Meteorologia Aplicada
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Item Assessment of future climate risk in double cropping systems for Brazil(Universidade Federal de Viçosa, 2019-02-18) Souza, Livia Maria Brumatti de; Pires, Gabrielle Ferreira; http://lattes.cnpq.br/5511969675942816An agricultural practice that contributes to a high production of these grains is double cropping, widely adopted in the main producing regions: Mato Grosso and MATOPIBA. In this system, soybean is planted in the beginning of the rainy season to ensure that climatic conditions are still favorable to plant maize, in the same area and same agricultural calendar. However, in the next years it is expected a climate change as a consequence of changes in atmospheric composition and deforestation of Amazonia and Cerrado biomes. This would affect the sustainability of double cropping until the middle of century, due to a decrease in precipitation in the beginning of rainy season, which leads to a reduction of soybean productivity. Delaying soybean planting dates increase its productivity, but also causes a delay in maize planting dates, which may lead to losses in maize productivity. The goals of this work are to evaluate climate change effects on second crop maize and the sustainability of double cropping system until 2050, in the main producing regions. The simulations showed a decrease in maize productivity as soybean is planted later. The soybean planting date threshold that ensures an increase in soybean productivity without losses in maize productivity is October 05. Adaptation measures, such as the reduction of phenological cycle of both crops, were tested from the gross revenue for the system in the future, considering that planting dates do not change until 2050. Total cycle lengths of the system of about 220, 200 and 180 days showed that as total cycle duration reduces, the gross revenue of the system increases, being 180 days combination the one that has higher gross revenue in MT. In a scenario with intense deforestation, the suggested adaptation measure does not attenuate the effects of climate change and leads to lower gross revenue values. In MATOPIBA, the reduction in the total phenological cycle of the system does not reduce the climate change effects in any scenario. The analysis of gross revenue showed that even the combination of cultivars with shorter cycle length could not achieve or exceed the reference gross revenue. Other adaptation measures should be adopted together with cultivars adaptation in MT. The climate change effects in MATOPIBA might be stronger and adaptation measures need to be more intense than in MT.Item Zoneamento edafoclimático em cenários de mudanças climáticas para a seleção de espécies em projetos de recomposição florestal em Minas Gerais, Brasil(Universidade Federal de Viçosa, 2019-02-22) Filpi, Heitor Eduardo Ferreira Campos Morato; Imbuzeiro, Hewlley Maria Acioli; http://lattes.cnpq.br/1050525644343907Em Minas Gerais, extensas áreas de pastagens degradadas têm sido associa- das à ocorrência de sérios problemas ambientais. A necessidade de se promover a recuperação dessas áreas e as obrigações previstas na legislação tem aumentado cada vez mais a demanda por projetos de recomposição florestal. No entanto, muitos desses projetos acabam fracassando devido ao pouco conheci- mento sobre a biologia e a ecofisiologia das espécies utilizadas. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo realizar um zoneamento edafoclimático para subsidiar a tomada de decisão durante a fase de escolha das espécies, em projetos de recuperação de áreas degradadas e plantios para fins de regulariza- ção ambiental em Minas Gerais, Brasil. Para o presente estudo, foram selecionadas as espécies Dipteryx alata Vog, Joannesia princeps Vell, Schinus tere- binthifolious Raddi, Acrocomia aculeata (Jacq) Lodd e Myracrodruon urundeuva Fr All. Para o zoneamento, foram utilizados dados climáticos na resolução espacial de 0,25°. As exigências de cada espécie selecionada foram estabelecidas com base nas condições edáficas e climáticas de suas regiões de ocorrência natural. Os mapas de zoneamento edafoclimático foram gerados por meio da inferência fuzzy ponderada. Após gerar os mapas de zoneamento edafoclimático para o cenário atual, foi também realizado o zoneamento edafoclimático considerando o cenário RCP8.5 do IPCC. As regiões consideradas preferenciais para o plantio de cada espécie foram delimitadas a partir da sobreposição