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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.14.2020.tde-21052020-112014
Document
Author
Full name
Jeová Ramos da Silva Junior
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Yamasoe, Márcia Akemi (President)
Moreira, Demerval Soares
Silva, Glauber Guimarães Cirino da
Title in Portuguese
Estudo da Transferência de Radiação em Dossel de Floresta com o Uso de Modelo de Transferência Radiativa Tridimensional
Keywords in Portuguese
Aerossóis
Efeito fertilizante da luz difusa
Floresta Amazônica
Radiação fotossinteticamente ativa
Abstract in Portuguese
A radiação solar ocupa papel central nos processos de trocas gasosas em todos os ecossistemas do mundo, tal como a fotossíntese. Em regiões florestais, a complexidade da arquitetura foliar exige um maior número de detalhes para avaliar os processos de propagação da radiação. A Amazônia é destaque mundial em biodiversidade, desmatamento e queimadas. Esta última lança grandes quantidades de aerossóis na atmosfera que interagem com a radiação solar e produzem luz difusa, propiciando um fenômeno conhecido como efeito fertilizante da luz difusa. Este trabalho avalia a transferência da radiação fotossinteticamente ativa (PAR) dentro do dossel em três sítios localizados no meio da floresta amazônica: ATTO, Reserva Biológica do Jaru e Humaitá. Como auxílio para a análise, fez-se uso do código de transferência radiativa tridimensional DART. Foi observado que os sensores em alturas intermediárias do dossel registraram aumento da transmitância (tmt) de até ~100% com o aumento da profundidade óptica do aerossol (AOD em 415 nm) de 1 a 2 unidades. Essas camadas estão entre 10 e 30 m de altura, e recebem cerca de 25% da radiação incidente em condições de céu claro. As regiões beneficiadas com a luz difusa são às que se encontram sombreadas. Por esse motivo, a resposta da transmitância também apresentou dependência com a geometria solar. Quanto maior a massa óptica, maior foi a resposta positiva da reta entre a transmitância e a profundidade óptica do aerossol. O modelo conseguiu replicar uma floresta genérica capaz de chegar na escala da folha e reproduzir os efeitos da transmitância observados bem como a fração difusa incidente no topo da copa das árvores (3% abaixo do observado, em média). Através do DART também foi possível verificar que a área ocupada pela torre meteorológica pode reduzir até 40% da PAR incidente em superfície e de 50 a 90% em diferentes alturas. O que implica que sua presença é um fator que pode afetar fortemente a amostragem experimental. Todavia a atenuação da torre torna-se irrisória (<0,25%) a partir de massa óptica maior que 1,7.
Title in English
Estudo da Transferência de Radiação em Dossel de Floresta com o Uso de Modelo de Transferência Radiativa Tridimensional
Keywords in English
Aerosols
Amazon forest
Fertilizing effect of diffuse light
Photosynthetically active radiation
Abstract in English
Solar radiation plays a central role in gas exchange processes in all the world's ecosystems, through photosynthesis for example. In forested regions, the complexity of leaf architecture requires more detail to evaluate the radiation propagation processes from treetops to the innermost layers. The Amazon is one of the largest forests in the world and suffers from problems such as deforestation and biomass burning. The last emits large amount of aerosols into the atmosphere, which interact with solar radiation and generate diffuse light, propitiating a phenomenon known as the fertilizing effect of diffuse light. This work evaluates the transfer of Photosynthetically Active Radiation (PAR) within the canopy at three Amazonian sites: ATTO, Jaru Biological Reserve and Humaitá. As a helpful tool to the analysis, the three-dimensional radiative transfer code DART was used. Sensors at intermediate canopy heights reported increase in transmittance (tmt) up to ~ 100% with increasing Aerosol Optical Depth (AOD at 415 nm) of 1 to 2 units. These layers are between 10 and 30 m high, and receive about 25% of the incident radiation under clear sky conditions. The regions that benefit from diffuse light are those that are shaded. Transmittance response also depends on the solar geometry. For this reason, the transmittance response was also dependent on solar geometry. The higher the optical airmass, the higher the slope of the transmittance versus AOD line. The model was able to replicate a generic forest, capable of reaching the leaf scale, and similarly reproducing the observed transmittance effects as well as the incident radiation on the treetops (3% below that observed). It was verified that the area occupied by the meteorological tower could reduce up to 40% of the PAR incident on the surface and from 50 to 90% at different heights. Which implies that its presence is a factor that can strongly affect the experimental sampling. However, the tower's attenuation becomes negligible (<0.25%) from an optical mass greater than 1.7.
 
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Publishing Date
2020-05-27
 
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