Pesquisas em andamento
2023-atual – Sazonalidade da fotossíntese em associação as emissões de metano e dióxido de nitrogênio da pecuário 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 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 Oxido Nitroso, dois dos principais gases responsáveis pelas mudanças climáticas. Para mensuração desses gases em larga escala geográfica comumente são utilizados inventários que consideram os emissores (e.g., pecuária) e as taxas de emissão (e.g., fermentação). Este método apresenta limitações com relação a 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, utilizados 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 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 utilizado dados do TROPOMI. Os dados do fenológicos das pastagens serão então avaliados conjuntamente as emissões do óxido nitroso e metano visando estabelecer possíveis relações. Como resultados desta pesquisa, são esperados três produtos espacialmente explícitos em formato de 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.
2022-atual – 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 alertas 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-atual – Sazonalidade da fotossíntese em associação as 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 a 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 as 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 no 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 utilizado 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 botton-up que melhor representem as emissões de metano. Para tanto, será utilizado o inventario 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 a produção agropecuária.