Amazon face - Avaliando os efeitos do CO² na Floresta Amazônia

AvAliAndo os efeitos do Aumento de co2 Atmosférico nA ecologiA e resiliênciA dA florestA AmAzônicA

Assessing the effects of increAsed Atmospheric co2 on the ecologyAnd resilience of the AmAzon forest

www.inpa.gov.br/amazonface

Rapid changes in the Earth’s climate caused by burning of fossil fuels and deforestation pose a severe threat to the forests of the Amazon basin. However, the trajectory of climate change in tropical ecosystems is highly uncertain. A key source of uncertainty is the potential for rising atmospheric CO

2 concentrations to buffer tropical forests against the deleterious effects of

climate change by stimulating forest growth and resilience to drought. The rapid and unprecedented rise in atmospheric CO

2 concentration [CO

2] over the past

century is an unambiguous indication of human influence on the global environment, and there is little doubt that [CO

2] will continue to rise during the coming decades. As the primary substrate

for all terrestrial productivity, this increase in [CO2] will affect the metabolism of the Amazon

forest and tropical forests worldwide. The qualitative and quantitative expression of the effects, however, is largely unknown, representing a major source of uncertainty that limits the capacity to understand tropical ecosystem processes, assess their vulnerabilities to climate change, and improve the representation of these processes in Earth system models.

The uncertainty surrounding tropical forest responses to atmospheric and climatic change is especially critical given the large impact that the forests of the Amazon basin have on global carbon cycling and climate, as well as harboring a considerable fraction of the world’s biodiversity and providing substantial additional ecosystem services to humankind. Future climate change may be particularly severe in the Amazon region, compromising the provision of those services. The CO

2 fertilization effect, however, could be an important protection of the forest against climate

change, and as such its existence must be evaluated.

As rápidas mudanças no clima terrestre causadas pela queima de combustíveis fósseis e pelo desmatamento representam uma grave ameaça para as florestas da bacia Amazônica. No entanto, os impactos das mudanças climáticas sobre os ecossistemas tropicais são altamente incertos. Uma das principais fontes de incerteza é o potencial efeito que o aumento das concentrações atmosféricas de CO

2 teria ao proteger as

florestas tropicais contra os efeitos deletérios das mudanças climáticas, estimulando o crescimento da floresta e sua resiliência às secas.

O aumento rápido e sem precedentes da concentração de CO2

atmosférico [CO2] ao longo do século passado é uma indicação inequívoca

da influência humana sobre o meio ambiente global, e há pouca dúvida de que o [CO

2] vai continuar a aumentar durante as próximas décadas.

Uma vez que o CO2 é o substrato primário para toda a produtividade

terrestre, esse aumento de [CO2] vai afetar o metabolismo da floresta

Amazônica e das florestas tropicais em todo o mundo. A expressão desses efeitos em termos qualitativos e quantitativos, no entanto, é em grande parte desconhecida, representando uma importante fonte de incerteza que limita a capacidade de compreender os processos dos ecossistemas tropicais, avaliar suas vulnerabilidades às mudanças climáticas e melhorar a representação desses processos em modelos do sistema terrestre.

A incerteza que permeia as respostas das florestas tropicais às mudanças climáticas é crítica devido ao grande impacto que as florestas da bacia Amazônica têm para o ciclo global do carbono e para o clima regional, e também por abrigar uma fração considerável da biodiversidade mundial e prover outros importantes serviços ecossistêmicos para a humanidade.

Amazônia e as mudanças climáticasAmazonia and climate changesumário

index02 Amazônia e as mudanças climáticas

Amazonia and climate change

09 componentes de pesquisascience tasks

03 objetivos e Questões científicasobjectives and research Questions

17 impactos externos ao projetoBroader impacts

estratégia de implementaçãoimplementation strategy05

cronogramaproject timeline

institutional Arrangement and partner projects

18

fases do projetoproject phasing07

Arranjo institucional e projetos parceiros 19equipe científicaresearch team20

Uma vez que as mudanças climáticas futuras podem ser particularmente severas na região Amazônica, a provisão desses serviços pode ficar comprometida. O efeito de fertilização por CO

2, no entanto, pode ser uma

importante proteção da floresta contra as mudanças climáticas e, sendo assim, sua existência deve ser avaliada cientificamente.

Um experimento de enriquecimento por CO2 de abrangência e

importância sem precedentes será implementado em uma floresta madura da bacia Amazônica.