dos mapas de zoneamento de ambos cenários. Por fim, foi realizada a sobreposição dos mapas de zoneamento edafoclimático com o mapa das 14 unidades regionais do Instituto Estadual de Florestas (IEF), as quais são responsáveis pela coordenação de 75 viveiros florestais em Minas Gerais. Os resultados obtidos indicam que o extremo norte e o extremo sul do estado representam as regiões menos preferenciais para o plantio das espécies selecionadas. Verificou-se que, com exceção da Acrocomia aculeata, o déficit hídrico acumulado anual e a distribuição de chuvas ao longo do ano foram as variáveis de maior peso. Em relação a caracterização do clima futuro frente ao cenário RCP8.5, sugere-se que as regi- ões norte e nordeste de Minas Gerais serão as mais afetadas. A sobreposição do mapa das unidades regionais do IEF nos mapas de zoneamento edafoclimático demonstrou que nem todas as unidades regionais apresentam condições favoráveis à sobrevivência das espécies. De modo geral, os resultados comprovam que, diante de um clima cada vez mais instável, o zoneamento edafoclimático pode ser uma ferramenta imprescindível ao planejamento de projetos de re- composição florestal.Item Erosividade da chuva no estado de São Paulo com base em séries sintéticas de dados pluviográficos(Universidade Federal de Viçosa, 2019-02-28) Teixeira, David Bruno de Sousa; Cecílio, Roberto Avelino; http://lattes.cnpq.br/5227260851683986Dentre os fatores intervenientes no processo de erosão hídrica, o fator climático de erosividade da chuva é considerado como o de maior sensibilidade às mudanças no clima, e alterações em sua magnitude apresentam grande potencial de impacto nos sistemas de produção agrícola e nas produtividades atuais e futuras. Nesse contexto, o objetivo geral deste trabalho foi estimar a erosividade da chuva para o Estado de São Paulo utilizando-se de séries sintéticas de dados pluviográficos. Como objetivos específicos incluíram-se: a) estabelecer equações de regressão para estimar a erosividade da chuva a partir de totais precipitados em escalas mensal e anual; b) espacializar a erosividade das chuvas no estado de São Paulo; c) projetar as anomalias na erosividade da chuva frente às mudanças climáticas futuras para a Vertente Paulista da Bacia Hidrográfica do Rio Grande. A partir de dados de chuva diária de 700 estações pluviométricas do estado de São Paulo foram gerados dados pluviográficos sintéticos com a utilização do gerador climático ClimaBR 2.3. A partir destes, foram selecionadas a chuvas erosivas diárias e calculados os valores de EI 30 mensais e anuais. Para a espacialização dos valores de erosividade obtidos foram testados os interpoladores Inverso da Potência da Distância (IPD), com potências variando de 1 a 6; e as técnica de Krigagem Simples (KS), Ordinária (KO) e Universal (KU), analisados a partir dos valores obtidos para o avaliador estatístico Raiz do Erro Quadrático Médio (RMSE). Para a projeção das anomalias na erosividade da chuva na VPBHRG considerando mudanças climáticas futuras foram utilizados dados dos modelos climáticos CCSM4 e HadGEM2-ES, considerando os cenários RCP 4.5 e RCP 8.5 (2021 a 2050), além do período histórico (1976 a 2005). A erosividade futura foi estimada a partir de equações de regressão e as anomalias foram obtidas considerando a variação percentual da erosividade projetada para os cenários futuros em relação à estimada para o período histórico. A erosividade da chuva anual obtida para o estado de São Paulo a partir do uso de séries sintéticas de dados pluviográficos apresentou valores médios de 6.946 MJ mm ha -1 h -1 ano -1 e variação entre 3.954 e 23.915 MJ mm ha -1 h -1 ano -1 , sendo os maiores valores estimados para o litoral paulista. Das 700 equações de correlação geradas para a estimativa da erosividade a partir de totais pluviométricos, 87% apresentou valores de coeficiente de determinação acima de 0,75, caracterizando uma boa capacidade de predição. Dentre os interpoladores avaliados, o Inverso da Potência da Distância com potência 2 foi o que apresentou os menores valores de RMSE para a maioria dos meses avaliados, sendo utilizado para a geração dos mapas espacializados de erosividade da chuva mensal e anual para o estado de São Paulo. Para a VPBHRG, projeta-se, em termos médios, uma redução de 10 e 12% nos valores de erosividade da chuva considerando, respectivamente, os cenários RCP 4.5 e RCP 8.5. Finalmente, considera-se que o presente estudo foi capaz de ampliar a compreensão da dinâmica