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O Programa

O programa AmazonFACE aborda a seguinte questão global: "Como as mudanças climáticas afetarão a floresta amazônica, a biodiversidade que abriga e os serviços ecossistêmicos que ela fornece à humanidade?" A característica central do programa é um experimento de campo de alcance sem precedentes que irá expor uma área da floresta madura na Amazonia a uma concentração de CO 2 prevista para o futuro, em uma estação de pesquisa perto de Manaus, Brasil, usando a tecnologia “Free- Air CO2 Enrichment” (FACE). Um maior conhecimento sobre o funcionamento da maior floresta tropical do mundo à luz das mudanças climáticas e o uso desse conhecimento para orientar políticas regionais sobre mitigação e adaptação às mudanças climáticas fazem parte do legado que o programa tenta estabelecer.

 

Tecnologia "FACE"

A tecnologia FACE já provou ser um método valioso para determinar as respostas em longo prazo dos ecossistemas de florestas ao aumento de CO 2 nas regiões temperadas. Embora os desafios científicos e logísticos da implementação de um experimento FACE em uma floresta madura, altamente diversificada e relativamente remota sejam substanciais, identificamos um caminho de implementação que faz forte uso de recursos existentes, infra-estrutura e bases de conhecimento atual. Cada um dos anéis FACE é composto por 16 torres dispostas de forma circular, ligadas a um tanque de armazenamento de CO 2 líquido, abrangindo uma área de floresta de 30m de diâmetro e 35m de altura em sua área experimental. A concentração de CO 2 atmosférico pretendido dentro desta área da floresta é 50% acima das concentrações atuais de CO 2 (~400 + 200 partes por milhão de volume). Sensores computacionais controlam a liberação de ar enriquecido em CO 2 de acordo com a velocidade e direção do vento. Cada uma dessas parcelas FACE precisa ser rigorosamente monitorada e supervisionada para capturar a resposta do ecossistema ao estímulo de CO 2 .

 

Sítio Experimental

Localização das oito parcelas florestais do experimento:

 

Fases do Projeto

O Programa está se aproximando do final da Fase 1, que se concentrou em (1) caracterização ecológica integrada da área experimental antes do enriquecimento de CO 2 ; (2) elaboração de planos formais de engenharia para a infra-estrutura experimental e (3) avaliação dos potenciais impactos socioeconômicos de uma “savanização” da floresta amazônica e as conexões do AmazonFACE com políticas públicas.

Clique aqui para obter um resumo dos resultados da Fase 1.

 

Componentes do Projeto

 

Componente 1- Processos ecológicos acima do solo (Aboveground)

A componente acima do solo do AmazonFACE concentra-se na medição do crescimento e estrutura das árvores, do carbono absorvido do ar durante a fotossíntese e sua posterior liberação para o ar durante a respiração, e a água que as árvores usam para manter seu metabolismo. Precisamos saber como o equilíbrio de ganhos e perdas ocorre em diferentes condições climáticas. Também buscamoas entender como a alta diversidade de espécies afeta esses processos. Podemos então monitorar como elas mudam quando simulamos os efeitos de uma atmosfera futura, expondo a floresta a uma concentração atmosférica elevada de CO 2 . É possível que sejam observados mais ganhos ou perdas de carbono. E diferentes espécies serão favorecidas ou desfavorecidas? O efeito “sumidouro” de carbono da Amazônia continuará? Ou se transformará em uma fonte de carbono? Haverá mais resfriamento evaporativo, ou menos? Talvez a biomassa da floresta mude, com menos espécies dominantes? Precisamos conhecer essas respostas para entender e prever o futuro bem-estar dos trópicos da América do Sul e da atmosfera global.

 

Componente 2- Processos ecológicos subterrâneos (Belowground)

A disponibilidade de nutrientes, especialmente o fósforo, pode ficar limitada na medida em que o armazenamento de carbono aumenta na floresta amazônica em resposta a elevação de CO 2 atmosférico. No entanto, as árvores podem ser capazes de aliviar essa limitação, investindo parte do carbono adicional fixado sob CO 2 elevado para a aquisição de nutrientes. Além disso, uma maior eficiência de uso da água no dossel da floresta pode resultar em mais água permanecendo nos solos, o que poderia aumentar a resistência à seca. As medidas subterrâneas no AmazonFACE visam investigar essas questões fundamentais: as árvores podem obter maior acesso a nutrientes limitantes sob CO 2 elevado e o aumento a disponibilidade de água no solo. As medidas determinarão como a fumigação de CO 2 afeta a alocação de carbono nas raízes usando uma combinação de experimentos, como câmeras de mini- rizotron e a partição da respiração subterrânea na atividade das raízes, fungos de micorrizas e micróbios do solo. As mudanças nas taxas de ciclagem e absorção de nutrientes serão determinadas através de ensaios laboratoriais de atividades de enzimas radiculares e microbianas, determinações de estoques e disponibilidade de diferentes nutrientes do solo usando esquemas de extração e fracionamento

estabelecidos, bem como medidas de conteúdo de nutrientes radiculares para contribuir com o cálculo de absorção de nutrientes. Finalmente, a umidade e os movimentos de água do solo estão sendo monitorados continuamente até uma profundidade de 2 metros.