O experimento irá simular a composição atmosférica de CO2 do

futuro e abordar a questão: Como o aumento de CO2 atmosférico pode

afetar a resiliência da floresta Amazônica, a biodiversidade que ela abriga e os serviços ecossistêmicos que ela fornece?

Cinco perguntas-chave científicas focam sobre o metabolismo e ciclagem de carbono, uso da água, ciclagem de nutrientes, composição da comunidade florestal e as interações com estresses ambientais:

• Os fluxos de carbono do sistema planta-solo são afetadospelo [CO

2] elevado? Quais são as consequências das mudanças nos

fluxos de carbono para o armazenamento de carbono a longo prazo no ecossistema?

• Comoousodaáguapelavegetaçãoeascondiçõesdeáguanosolo são afetados pelo [CO

2] elevado?

• Comoo[CO2] elevado afeta a disponibilidade, absorção e uso

dos nutrientes pela vegetação, especialmente nitrogênio e fósforo?• Como a variação de tratos funcionais das plantas levam

a alterações na composição da comunidade vegetal sob [CO2]

elevado? Como as mudanças na comunidade vegetal podem alterar o metabolismo do ecossistema?

A CO2 enrichment experiment of unprecedented scope and importance will be

implemented in a primary, old-growth forest of the Amazon basin. The experiment will simulate the atmospheric CO

2 composition of the future and address the question:

How will rising atmospheric CO2 affect the resilience of the Amazon forest, the

biodiversity it harbors, and the ecosystem services it provides?

Five key research questions focus on carbon metabolism and cycling, water use, nutrient cycling, forest community composition, and interactions with environmental stressors:

• Does e[CO2] affect fluxes of carbon to and from the plant-soil system? What

are the consequences of changes in carbon fluxes to long-term carbon storage within the ecosystem?

• Howarewateruseofvegetationandsoilwaterstatusaffectedbye[CO2]?

• How are the availability, uptake, and use of nutrients, especially nitrogen andphosphorus, by vegetation affected by e[CO

2]?

• Howdoesvariationinplantfunctionaltraitsleadtoalterationsinplantcommunitycomposition under e[CO

2]? How will plant community changes alter ecosystem metabolism?

• Howdoenvironmentalstressorssuchashightemperature,drought,andnutrientlimitation alter the responses of tropical forests to e[CO

2]?

Uma equipe multidisciplinar de cientistas vai empregar o estado da arte em ferramentas desde o fundo do solo até acima do dossel da floresta. Os conjuntos de dados descrevendo as respostas fisiológicas e ecológicas serão disponibilizados ao público e serão usados como informação importante para a parametrização, testes e melhoria de modelos de superfície da terra utilizados para prever as respostas de ecossistemas terrestres à elevação de [CO

2], mudanças climáticas e outras

perturbações. Os conjuntos de dados resultantes representarão um recurso valioso para uma ampla comunidade de cientistas.

A multidisciplinary team of scientists will use state-of-the-art tools from deep inthesoiltoabovetheforestcanopy.Datasetsdescribingphysiologicalandecologicalresponses will be made available to the public and will be used as important inputs for parameterizing, testing, and improving land surface models used to predict terrestrial ecosystem responses to elevated [CO

2], climate change, and other disturbances. The

resulting data sets will become valuable resources for a broad community of scientists.

objetivos e Questões científicasobjectives and research Questions

3 AMAZONFACE 4AMAZONfAce

• Estresses ambientais, como altas temperaturas, secas elimitação de nutrientes, alteram as respostas de florestas tropicais frente ao [CO

2] elevado?

Sítio de pesquisa

O experimento será implementado em uma floresta de platô da Amazônia Central na Estação Experimental de Silvicultura Tropical, localizada cerca de 60 km ao norte de Manaus. O local é administrado pelo Instituto Nacional de Pesquisa da Amazônia (INPA) e tem uma longa tradição em pesquisas sobre ecologia de floresta tropical, manejo florestal e interações biosfera-atmosfera.

A vegetação local é uma floresta de crescimento antigo, com copa fechada e terra firme (não alagável). Os solos nos platôs são argilosos e bem drenados e favorecem florestas de grande biomassa, com 30-40 m de altura, com árvores emergentes ultrapassando os 45 m de altura. A média de temperatura do ar é de 26oC e a precipitação média anual é de aproximadamente 2400 mm, com uma estação seca distinta durante julho, agosto e setembro, quando há menos de 100 mm de chuva por mês.