espacial da erosividade da chuva no estado de São Paulo, caracterizando-se como uma ferramenta de auxílio à tomada de decisões visando a conservação dos solos e a manutenção das produtividades agrícolas, atuais e futuras, no estado.Item Soybean expansion in Brazil: A quantitative assessment of past technological and environmental changes and implications for future climate change(Universidade Federal de Viçosa, 2016-07-26) Abrahão, Gabriel Medeiros; Costa, Marcos Heil; http://lattes.cnpq.br/0221983204772434Brazil is today the world's second largest soybean producer, and the crop is cultivated throughout the country. However, this was not always the case. The most productive soybean regions of today were deemed unsuitable for soybean planting until the 1970's, and the crop was limited to southern Brazil. The new regions were incorporated into production only after significant technological developments on soybean breeding and management practices. The expansion of soybeans into those areas represented a major change in the climate experienced by the plants, and provides important lessons on adaptation to future climate change. This work aims to overcome limitations of data on yields, area and planting dates in order to perform a large-scale quantitative assessment of the changes in climate, photoperiod and technology experienced by soybeans during the expansion, and compare them with future climate expectations. A spatially explicit dataset on soybean harvested area and yields is developed. The photoperiod limitations to the planting date of each year's varieties are estimated using the northernmost latitude where soybeans were planted. This information is combined with spatial rainy season onset and end to obtain spatial and temporal estimates of the planting window for the period 1974- 2012. The estimates compare well with planting dates recommended by the literature. With the development of photoperiod-insensitive varieties, planting windows went from being limited by the photoperiod on most of soybean-producing Brazil in 1974 to be limited by the rainy season in 1984. This development also had the effect of flexibilizing planting dates, making feasible the double cropping systems common today in central Brazil. Soybeans moved to much wetter regions, as total change in average excess precipitation (P-ETC) found was 2.33 mm day -1 on the historical period (1974-2012). Average temperatures rose at a rate of 0.49 °C decade -1 during the expansion, 0.29 °C decade -1 being due to local trends, faster than the expected rate for 2013-2050 (0.35 °C decade -1 ). The highest yields were also achieved in the warmer regions. Funding and coordinating agricultural R&D towards unified goals is likely to be an efficient strategy to adapt Brazilian agricultural systems to climate change, and may bring many beneficial side effects.Item Alterações atmosféricas e oceânicas durante o super-interglacial Marine Isotope Stage 31(Universidade Federal de Viçosa, 2016-02-16) Lindemann, Douglas da Silva; Justino, Flavio Barbosa; http://lattes.cnpq.br/0703689447724368Climas passados são ferramentas indispensáveis para o entendimento das projeções de clima futuro devido suas condições forcantes serem diferentes das condições atuais e futuras, devido a emissão antropogênica de gases de efeito estuda. Por meio da comparação entre simulações e reconstruções climáticas em períodos passados a sensibilidade climática pode ser aferida para diferentes componentes. Portanto, o objetivo deste estudo é avaliar as respostas dos componentes oceânicos e atmosféricos a alteração na topografia da Antártica e variações nos parâmetros orbitais da Terra. Para tanto, foi utilizado o modelo climático global acoplado SPEEDY-NEMO. Foram realizadas uma simulação controle (CONTROL) e três simulações de sensibilidades (MIS31, ORBIT e TOPO). Para avaliar o desempenho do SPEEDY-NEMO em representar o clima atual, a simulação CONTROL foi comparada com reanálises, onde percebeu-se que, os principais aspectos do clima foram bem representados pelo modelo com desvios padrões muito semelhantes aos encontrados nas reanálises. Todavia, o gelo marinho ainda precisa de melhorias na sua representação. Nos experimentos com sensibilidades, elevados valores de anomalias positivas de temperatura do ar e oceanos foram identificados sobre o Hemisfério Norte (HN), por influência das condições orbitais impostas. Ainda nas simulações com alterações orbitais, é observado significativas variações