvas por meio da metodologia de Anomalous Accumulation a partir dos produtos CHIRPS. Por fim, será testada a influência da estação chuvosa na data de plantio das culturas para a região oeste da Bahia sob duas condições de manejo de cultivo: sequeiro e irrigado. O presente estudo será de grande importância para a gestão agrícola da região, visto que no Brasil não há um banco de dados sobre datas de plantio de diferentes culturas e tampouco há estudos que visam relacionar as datas de plantio e o início da estação das chuvas.
2018-2020 – Ocorrência de chuvas extremas relacionadas a desastres naturais em Minas Gerais para cenários de mudanças climáticas
Este trabalho tem como objetivo principal avaliar a ocorrência de chuvas extremas relacionadas a desastres naturais em Minas Gerais para cenários de mudanças climáticas. Objetivos específicos: a) Relacionar a ocorrência de desastres naturais associados a chuvas intensas observadas em Minas Gerais; b) Determinar a recorrência das chuvas intensas relacionadas a desastres naturais em Minas Gerais em cenários de mudanças climáticas.
2017-2019 – Avaliação do risco climático futuro em sistemas safra-safrinha para o Brasil
O Brasil é um dos principais produtores e exportadores de soja e milho do mundo, atividade econômica que desempenha importante papel para a economia nacional. Com o aumento populacional esperado nos próximos anos, é estimada uma maior demanda mundial de cereais, entre eles, soja e milho, e há grande expectativa de que o Brasil possa contribuir com o fornecimento desses cereais. Neste sentido, os sistemas safra-safrinha, em que o produtor semeia o milho na mesma área após a colheita da soja, deverão ser importantes para o atendimento desta demanda no futuro. Tais sistemas são dependentes das condições climáticas e estudos indicam que mudanças nas precipitações e na duração da estação seca tem ocorrido no centro-norte da América do Sul em função da mudança na composição atmosférica e do desmatamento da Amazônia e do Cerrado, o que pode ameaçar a viabilidade do sistema safra-safrinha nos próximos anos. Dessa forma, propõe-se avaliar e quantificar o risco climático futuro a partir de cenários de mudanças climáticas na produção de milho safrinha, e consequentemente em sistemas safra-safrinha nas principais regiões produtoras do Brasil, utilizando um modelo de culturas agrícolas para avaliar os efeitos do clima simulado por modelos do CMIP5 sob dois cenários climáticos que se diferenciam principalmente pelo montante de área desmatada da Amazônia e Cerrado. Os resultados desta avaliação são importantes para manter sistemas safra-safrinha produtivos até a metade deste século. O projeto recebeu financiamento do Fundo de Pesquisas do DEA/UFV no valor de R$ 5.670,00.