Research site

The experiment will be implemented in a forest in the Central Amazon at the Experimental Station of Tropical Forestry (Estação Experimental de Silvicultura Tropical), located approximately 60 km north of Manaus. The site is administered by Brazil’s National Institute for Amazonia Research (INPA) and has a long tradition of research in tropical forest ecology, forest management and biosphere-atmosphere interactions.

The vegetation is old-growth closed-canopy terra firme (non-flooded) forest. The soils on the plateaus are well-drained clay and favor high biomass forests 30–40 m in height with emergent trees over 45 m tall. Mean air temperature is 26º C and average annual rainfall is about 2400 mm, with a distinct dry season during July, August, and September when there is less than 100 mm rainfall per month.

estratégia de implementaçãoimplementation strategy

5 6AMAZONFACEAMAZONFACE

FACE technology

Free-air CO2 enrichment (FACE) will be used to expose the forest ecosystem in 30-meter-

diameter plots to an atmosphere enriched with CO2 (200 ppm higher than the current ambient

concentration of 400 ppm). FACE technology has proven to be a valuable method to determine long-term, ecosystem-scale responses of forests to elevated CO

2 in temperate regions.

However, no such experiment has ever been attempted in a tropical forest.FACE is a technology that allows elevation of the atmospheric CO

2 concentration in large

field plots with minimal disturbance to the natural ecosystem. CO2 is released from pipes on

the upwind side of a circular research plot, and the CO2 is carried across the plot and diluted by

ambient wind. Computer controlled feed-back and feed-forward algorithms maintain a target CO

2 concentration within the plot.

Tecnologia FACE

A tecnologia de enriquecimento de CO2 ao ar livre (FACE na sigla

em inglês) será usada para expor o ecossistema florestal, em parcelas de 30 metros de diâmetro, a uma atmosfera enriquecida com CO

2

(200 ppm a mais que a concentração ambiente atual de 400 ppm). A tecnologia FACE já provou ser um método valioso para determinar as respostas – de longo prazo e em escala de ecossistema – de florestas ao CO

2 elevado em regiões temperadas. No entanto, nunca

um experimento desse tipo foi conduzido em uma floresta tropical.FACE é uma tecnologia que permite a elevação da concentração

de CO2 na atmosfera em grandes parcelas de campo, com o mínimo

de perturbação para o ecossistema natural. O CO2 é liberado a partir

de tubos verticais do lado favorável ao vento fluindo para dentro da parcela de pesquisa. Algoritmos de retroalimentação controlados por computador mantêm a concentração de CO

2 desejada dentro da parcela

de pesquisa.

Infrastructure

Each experimental plot will be equipped with a crane to assist in constructing the plot infrastructure and to provide scientists with canopy access during the experiment. A walkup style tower will be placed in the center of the plot to allow placement of the required sensors and instruments within and above the canopy.

Meteorological variables will be measured continuously. An instrument package mounted above the canopy will include sensors for air temperature and relative humidity, global and diffuse radiation, photosynthetically active radiation (PAR), wind speed and direction, and precipitation. An additional sensor package will be installed below the canopy in each plot to measure air temperature, relative humidity, soil temperature, PAR, and throughfall precipitation. In addition to monitoring of CO

2 concentration as part of the FACE control package, a multiport

sampling system will be deployed to measure [CO2] throughout the 3-dimensional space of the plot.

The vaporizer banks and the storage tanks will be sized according to the pilot experiment needs, and additional units will be installed as needed for the full experiment. The CO

2 storage tanks and vaporizers may be leased from

the vendor or purchased outright depending on vendor and economic considerations.

Infraestrutura

Cada parcela experimental será equipada com um guindaste para auxiliar na fixação das torres da parcela e também para fornecer aos cientistas acesso ao dossel durante o experimento. Uma torre modular será colocada no centro da parcela para permitir a colocação dos sensores e instrumentos necessários dentro e acima do dossel.

Variáveis meteorológicas serão medidas continuamente. Um conjunto de instrumentos montado acima do dossel incluirá sensores de temperatura do ar e umidade relativa do ar, radiação global e difusa, radiação fotossinteticamente ativa (PAR). velocidade e direção do vento e precipitação. Um conjunto adicional de sensores será instalado abaixo do dossel em cada parcela para medir a temperatura do ar, umidade relativa do ar, temperatura do solo, PAR e precipitação. Além ao monitoramento da concentração de CO

2, que é parte do sistema FACE, um sistema de amostragem múltipla será empregado

para medir [CO2] em todo o espaço tridimensional da parcela.

