Reconstrução dos padrões de uso da terra na Amazônia, no período 1940-1995, para estudos climáticos e hidrológicos

Abstract

Mudanças em florestas, cultivos agrícolas, vias fluviais e na composição da atmosfera, em todo o mundo, estão ocorrendo pela crescente necessidade de alimentos, fibras, água e moradia para mais de seis bilhões de pessoas. As terras cultivadas (pastagens e plantações) e áreas urbanas têm se expandido nas recentes décadas, acompanhadas por um grande aumento no consumo de energia, água e fertilizantes, juntamente com uma considerável perda de biodiversidade. Alguns estudos têm mostrado que as mudanças na cobertura e no uso da terra também podem afetar o clima. Isto geralmente ocorre por meio de mudanças no saldo de radiação à superfície, e na partição do saldo de radiação em fluxos de calor sensível e latente, causando modificações na circulação atmosférica e no clima. Esse trabalho teve como objetivo criar um banco de dados histórico de uso da terra para a Amazônia, espacialmente explícito em grade, numa resolução de 5 x 5 , no período 1940-1995, para estudos climáticos e hidrológicos. A primeira etapa deste trabalho, e uma das mais importantes, foi a construção das malhas digitais dos municípios da Amazônia para cada ano em que o censo agrícola foi realizado dentro do período de estudo. A construção das malhas possibilitou calcular as frações de área cultivada, pastagem natural e pastagem plantada dentro de cada município, para cada ano do censo, dividindo-se a área cultivada dada pelo censo em um determinado ano pela área deste município de acordo com seus limites nesse mesmo ano. De uma maneira semelhante, foram calculadas as frações utilizadas por pastagem natural e pastagem plantada em cada município. A segunda etapa foi calcular as proporções de cada tipo de uso da terra entre 1995 e os anos de censo, para cada área mínima comparável. E a terceira e última etapa foi reconstruir os padrões de uso da terra para a Amazônia, multiplicando-se os mapas resultantes da segunda etapa com duas classificações de uso da terra para 1995, baseadas em dados de satélite e dados de censo, desenvolvidas por Cardille et al. [Global Biogeochemical Cycles, 2002] e Ramankutty et al. [Global Biogeochemical Cycles, 2008]. Os resultados mostraram que os bancos de dados de uso da terra na Amazônia, para o período 1940-1985, mostraram-se bastante similares em algumas regiões da área de estudo, como por exemplo nos estados de Tocantins, Goiás e Mato Grosso, tanto em intensidade de atividades agrícolas quanto na distribuição espacial das mesmas. Porém, em outras regiões os dois bancos de dados foram distintos, principalmente na distribuição espacial dos pixels com atividades agrícolas tal como nos estados do Amazonas e Rondônia, onde diferiram tanto em intensidade, quanto em distribuição. Quando comparamos os dois bancos de dados de uso da terra com o mapa de cobertura da terra do Tropical Rainforest Information Center (TRFIC), baseados no Landsat, observou-se que na maioria dos anos comparados, especialmente para o Estado de Rondônia, o banco de dados com base em Ramankutty et al. [2008] apresentou um maior número de áreas de pixels contendo atividades agrícolas similares às áreas de desmatamento nos mapas TRFIC, principalmente ao longo da BR 364, área em que o desmatamento foi melhor representado neste banco de dados, tanto em intensidade quanto em distribuição espacial. Contudo, quando comparamos os mapas para o Estado do Pará, os dois bancos de dados apresentaram o mesmo numero de áreas similares aos mapas TRFIC. Os bancos de dados construídos nesse trabalho possuem incertezas relacionadas ao fato de que foram criados pela fusão de dois sistemas de observações diferentes, porém, apesar dessas incertezas, esses bancos de dados são a primeira tentativa de estimar as mudanças históricas das culturas agrícolas, pastagem natural e pastagem plantada na Amazônia, utilizando dados de censo agrícola em nível municipal. Esses bancos de dados históricos serão úteis para ajudar a entender as causas das mudanças climáticas na região amazônica, bem como a investigar os impactos das mudanças históricas na cobertura e no uso da terra nos recursos hídricos e clima na Amazônia.

Changes in forests, croplands, water ways and the atmospheric composition throughout the world are occurring because of the need for food, fibers, water and housing for over 6 billion people. Croplands, pasturelands, forest plantations and urban areas have expanded in recent decades, accompanied by large increases in energy, water and fertilizer consumption and a considerable loss in biodiversity. Research has shown that land cover and land use changes have caused important modifications in the quantity and quality of water resources, in addition to changes in climate. This generally occurs through changes in the radiation balance at the surface, and in the partitioning of the radiation balance in sensible and latent heat fluxes, causing modifications in the atmospheric circulation and climate. This work aims at creating a historical database of land use for Amazonia, gheographycally explicit in grid, at a 5' x 5' spatial resolution, in the period 1940 - 1995, for climatic and hydrological studies. The first part of this work, and one of the most important, was to construct the municipal digital meshes of Amazonia in each year the agricultural census was accomplished in the period 1940-1995. The construction of the meshes allowed the calculation of the fractions of cropland, natural pasture and planted pasture inside each municipality, for each year of the census, by dividing the census cropland area in a certain year by the area of this municipality, according with its limits on that same year. In a similar way, the fractions used by natural pasture and planted pasture in each municipality were calculated. The second part was to calculate the proportions of each type of land use between 1995 and the years of census, for each comparable minimum area. And the third and last part was to reconstruct the patterns of land use for Amazonia multiplying the resulting maps of the second stage with two classifications of land use for 1995, based on satellite and census data, developed by Cardille et al. [Global Biogeochemical Cycles, 2002] and Ramankutty et al. [Global Biogeochemical Cycles, 2008]. The results showed that the databases of land use in Amazonia, for the period 1940-1985, show some similar patterns in the study area, for example in the states of Tocantins, Goiás and Mato Grosso, both in intensity as in the spatial distribution of agricultural activities. However, in another regions the two databases were different, mainly in the spatial distribution of the pixels with agricultural activities, such as in the states of Amazonas and Rondônia, where they differed, in intensity, and in distribution. When we compared the two databases of land use with the map of land cover produced by the Tropical Rainforest Information Center (TRFIC), based on Landsat images, it was observed that in most of the compared years, especially for State of Rondônia, the database based on Ramankutty et al. [2008] presented a larger number of pixels containing agricultural activities similar to the deforestation areas in the TRFIC maps, mainly along BR 364, area in that the deforestation was better represented in this database. However, when we compared the maps for the State of Pará, the two databases presented the same number of areas similar to the TRFIC maps. The databases constructed in this work have uncertainties related to the fact that they were created by the merge of two different observations systems. However, in spite of those uncertainties, these databases are the first attempt of reconstructing the historical changes of the cropland, natural pasture and planted pasture in Amazonia, using agricultural census data at municipal level. These historical databases will be useful to help to understand the causes of the climatic changes in Amazonia, as well as to investigate the impacts of the historical changes in the land cover and land use in the water resources and climate of Amazonia.