 

Componente 3 - Modelagem do Ecossistema

O componente de modelagem do AmazonFACE visa integrar o conhecimento que obtemos tanto da comunidade de modelagem experimental como do ecossistema, a fim de tomar decisões mais informadas para o experimento e maximizar o resultado científico em ambas as frentes – experimental e de modelagem. Desse modo prevê-se nesta tarefa um projeto com intercomparação de modelos contemplando uma série de modelos de vegetação de última geração, além do desenvolvimento de novas formas de modelar as florestas tropicais altamente diversas (por exemplo com modelos baseados em atributos funcionais) e o trabalho com modelos conceituais para explorar os pressupostos subjacentes nos modelos ecossistêmicos. O objetivo final é tentar transpor os resultados (i.e. o funcionamento dos processos ecológicos) do experimento de campo para toda a bacia amazônica e outras florestas tropicais. No momento, a atividade de intercomparação de modelos está fornecendo hipóteses para a resposta que floresta pode ter frente ao CO 2 elevado; hipóteses estas que poderão ser testadas diretamente durante o experimento. Esse exercício também irá identificar as principais deficiências da modelagem ao confrontar os resultados dos modelos com dados experimentais do AmazonFACE.

 

Componente 4 - Meteorologia e Engenharia

O experimento AmazonFACE será o primeiro a usar a tecnologia FACE em uma floresta tropical madura. O AmazonFACE também será estabelecido no local mais remoto já tentado para uma pesquisa que utiliza a tecnologia FACE. Os desafios técnicos incluem o fornecimento de acesso rodoviário confiável, energia elétrica, comunicações, fornecimento de CO 2 e acesso ao dossel da floresta. Já foram identificadas 8 parcelas de pesquisa com o tamanho e densidade adequado de árvores que dão suporte para um experimento FACE. Duas dessas parcelas foram selecionadas para uso na segunda fase dessa pesquisa. Elas estão atualmente passando por pesquisas intensivas para caracterização e documentação das condições antes do início do enriquecimento de CO 2 . Torres micrometeorólogicas foram instaladas nessas duas parcelas, com instrumentos em vários níveis para fornecer os dados meteorológicos locais necessários para projetar os sistemas de CO 2 e estimar as necessidades sazonais, máximas e anuais de CO 2 para os cenários de enriquecimento propostos. Essas torres também proporcionam acesso conveniente ao dossel da floresta para estudos biológicos.

 

Componente 5 - Impactos sócio-políticos e econômicos

Se a “savanização” da Amazônia ou qualquer degradação similar em larga-escala causada por mudanças climaticas ocorrer na floresta amazônica, isso representaria uma ameaça significativa para a economia da região através de mudanças nos padrões regionais e globais de precipitação, perdas agrícolas e redução da capacidade hidrelétrica. Essa componente segue o princípio de que antecipar impactos socioeconômicos pode nos preparar melhor, em termos de políticas e ações concretas, para enfrentar as adversidades climáticas futuras. Nesse sentido, a componente investiga os impactos dessa degradação clima-floresta em vários setores socioeconômicos da Amazônia, como agricultura, pesca, energia, transportes, cidades, migração, saúde e serviços ecossistêmicos. Em sua fase atual, os pesquisadores também estão realizando uma identificação sistemática de políticas públicas existentes que poderiam se beneficiar dos resultados do experimento AmazonFACE.

 

Integração e síntese

Esta tarefa tem como objetivo responder questões de ligações estratégicas, tais como mudanças na produtividade primária líquida da floresta e garantir o fluxo de dados científicos entre os parceiros do projeto. O compartilhamento de dados padronizados entre os participantes do projeto é importante para o avanço do produto científico de maneira consistente, movendo dados de forma mais eficiente para os modelos e evitando medições redundantes e perda de dados.

 

Divulgação

O programa AmazonFACE busca maneiras inovadoras de fazer com que seus resultados científicos alcancem tomadores de decisão, estudantes e o público em geral. Nesse contexto, oferece cursos de treinamento periodicamente, e no momento conta com uma exposição itinerante na interface ciência- arte nos EUA e no Brasil (no final de 2017) e está preparando um fotobook com linguagem não científica sobre o programa.