As unidades vaporizadoras e os tanques de armazenamento de CO2 serão

dimensionados para o experimento-piloto e unidades adicionais serão instaladas, conformenecessário,paraoexperimentodelongoprazo.Dependendodofornecedorde CO

2 e de considerações econômicas, os tanques de armazenamento de CO

2 e

vaporizadores poderão ser alugados do fornecedor ou comprados diretamente.

1. Medições pré-tratamento

Um conjunto abrangente de dados observacionais sobre processos ocorrendo acima e abaixo do solo florestal deve ser estabelecido antes que os tratamentos com CO

2 elevado comecem. O sítio de

pesquisa selecionado já tem uma longa história de observações de muitas árvores que estarão nas parcelas de pesquisa. Novas medidas de características físico-químicas, fisiologia, crescimento e dinâmica do ecossistema florestal terão que passar a ser tomadas, como por exemplo atividade fotossintética e respiração em âmbito foliar, crescimento de árvores e plântulas, umidade do solo e carga de nutrientes, distribuição e desenvolvimento de raízes finas e outros estoques e fluxos críticos. Essas medidas pré-tratamento irão subsidiar a localização dos pontos de amostragem nas parcelas experimentais e aumentar a capacidade em detectar as respostas para o tratamento de CO

2 elevado.

1. Pre-Treatment Measurements

A comprehensive set of observational data from aboveground and belowground forest processes must be established before the elevated CO

2 treatments commence. The selected

research site already has a long history of observations of many of the trees within the study area. New measurements of forest ecosystem physico-chemical characteristics, physiology, growth, and dynamics will include foliar photosynthetic and respiratory activity, tree and sapling growth, soil moisture and nutrient content, fine root distribution and development, and other critical pools and fluxes. These pre-treratment measurements will guide the location of sampling points in the experimental plots and increase the power to detect responses to the elevated CO

2 treatment.

2. Experimento-Piloto

A fase 2 do projeto Amazon-FACE contará com um experimento-piloto de curto prazo, que operará por pelo menos dois anos, logo após um período de um ano e meio, dedicados à construção e às medições pré-tratamento. O experimento-piloto será composto por duas parcelas de 30 m de diâmetro, sendo que uma receberá ar enriquecido com CO

2 e a outra, também

com todo o equipamento FACE, porém, recebendo apenas ar ambiente. Essas parcelas serão utilizadas para estudar o desempenho da estrutura FACE sob as condições locais das Amazônia, melhorar as estimativas de uso de CO

2 e também para avaliar a necessidade de

parcelas de controle totalmente instrumentadas no experimento de longo prazo. As parcelas-protótipo também irão permitir que os cientistas testem e aperfeiçoem suas técnicas de amostragem e planos de pesquisa sob condições experimentais reais. Os resultados desse estudo-piloto levarão a hipóteses testáveis para o subsequente experimento replicado de longo prazo.

2. Pilot experiment

The second phase of the Amazon-FACE project will count with a short-term pilot experiment, running for at least 2 years following a 1.5 year construction and pre-treatment measurement period. The pilot experiment will consist of two 30 m diameter plots, one receiving CO

2-enriched air and the other with all of the FACE equipment but receiving only

ambient air. These plots will be used to study the performance of the FACE facility under local conditions, improve estimates of CO

2 use, and evaluate the need for fully instrumented control

plots in the fully replicated experiment. The prototype plots will also allow the scientists to test and perfect their sampling techniques and research plans under actual experimental conditions. The results of this pilot study will lead to testable hypotheses for the subsequent long-term, fully replicated experiment.

3. Experimento replicado de longo prazo

O experimento FACE de longo prazo na floresta Amazônica, totalmente replicado, começará após a conclusão bem-sucedida do estudo-piloto. O experimento de longo prazo será projetado para rodar por pelo menos durante dez anos, de forma a capturar a resposta dos processos do ecossistema, incluindo os de dinâmica lenta como a rotatividade de carbono no solo. O desenho experimental será composto por quatro parcelas de enriquecimento de CO

2 e quatro

parcelas de controle instaladas na mesma área do experimento-piloto e incorporando o tratamento e controle do experimento-piloto como parte do estudo. Parcelas de tratamento serão separadas das outras parcelas adjacentes (seja tratamento ou controle) pela distância de, pelo menos, quatro diâmetros de parcela, contados a partir do centro de cada parcela. A escolha dos locais das parcelas irá também ser ajustada para acomodar a topografia local e a presença de árvores emergentes que excedam significativamente a altura do dossel circundante. A meta de enriquecimento de CO

2 será de 200 ppm acima da concentração

ambiente, medida no topo do dossel da floresta. Tal enriquecimento ocorrerá somente durante o dia, durante todo o ano.

