Meteorologia Aplicada
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Item Interactions between deforestation and atmospheric composition on the climate of Amazônia and Cerrado and their consequences to agriculture(Universidade Federal de Viçosa, 2021-07-22) Abrahão, Gabriel Medeiros; Costa, Marcos Heil; http://lattes.cnpq.br/0221983204772434razilian crop production has managed to grow expressively in the last 15 years with relatively little conversion of natural vegetation. Deforestation in the major Brazilian biomes however is still far from zero, and rates have been going up with the recent dismantling of public environmental governance (EG). Deforestation leads to changes in regional climate, which along with global climate change affects crop yields, often negatively. EG can benefit production by minimizing these effects. This thesis investigates how interactions between deforestation-induced and global climate change can affect Brazilian double cropping systems. These systems in Brazil play an important role on global grain production. Although modelling studies have suggested that they can be severely affected by global climate change, there’s little empirical understanding of their sensitivity to climate. Chapter 1 examines how past climate variability affected municipality-level statistics of soybeans and second crop maize yields and double cropping adoption, and evaluate the impacts of projected global changes in climate. Double cropping in parts of Brazil with strong precipitation seasonality is more likely to occur when the rainy season is larger than 200 days, with no DC in municipality-years below 150 days. CMIP6 models project years with the rainy season shorter than 200 days to be more likely by 2035-2050 under the SSP2-4.5 scenario in key double cropping regions in central Brazil. Soybean yields are projected to decline by ~12%, a result that is not substantially affected by yield model specification. Second crop maize yields are found to be less sensitive to changes in climate than soybeans, with no significant impacts on the country average. However, models that explicitly account for vapor pressure deficit project substantial (>10%) impacts on second crop maize yields in regions with projected rainy season shortening. Chapter 2 uses a fully coupled climate system model and the empirical yield models from Chapter 1 to evaluate how different plausible EG futures can affect the Brazilian production of soybeans and 2nd crop maize. We perform simulations combining two land use scenarios representing different levels of EG and two global climate change scenarios (RCPs 2.6 and 8.5). We find that soybean yields are negatively affected in all scenarios, but differences in EG can impact yields as much as differences in atmospheric composition (RCPs). Stronger environmental governance can prevent soybean production losses equivalent to 442-527 million USD year -1 in the Amazon and 670-1347 million USD year -1 in the Cerrado by 2050, up to 10% of projected production. Collectively, Brazilian soybean farmers have much to gain with better environmental governance and it would be in their interest to enforce and even extend private zero-deforestation agreements in the Amazon and Cerrado biomes. Keywords: Double cropping. Statistical crop model. Climate change. Brazil. Deforestation. Biogeophysical climate change. Land use and land cover change. Earth system modelsItem Efeitos da expansão agrícola na disponibilidade hídrica do oeste da Bahia via modelagem hidrológica(Universidade Federal de Viçosa, 2021-12-10) Fontes, Vitor Cunha; Costa, Marcos Heil; http://lattes.cnpq.br/8473023262138609O oeste da Bahia passou por uma grande expansão agrícola nos últimos anos e nessa região estão localizados alguns dos maiores produtores agrícolas do Brasil. Por conta disso, entre 1990 e 2015, 31% da vegetação natural da região foi convertida para regiões de pastagem e agricultura. Essa mudança de uso do solo pode ter afetado as vazões dos rios da região. O objetivo desse trabalho é avaliar a magnitude desse impacto. Esse tipo de análise pode ser feito por meio da modelagem. Primeiro foi necessário calibrar os modelos INLAND (Integrated Model of Land Surface Processes) e THMB (Terrestrial Hydrology Model with Biogeochemistry) para simularem a hidrologia da região. Foram calibrados um total de 19 parâmetros resultando numa simulação com um índice de eficiência de Kling-Gupta (KGE) de 0,83 para o período de calibração e de 0,80 para o período de validação. Depois foram simulados cenários sem desmatamento e sem aquífero. A diferença entre o cenário controle e o cenário sem desmatamento mostrou que a substituição da vegetação natural por áreas agrícolas e pastagens aumenta o volume do aquífero (diminuindo a evapotranspiração) e consequentemente a vazão (tanto a média quanto os valores mínimos e máximos). A diferença entre o cenário controle e o cenário sem aquífero mostrou que o aquífero ajuda a estabilizar a vazão mantendo valores mais altos de vazão mínima. Esses resultados, apesar de parecerem positivos, podem estar escondendo uma possível mudança climática que pode diminuir a precipitação da região e no levar no futuro a uma diminuição da vazão. Portanto, é preciso que os tomadores de decisão leve esse estudo como um alerta e passem a monitorar o uso do solo e os seus impactos na vazão para evitar possíveis futuros conflitos no uso da água. Palavras-chave: Calibração. Desmatamento. Aquífero. Vazão.Item Estimativa dos componentes superficiais do balanço hídrico no bioma Mata Atlântica - modelo de superfície INLAND(Universidade Federal de Viçosa, 2020-02-19) Paim, Bruna Lüdtke; Imbuzeiro, Hewlley Maria Acioli; http://lattes.cnpq.br/7244245254662067O bioma Mata Atlântica abriga uma das maiores florestas tropicais da América e vem sofrendo grande perda de seu habitat natural. Atualmente existem poucos estudos realizados para este bioma com o intuito de entender como o desmatamento pode influenciar no balanço hídrico das bacias hidrográficas. Para que estudos envolvendo a dinâmica do ciclo hidrológico na Mata Atlântica sejam realizados, é fundamental que os modelos simulem satisfatoriamente as interações entre a atmosfera e biosfera no bioma. Assim, o objetivo principal deste trabalho é entender como o ciclo hidrológico da região de Mata Atlântica é afetado pela mudança do uso do solo. Na primeira parte do trabalho o modelo de superfície INLAND foi calibrado e validado para este bioma. Após foram analisadas as mudanças na precipitação sobre o bioma e a influência do desmatamento nas componentes superficiais do ciclo hidrológico. A mudança na precipitação foi analisada através de teste de tendência e comparação entre dois períodos. Já para a influência do desmatamento nos componentes superficiais do ciclo hidrológico, foram simulados e comparados dois cenários de ciclo hidrológico. Além disto, foi estimada a mudança na partição da chuva entre os componentes superficiais do balanço hídrico, de acordo com o desmatamento. Os resultados mostraram que o escoamento total no cenário com desmatamento durante o período 1951-1960 foi, em média, 16,82% inferior ao valor encontrado para o período de 1971-1980. A precipitação aumentou em média nas regiões sul e sudeste, em 4,85%, sendo significativa ao nível de confiança de 95%. A utilização da modelagem também possibilitou estimar o comportamento da diferença entre a evapotranspiração e do escoamento total simulados com a ocorrência de desmatamento e com a área inteiramente preservada. Foi observado que o bioma Mata Atlântica apresenta certa resiliência ao desmatamento até determinado momento, a partir do qual a evapotranspiração diminui e o escoamento total aumenta. Palavras-chave: Desmatamento. Balanço hidrológico. Floresta tropical. Bacia hidrográfica.