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Tese de Doutorado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Guilherme Augusto Verola Mataveli
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Silva, Maria Elisa Siqueira (Presidente)
Cardozo, Francielle da Silva
França, Daniela de Azeredo
Kawakubo, Fernando Shinji
Título em português
Padrões espaciais e temporais no regime do fogo e tendências nas emissões associadas às queimadas no bioma Cerrado
Palavras-chave em português
Bioma cerrado
Emissões
Precipitação
Queimadas
Sensoriamento remoto
Tendências
VCI
Resumo em português
No bioma Cerrado, a ocorrência das queimadas é uma importante perturbação estimulada pela natureza ou atividades antrópicas. Apesar do crescente esforço para monitorar o Cerrado, um estudo em escala de bioma para caracterizar a ocorrência das queimadas e quantificar e entender a variabilidade das emissões associadas às queimadas é necessário. Considerando sua extensão espacial, o uso de sensores orbitais é a abordagem mais efetiva para estabelecer tais padrões no bioma. O presente estudo objetivou caracterizar os regimes do fogo, precipitação e condição da vegetação no Cerrado, estabelecer padrões espaciais da ocorrência das queimadas e sua correlação com a precipitação e a condição da vegetação, caracterizar e encontrar tendências nas emissões de material particulado com diâmetro menor que 2,5 micrômetros (PM2,5m) associadas às queimadas no bioma utilizando produtos derivados dos sensores Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), dados de precipitação do satélite Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM) e a ferramenta PREP-CHEM-SRC. O Cerrado foi, respectivamente, o primeiro e o segundo bioma brasileiro em que mais ocorreu área queimada e focos de calor, sendo que no bioma tais ocorrências são maiores durante a estação seca e na cobertura da terra savana. Os focos de calor se concentraram no norte do bioma, porém focos de calor mais intensos não se localizam necessariamente onde a concentração é maior. A análise espacial mostrou que valores médios/totais podem esconder alguns padrões, como para a precipitação, que tem a menor média em agosto, mas espacialmente o mínimo de precipitação neste mês foi encontrado em apenas 7% do Cerrado. Geralmente, existe uma defasagem de 2-3 meses entre o mínimo de precipitação e máximo de focos de calor e área queimada, enquanto o valor mínimo do índice Vegetation Condition Index (VCI) geralmente ocorre no mesmo mês que o máximo de focos de calor e área queimada. Em média, o Cerrado emitiu 1,08 Tg.ano-1 de PM2,5m associado às queimadas, contribuindo com 25% e 15% das emissões no Brasil e na América do Sul, respectivamente. A maioria das emissões se concentrou no fim da estação seca e na transição entre as estações. Anualmente, 66% das emissões ocorreram no uso savana, porém focos de calor detectados no uso floresta ombrófila densa tendem a emitir mais do que os detectados no uso savana. Espacialmente, cada célula de 0,1º emitiu em média 0,5 ton.km-2.ano-1 de PM2,5m associadas às queimadas, sendo que foram emitidas até 16,6 ton.km-2.ano-1. Considerando o Cerrado como um todo, foi encontrada uma tendência negativa nas emissões anuais de PM2,5m associadas às queimadas que representa -1,78% da média anual de PM2,5m emitido pelas queimadas no bioma durante o período analisado. Já espacialmente foram encontradas tendências anuais que representam até ± 35% da média anual de PM2,5m emitido.
Título em inglês
Spatial and temporal patterns in the fire regime and trends in the emissions associated with fires in the Cerrado biome
Palavras-chave em inglês
Cerrado biome
Emissions
Fires
Precipitation
Remote sensing
Trends
VCI
Resumo em inglês
In the Cerrado biome, fire occurrence is a major disturbance driven by both natural and anthropic causes. Despite increasing efforts for monitoring the Cerrado, a biome-scale study for characterizing fire occurrence and quantifying and understanding the variability of fire emissions is still needed. Moreover, considering the spatial extent of the study area, orbital sensors are the most effective approach to establish such patterns in this biome. We aimed to characterize fire, precipitation and vegetation condition regimes in the Cerrado, to establish spatial patterns of fire occurrence and their correlation with precipitation and vegetation condition, and to characterize and find trends in Particulate Matter with diameter less than 2.5m (PM2.5m) fire emissions in the Cerrado biome using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) datasets, Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM) rainfall data, and the PREP-CHEM-SRC emissions preprocessing tool. The Cerrado was, respectively, the first and second biome for the occurrence of burned area and hotspots among the Brazilian biomes, being that occurrences were higher during the dry season and in the savanna land use. Hotspots concentrate in the north of the biome, but more intense hotspots are not necessarily located where concentration is higher. Spatial analysis showed that averaged and/or summed values for the entire Cerrado can hide patterns, such as for precipitation, which has the lowest average in August, but spatially minimum precipitation in August was found only in 7% of the biome. Usually, there is a 23-months lag between minimum precipitation and maximum hotspots and burned area, while minimum values of Vegetation Condition Index (VCI) and maximum hotspots and burned area occur in the same month. On average, the Cerrado emitted 1.08 Tg.year-1 of PM2.5m associated with fires, accounting for 25% and 15% of the PM2.5m fire emissions in Brazil and South America, respectively. Most of PM2.5m fire emissions were concentrated in the end of the dry season and in the transitional month. Annually, 66% of the emissions occurred over the savanna land use, however, active fires detected in the evergreen broadleaf land use tended to emit more per event than active fires occurring in the savanna land use. Spatially, each 0.1° grid cell emitted on average 0.5 ton.km-2.year-1 of PM2.5m associated with fires, but values can reach to 16.6 ton.km-2.year-1 in a single cell. Considering the entire Cerrado, we found an annual decreasing trend representing -1.78% of the annual average PM2.5m emitted from fires during the period analyzed, however, the grid cell analysis found annual trends representing ± 35% of the annual average PM2.5m fire emissions.
 
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Data de Publicação
2019-09-03
 
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