3. Long-term Replicated Experiment

The long-term, fully replicated Amazon forest FACE experiment will begin after the successful conclusion of the pilot study. It will be designed to run for at least 10 years to capture the response of ecosystem processes including slow dynamics such as soil carbon turnover. The experimental design will comprise four CO

2 enrichment plots and four control plots installed

in the same area used in the prototype study and incorporating the prototype treatment and control plots as part of the study. Treatment plots will be separated from adjacent treatment and control plots by at least four plot diameters between plot centers. The selection of plot locations will also be adjusted to accommodate local topography and the presence of emergent trees that significantly exceed the height of the surrounding canopy. The CO

2 enrichment

target will be 200 ppm above ambient concentration, measured at the top of the forest canopy. Enrichment will occur during daylight hours throughout the year.

fases do projetoproject phasing

7 AMAZONFACE 8AMAZONfAce

Task 1 - Aboveground processes

Two key challenges in understanding the responses of aboveground processes to elevated CO2 are: (i)representing the short and long term physiological

and growth responses to e[CO2] in leaves, stems and whole trees; (ii) and taking into account the high level of diversity. The two challenges will be addressed

by measurement of processes, stocks and plant tissue composition and through analysis of the variance in trait characteristics and process responses among individuals and species. Model-based analyses of the responses to e[CO

2] comprise aboveground and belowground elements and hence the work of Task 1 will

be closely linked with that of Tasks 2 and 3, both empirically and through simulation.

Dois desafios importantes para entender as respostas dos processos acima do solo ao CO2 elevado são: (i)

representar as respostas fisiológicas e de crescimento, de curto e longo prazo, em folhas, caules e árvores inteiras, e (ii) levar em conta a alta diversidade de espécies presentes. Os dois desafios serão abordados através da medição de processos, estoques e composição de tecidos vegetais e através da análise de variância em características de tratos vegetacionais e respostas de processos em indivíduos e espécies. As análises das respostas ao CO

2 elevado baseadas

em modelos compreendem elementos tanto acima como abaixo do solo e, sendo assim, o trabalho da Componente 1 estará intimamente ligado às Componentes 2 e 3, tanto empiricamente como através de simulação.

9

componentes de pesquisascience tasks

componente 1 processos Acima do solo

AMAZONfAce 10AMAZONFACE

11 AMAZONFACE

componente 2 processos Abaixo do solo

Task 2 - Belowground processes

The four belowground task components are: (i) quantifying root production as a component of NPP, and the turnover and distribution of roots in the soil profile; (ii) identifying potential nutrient limitations and the potential mechanisms through which the limitations may be alleviated; (iii) quantifying changes in decomposition rates; and (iv) determining impacts on soil water movements.

Os quatro principais desafios da componente abaixo do solo são: (i) quantificação da produção de raízes como um componente da produtividade primária líquida (NPP), e a rotatividade e distribuição de raízes no perfil do solo; (ii) identificar potenciais limitações de nutrientes e dos mecanismos através dos quais essas limitações podem ser atenuadas; (iii) quantificar alterações na taxa de decomposição; (iv) determinar os impactos sobre movimentação de água no solo.

12AMAZONfAce

Os três principais desafios a serem assumidos pela tarefa de modelagem são: (i) gerar projeções de modelo a serem testadas no experimento; (ii) aperfeiçoar os modelos de vegetação através de uma melhor representação de processos ou novas abordagens de modelagem (por exmplo, interação entre [CO

2] e nutrientes, temperatura, alocação

de fotossintetizados...); (iii) reduzir incertezas relacionadas a [CO

2] elevado em projeções de longo

prazo sobre mudanças em ecossistemas florestais tropicais.

Task 3 - Ecosystem Modeling

The three key challenges to be undertaken by the Ecosystem Modeling task are: (i) generating model projections to be tested by the experiment; (ii) improving vegetation models through better process representation or new model approaches (e.g. interaction between [CO2] and nutrients, temperature, allocation of photosynthates...); (iii) reduction of elevated [CO

2]-related uncertainties in projections of

long-term changes in tropical forest ecosystems.

