15
Project Carbon tracker and water availability: controls of land use and climate changes Humberto Rocha Reunião Programa Fapesp Mudanças Climáticas Globais 11 May 2011

Humberto Rocha - FAPESP · 2011. 5. 13. · Humberto Rocha Reunião Programa Fapesp Mudanças Climáticas Globais 11 May 2011. Iag/Usp M. Felippe, T. Domingues, A.Silva ... SWAT model

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Project Carbon tracker and water

availability: controls of land use and

climate changes

Humberto Rocha

Reunião Programa Fapesp Mudanças Climáticas Globais

11 May 2011

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Iag/Usp M. Felippe, T. Domingues, A.Silva (Post-Docs)

H.Freitas, J.Tatsch, M. Queiroz, J. Mota (doutorandos)

E. Brasilio, B. Cestaro, C. Fagiolo, G. Costa, Leo Domingues

IPEN L. Gatti, L. Domingues, A. Martinewski, L. Basso, C Correia,

V Borges

INPE S. Freitas, D. Moreira, Y. Shimabukuro, C. Nobre, R.

Carneiro

UFMG B. Soares Filho

Usp A. Krusche, V. Ballester, L. Martinelli (Cena), P. Artaxo (IF)

Embrapa O. Cabral

Unicamp C. Joly

IBt M. Aidar, F. Casemiro, G.Cano, F. Lucas, S. Aidar

UFT E. Collichio

IAC O. Brunini

UK E. Gloor (Univ Leeds), O. Phillips, Y. Malhi (Univ Oxford), S.

Waldron (Univ Glasgow), J. Grace (Univ Edinburgh)

USA J. Miller/NOAA

Team

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4

2

1

Main questions

3

1. Which is the Carbon balance

of the Amazon basin ?

(a) How do natural vegetation,

rivers and other processes

contribute to local and

regional C balance ?

2. How can land use change alter

the hydrological cycle and

river discharge ?

(a) Do reforestation helps to

control floods and minimum

river flows?

(b) Do crops, reforestation and

pastureland help to change

regional evapotranspiration ?

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Four selected watersheds: Tocantins-Araguaia

Mogi-Guaçu river

Piracicaba river (PCJ basin)

Paraibuna-Paraitinga

Watershed

modelling and

flux tower

studies

Ecophysiology (SiB2)

Atmosphere (BRAMS)

Hydrology (SWAT

model, DBHM model)

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4

2

1

Field sites

3

1. TROPICAL AMAZONIAN terra firme FOREST –Santarem K67 Flona Tapajos

2. FLOODPLAIN (in FOREST-

SAVANNA transition areas –

Bananal Island)

3. CERRADO RESTRITO (Gleba Pé de Gigante)

+ Sugar Cane (Usina Sta Rita)

+ Eucaliptus (Faz Cara Preta)

4. ATLANTIC MOIST

MONTANE FOREST (Nucleo St Virginia Parque

Estadual erra do Mar)

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Soil moisture

Efluxo

CO2 do

solo

top

ground

Data control Streamflow

Measurements in the flux tower sites

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Water and CO2 fluxes - Atlantic montane Forest (Serra do Mar)

H. Freitas, E. Brasilio, H.Rocha, R. Carneiro

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Mean climatological EVT ( mm / day) with SiB2 model

Current and original vegetation MSc thesis (Martins, 2011)

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Hydrological and vegetation modelling (SiB2-DBHM model)

MogiGuaçú watershed (PhD thesis, Tatsch 2011)

Posto Passagem: 16650 km2

Posto Porto Ferreira: 10100 km2

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Mean EVT and discharge (mm per month) – preliminary results

Hydrological and vegetation modelling

SWAT model (J. Mota, M.Queiroz, PhD thesis)

Rivers Piracicaba-

Capivari-Jundiaí (PCJ)

watershed

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Regional Carbon balance - Mass balance approach

- Other data assimilation methods

Column method

Amazonian Carbon Tracker

Sinks/sources of

vegetation, rivers,

burnings ...

Wind basinwide

transports

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Portable Compressor

unit and Flask Unit

Downward sampling

from 4 km height

Aircraft based vertical profiles of CO2, CO, CH4 and 13CO2

IPEN laboratory (L. Gatti and students)

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SANTARÉM

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

383 388 393 398 403

AL

TIT

UD

E (

m)

1/7/2010 1/14/2010 1/23/2010 2/4/2010

2/19/2010 3/8/2010 3/26/2010 4/9/2010

4/26/2010 5/14/2010 6/1/2010 6/17/2010

7/5/2010 7/21/2010 9/22/2010 10/22/2010

11/5/2010 12/6/2010 12/22/2010

Rio Branco

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

372 379 386 393 400

CO2 (ppm)

alt

itu

de (

Km

)

12/09/09 01/08/10 02/16/10 03/13/10

03/30/10 04/24/10 05/13/10 05/30/10

06/19/10 06/27/10 07/15/10 07/29/10

8/10/2010 08/28/10 09/10/10 09/24/10

10/16/10 10/27/10 11/21/10 12/06/10

12/26/10

Carbon flux calculated with column method using vertical profiles

(L. Gatti, 2011) (in prep)

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CO2 concentration (calculada vs observada) em pontos seletos na Amazonia Ajuste dos perfis verticais Calculo fator de correção e reestimativa do fluxo

First guess Fluxo CO2 (NOAA, every 3h, 1o) from:ecosistemas terrestres ,combustiveis fosseis, oceano, fogo

Forçantes Meteorologicas(Global forecast system

GFS/NCEP 1o)

Footprint (ppm of CO2 /flux)

em pontos seletos na Amazonia

(FLEXPART submodel)

CarbonTracker AmazoniaUsp,Cptec,Ipen,NOAA (M.Felippe,H.Rocha,SFreitas,LGatti,JMiller)

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Concentração CO2 (calculada vs observada) em pontos seletos na Amazonia Ajuste dos perfis verticais Calculo fator de correção e reestimativa do Fluxo de CO2

Exemplo - contribuição à concentração global do fluxo

vento-acima de Santarem

First guess Fluxo CO2 (NOAA, every 3h, 1o) from:ecosistemas terrestres ,combustiveis fosseis, oceano, fogo

Forçantes Meteorologicas(Global forecast system

GFS/NCEP 1o)

Footprint (ppm of CO2 /flux)

em pontos seletos na Amazonia

(FLEXPART submodel)

CarbonTracker AmazoniaUsp,Cptec,Ipen,NOAA (M.Felippe,H.Rocha,SFreitas,LGatti,JMiller)