nos campos de vento próximo à superfície e precipitação, como por exemplo a ausência das monções sul-americana e africana durante o período de verão austral. Mudanças astronômicas também influenciaram o ENSO. As condições encontradas demonstram uma condição muito semelhante ao de um El Niño permanente, ou seja, com valores de TSM mais elevados se comparados com o CONTROL. Na componente oceânica também foi identificado uma significativa alteração no transporte de calor oceânico no sentido das altas latitudes do HN. Também foi observado que a alteração da topografia da Antártica exerce uma influência muito significativa no sistema oceano – atmosfera das altas latitudes do Hemisfério Sul.Item Climate change and the sustainability of agricultural productivity in Brazil(Universidade Federal de Viçosa, 2015-12-21) Pires, Gabrielle Ferreira; Costa, Marcos Heil; http://lattes.cnpq.br/9576327311464149There is a wide global expectation that Brazilian total agricultural output will increase like no other country in the world to meet the projected higher demand for food until 2050. While trying to meet this expectation, Brazil will face the effects of a severe climate change induced by the change in atmospheric composition. In addition, if the future increase in total production resembles the dynamics of the past and increasingly deforest natural biomes as the Amazon and the Cerrado, we run a great risk, as recent studies indicate that large-scale deforestation drives significant changes in water availability and could have implication for agricultural systems. This thesis investigates how climate change and additional deforestation may affect the productivity of the main commodities exported by the country until 2050: soybeans and cattle pasture. We used a gridded crop model to assess the effects of the climate simulated by four CMIP5 models under the IPCC AR5 RCP8.5 scenario on soybean and pasture productivity. We contrasted these results with a second group of simulations that account for the effects of more severe Amazon and Cerrado deforestation scenarios on regional climate. Soybean simulations show that, for central-northern Brazilian productive regions, the effects of climate change are dependent on the planting dates. The productivity of soybean cultivars planted in late September, sowed early by farmers who choose to adopt double-cropping systems (two crops on the same land in the same agricultural calendar) is predicted to expressively decrease. However, soybean cultivars that are planted in later dates (November- December), mainly sowed by farmers who choose to grow only one crop in the agricultural calendar, show increased productivity. The decrease in productivity for earlier dates is related to a sharper decreasing trend in precipitation during these months of the year, while the increased productivity in later dates is due to a smaller water deficit and the positive effects of an increased atmospheric CO 2 concentration. Southern Brazilian productive regions also show increased soybean productivity until the middle of the century, despite the planting date. For central-northern Brazilian productive regions, moving planting dates from September to later dates expressively increases soybean productivity, but decreases the probability of adopting double-cropping systems. In addition, increased levels of deforestation lead to increased soybean productivity loss. Pasture simulations show that, as well as in the case of soybeans, pasture productivity is predicted to decrease in central-northern Brazilian regions and slightly increase in southern regions. In addition, higher deforestation levels causes further productivity decrease, and lead to at least twice as large productivity losses. According to all simulations in this work, the regions most affected are either the major Brazilian production region (Mato Grosso) or where the exploration has begun more recently and still hold an expressive agriculture potential as MATOPIBA, indicating that government investments in these regions without the proper consideration of the climate risks are a high-risk strategy. Finally, in the face of climate change and with little evidence that deforestation in Amazonia and Cerrado is ending, Brazil needs to review its agriculture and conservation policies and immediately shift to a new standard of zero deforestation in Amazonia and Cerrado, and create mechanisms to identify and trace solutions to adapt its agriculture to climate change.