13

componente 3modelagem ecossistêmica

AMAZONfAce 14AMAZONfAce

Muitos resultados significativos deste esforço experimental irão derivar de uma forte interação entre dados experimentais e modelagem, e as respostas experimentais mais importantes para avaliar os modelos são respostas em relação a ecossistema que requerem uma integração de diferentes fluxos de dados. Entre as tarefas integrativas deste componente estão: (i) Como a produtividade primária líquida (NPP), a alocação e a eficiência no uso de carbono respondem ao [CO

2] elevado?; (ii) Qual é o impacto do

[CO2] elevado para o armazenamento de carbono?; (iii)

Como nutrientes e estoques de água mudam com o enriquecimento de [CO

2]?; (iv) A síntese de dados e

integração dos resultados em si.

Task 4 – Data Integration and Synthesis

Many significant results from this experimental effort will derive from a strong interaction between experimental data and modeling. The most important experimental responses for evaluating models are ecosystem-level responses that require an integration of different data streams. Specific integrative tasks of this component include: (i) how will net primary productivity (NPP), allocation and carbon-use efficiency respond to elevated CO

2?; (ii) What is the impact of elevated [CO

2] on

carbon storage?; (iii) how do nutrient and water stocks change with CO2

enrichment?; and (iv) the synthesis of data and integration of results.

15 16AMAZONFACE

componente 4integração e síntese de dados

AMAZONFACE

O Amazon-FACE é um programa de pesquisas que irá estimular o fortalecimento científico de grupos de pesquisa no Brasil, bem como estimular a cooperação com grupos de pesquisa dos Estados Unidos, Europa e Austrália em ciência do ciclo de carbono na Amazônia.

Experimentos de larga escala anteriores permitiram a uma ampla comunidade científica a oportunidade de se capacitar no gerenciamento de projetos e geraram oportunidades sem precedentes para a formação de novos jovens cientistas para trabalharem em um ambiente altamente colaborativo. Esse foi o caso em particular do projeto LBA (Experimento de Larga Escala da Biosfera-Atmosfera na Amazônia) para a comunidade brasileira.

A análise do efeito de fertilização por CO2 na floresta Amazônica não é apenas de interesse

científico, mas terá muitas implicações econômicas e ambientais significativas para a bacia Amazônica e para os ciclos de carbono e da água globais. Os efeitos do [CO

2] elevado em

florestas tropicais seguem inexplorados pela ciência, e a possibilidade de que mudanças do clima causem uma perda substancial de cobertura florestal da Amazônia e dos estoques de carbono, amplificando o feedback clima-ciclo de carbono – o chamado “Amazon forest dieback” ou “savanização da Amazônia” – ainda é uma questão em aberto devido à falta de estudos experimentais de campo. Se esta savanização da Amazônia de fato ocorrer em larga escala, isso representaria uma ameaça significativa para a economia da região por meio de mudanças nos padrões de precipitação regional e global, perdas agrícolas e diminuição do potencial de oferta de energia hidrelétrica. Reduzir as incertezas nessa área é então fundamental para orientar futuras políticas de desenvolvimento para a região Amazônica.

Espera-se ainda que o experimento Amazon-FACE traga avanços tecnológicos em técnicas de monitoramento, o que pode estimular o desenvolvimento de pequenas empresas, especialmente na América do Sul. Novos desenvolvimentos podem ser antecipados em sensoriamento remoto, técnicas de observação automatizada do dossel florestal, medições automatizadas de fisiologia vegetal, análises bioquímicas de solo e raiz e modelagem da interação solo-vegetação.

Amazon-FACE is a research agenda that will stimulate the scientific empowerment of research groups in Brazil while strengthening cooperation with USA, European and Australian research groups working in science of the carbon cycle in the Amazon. Previous large scale experiments have provided the wider scientific community an opportunity to become skilled at project management, and have generated unprecedented opportunities for the training of new, young scientists to work in a highly collaborative environment. The latter has particularly been the case for the LBA (Large Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in the Amazon) and the Brazilian community.

Analysis of the CO2 fertilization effect in the Amazon forest is not just of scientific

interest but will have many significant economic and environmental implications for the Amazon basin and for global carbon and water cycles. The effects of e[CO

2] remain

untested in tropical forests, and the possibility of climate change causing a substantial loss of Amazon rainforest cover and carbon stocks and amplifying the climate-carbon cycle feedback—the so-called “Amazon forest dieback”—is still an open question due to the lack of experimental field studies. If this forest dieback indeed occurs on a large scale, this would represent a significant threat to the region’s economy via changes in the regional and global rainfall patterns, agricultural losses and impairment of hydropower supply. Reducing uncertainty in this area is critical to steer future development policies for the Amazon region.

The Amazon-FACE experiment is expected to bring about technological advances in the field of monitoring techniques, which can potentially stimulate the development of small enterprises, especially in South America. New developments can be anticipated in remote sensing, automated canopy observation techniques, automated plant physiology measurement, analysis of soil and root biochemistry, and modelling soil-vegetation interactions.

impactos externos ao projetoBroader impacts

17 AMAZONFACE 18AMAZONFACE

ABRIL/2014APR/2014

SETEMBRO/2015SEP/2015


Fase 1 do Projeto: Project phase 1:

Medidas pré-experimentais e Construção das parcelas-piloto

Pre-Experimental Measurements & Pilot Plots Construction

Fase 2 do Projeto:Project phase 2:

Experimento-Piloto (duas parcelas FACE: 1 controle + 1 tratamento)

Pilot Experiment (two FACE plots:1 control +1 treatment)

Construção das Parcelas do Experimento Completo

Full experiment plots construction

OUTUBRO/2017OCT/2017

Fase 3 do Projeto:Project phase 3:

Experimento Replicado de Longo Prazo (Seis Parcelas FACE adicionais: 3 controle + 3 tratamento)Fully Replicated Long Term Experiment (six additional FACE plots: 3 control + 3 treatment)



cronogramaproject timeline

A coordenação institucional do Amazon-FACE será centralizada no Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - INPA, em Manaus. Todos os recursos do projeto originários defundoscomooBancoInteramericanodeDesenvolvimento- BID e outras fontes serão administrados pela FundaçãoAmazônicadeDefesadaBiosfera(FDB),queadministraosfundos de vários projetos do INPA.

Muitas outras instituições terão cientistas e estudantes participantes no projeto, como a Universidade Estadual Paulista - Unesp, Oak Ridge National Laboratory, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE, Universidade de Edimburgo, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - Embrapa, Brookhaven National Laboratory, Wageningen University, Potsdam Institute for Climate Impact Research - PIK e Universidade de Exeter.

Sinergias e estímulos com/para outros projetos científicos em andamento serão incentivados. A componente de modelagem do Amazon-FACE, por exemplo, pode se beneficiar muito com a ciência que está sendo gerada nos projetos AmazAlert, SecaFlor (experimento de exclusão da chuva) e GOAmazon (em sua componente terrestre).

Institutional coordination of the Amazon-FACE will be centered at Brazil’s National Institute for Amazonia Research – INPA in Manaus. All project resources originated from Funding such as from the Inter-AmericanDevelopmentBank(IDB)andothersourceswillbeadministeredby the Fundação Amazônica de Defesa da Biosfera (FDB), whichadministers funds from several INPA projects.

Many other institutions will have scientists and students participating in the project such as São Paulo State University – UNESP, Oak Ridge National Laboratory, Brazil’s National Institute for Space Research – INPE, Edinburgh University, Brazil’s Agricultural Research Corporation – EMBRAPA, Brookhaven National Laboratory, Wageningen University, Potsdam Institute for Climate Impact Research – PIK, and the University of Exeter.

Synergies with and stimuli to other ongoing related scientific projects will be encouraged. The Amazon-FACE modelling task for instance can benefit greatly from the science being generated in AmazAlert, SecaFlor (rainfall exclusion) and GOAmazon (Terrestrial Ecosystem component) projects.

19 20AMAZONFACEAMAZONFACE

Arranjo institucional eprojetos parceirosinstitutional Arrangement and partner projects

equipe científicaresearch team

David M. Lapola – Universidade Estadual Paulista - Unesp, Brazil (coordenação)

Carlos A. N. Quesada – Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia – INPA, Brazil (coordenação)

Richard J. Norby – Oak Ridge National Laboratory, USA (coordenação)

Alessandro A. C. Araújo – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária – Embrapa, Brazil

Jeffrey Q. Chambers – Berkeley National Laboratory, USA

Iain Hartley – University of Exeter, United KingdomBart Kruijt – Wageningen University and Research

Centre, NetherlandsKeith Lewin – Brookhaven National Laboratory, USAAntonio O. Manzi – Instituto Nacional de Pesquisas da

Amazônia – INPA, BrazilPatrick Meir – University of Edinburgh, United

Kingdom and Australian National University, AustraliaCarlos A. Nobre – Ministério de Ciência, Tecnologia e

Inovação – MCTI, BrazilJean P. H. B. Ometto – Instituto Nacional de Pesquisas

Espaciais - INPE, Brazil

Anja Rammig – Potsdam Institute for Climate Impact Research – PIK, Germany

Walter Vergara –Inter-AmericanDevelopmentBank–IDB,USA

Axelle Boulay –Inter-AmericanDevelopmentBank–IDB,USA

Marcos Buckeridge – Universidade de São Paulo – USP, Brazil

Erika Buscardo – Large Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in the Amazon Program – LBA, Brazil

Lucas Cernusak – James Cook University, AustraliaEvan De Lucia – University of Illinois, USATomas Domingues – Universidade de São Paulo – USP,

BrazilHelber Freitas – Universidade de São Paulo – USP,

BrazilAnne Gander –Inter-AmericanDevelopmentBank–

IDB,BrazilLuis Gustavo Gonçalves - Instituto Nacional de

Pesquisas Espaciais – INPE, BrazilNiro Higuchi – Instituto Nacional de Pesquisas da

Amazônia – INPA, Brazil

Marcel Hoosbeek - Wageningen University, Netherlands.

Hewlley A. Imbuzeiro – Universidade Federal de Viçosa, Brazil

Colleen Iversen - Oak Ridge National Laboratory, USALars B. Johnsen–Inter-AmericanDevelopmentBank

–IDB,BrazilPatricia Morelatto - Universidade Estadual Paulista –

UNESP, BrazilAndrea F. P. Nunes – Ministério de Ciência, Tecnologia

e Inovação – MCTI, BrazilRyan Pavlick – California Institute of Technology –

CalTech, USACelso von Randow - Instituto Nacional de Pesquisas

Espaciais – INPE, BrazilSusan Trumbore – Max Planck Institute for

Biogeochemistry, GermanyAnthony Walker – Oak Ridge National Laboratory, USA

Iniciativa/Initiative:

Coordenação/Coordination:

Colaboração/Collaboration:

T H

E

U N

I V E R S

I T Y

O

F

E D I N B U

R G

H

Universidade Federal de ViÁosa

Amazon FACE.

Amazon FACE.

SCIENCE PLAN & IMPLEMENTATION STRATEGY

Assessing the Effects of Increased Atmospheric CO2 on the Ecology of the Amazon Forest.

Prepared by:David M. Lapola – Universidade Estadual Paulista - UNESP, Brazil (Coordination)Richard J. Norby – Oak Ridge National Laboratory, USA (Coordination)Alessandro Araújo – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária – EMBRAPA, BrazilIain Hartley – University of Exeter, UKBart Kruijt – Wageningen University, NetherlandsKeith Lewin – Brookhaven National Laboratory, USAAntonio O. Manzi – Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia – INPA, BrazilPatrick Meir – University of Edinburgh, UKJean P. H. B. Ometto – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE, BrazilCarlos A. N. Quesada – Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia – INPA, BrazilAnja Rammig – Potsdam Institute for Climate Impact Research – PIK, Germany

With Contributions from:Marcos Buckeridge – Universidade de São Paulo – USP, BrazilLucas Cernusak – James Cook University, AustraliaJeffrey Chambers – Berkeley National Laboratory, USAEvan De Lucia – University of Illinois, USA Tomas Domingues – Universidade de São Paulo – USP, BrazilHelber Freitas – Universidade de São Paulo – USP, BrazilNiro Higuchi – Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia – INPA, BrazilHewlley A. Imbuzeiro – Universidade Federal de Viçosa, BrazilPatricia Morelatto - Universidade Estadual Paulista – UNESP, BrazilLaszlo Nagy – Large Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in the Amazon – LBA, BrazilRyan Pavlick – National Aeronautics and Space Administration – JPL-NASA, USAAnthony Walker – Oak Ridge National Laboratory, USAErica XXXX – Large Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in the Amazon – LBA, Brazil

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Design by Renato Spiller PachecoFront Cover Picture by Richard Norby

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Universidade Federal de Viçosa

FAPEAMFUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISADO ESTADO DO AMAZONAS

CERTIFICADA PELA ISO 9001:2008

Environment

Amazon face - Avaliando os efeitos do CO² na Floresta Amazônia