Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.inpa.gov.br/handle/1/38016
Title: Compostos Orgânicos Voláteis: variabilidade em escala de subtipos florestais na Amazônia Central
Authors: Batista, Carla Estefani
metadata.dc.contributor.advisor: Souza, Rodrigo Augusto Ferreira de
metadata.dc.contributor.co-advisor: Martin, Scot Turnbull
Keywords: Isopreno
Composto Orgânico Volátil
Escala Espacial Intermediária
Floresta Tropical Amazônica
Subtipo Florestal
Heterogeneidade da Paisagem
Gradiente Horizontal e Vertical
Issue Date: 2021
Publisher: Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - INPA
metadata.dc.publisher.program: Clima e Ambiente - CLIAMB
Abstract: Forests play a key role in the exchange of volatile organic compounds (VOCs) between the biosphere and the Earth's atmosphere. The Amazon Rainforest, the largest and most diverse rainforest ecosystem on Earth, is made up of intercalated plateaus and flooded valleys, separated by streams and rivers that end up being joined by sloping and valley regions at spatial scales of hundreds of meters. The wide variation in forest diversity, mainly due to different factors such as water availability, sunlight and soil types, leads to substantial variability in VOC emissions, further resulting in a heterogeneous distribution of VOC concentrations in the atmosphere in the horizontal and vertical, within these spatial scales of hundreds of meters. However, the existing sampling platforms so far are not able to provide data on the heterogeneous distribution of VOC concentrations. Therefore, sufficient datasets of VOCs at these spatial scales are lacking, making it difficult to better understand the interactions between forest, atmospheric chemistry and climate. Thus, the present study aimed to investigate the heterogeneity of the spatial scale of the horizontal and vertical gradients of VOC concentrations in the roughness layer of a tropical forest, using unmanned aerial vehicle (UAV) sampling, flying over forest subtypes of plateau, slope and valley in Central Amazon, during the morning and early afternoon periods of the rainy season and dry season of the year 2018. In the rainy season, the spatial scale of the horizontal gradient over the forest subtypes of plateau and slope was investigated, atmospheric isoprene concentrations near the canopy over the plateau forest subtype were 60% higher than those over the slope forest subtype. A gradient transport model showed that isoprene concentrations differ from 220% to 330% between forest subtypes, which contrasts with the 0% difference implemented in most models for the biosphere (ie, homogeneous emissions). In the dry season, the spatial scale of the vertical gradient over the forest subtypes of plateau and valley was investigated, the mean concentrations of isoprene at 50 meters were 2.1 and 2.3 ppbv in the plateau and valley respectively, and at 100 meters were of 1.8 ppbv at both locations. However, the isoprene concentration was 4.9% at 50 meters and 31% at 100 meters, higher in the valley forest subtype than in the plateau. When the vertical gradient was verified, this increase was of 16% and 40% in 50 and 100 meters respectively, therefore, an increase of 23% with the increase in altitude. These results point to the significance that heteroneity between forest subtypes is real and that quantifying VOC concentrations, emissions and other processes at intermediate levels of horizontal and vertical spatial scales of different forest subtypes are essential to understand ecological aspects, functions the terrestrial system of VOCs to be able to represent them more realistically in air quality and climate models that currently do not consider them.
metadata.dc.description.resumo: As florestas desempenham um papel fundamental na troca de compostos orgânicos voláteis (COVs), entre a biosfera e a atmosfera terrestre. A Floresta Amazônica, o maior e mais diverso ecossistema de floresta tropical da Terra, é formada por planaltos intercalados e vales alagados, separados por riachos e rios que acabam sendo unidos por regiões inclinadas e baixas em escalas espaciais de centenas de metros. A grande variação da diversidade florestal, principalmente devido a diferentes fatores como disponibilidade de água, luz solar e tipos de solo, leva a uma variabilidade substancial nas emissões de COVs, resultando ainda em uma distribuição heterogênea das concentrações de COVs na atmosfera nos planos horizontal e vertical, dentro dessas escalas espaciais de centenas de metros. No entanto, as plataformas de amostragens existentes até o momento não são capazes de fornecer dados da distribuição heterogênea das concentrações de COVs. Logo, faltam conjuntos de dados suficientes de COVs nessas escalas espaciais, dificultando uma melhor compreensão das interações entre floresta, química da atmosfera e clima. Assim, o presente estudo teve por objetivo, investigar a heterogeneidade da escala espacial dos gradientes horizontal e vertical das concentrações de COVs na camada de rugosidade de uma floresta tropical, utilizando amostragem por meio de veículo aéreo não tripulado (VANT), sobrevoando os subtipos florestais de platô, vertente e baixio na Amazônia Central, durante os períodos da manhã e início da tarde da estação chuvosa e estação seca do ano de 2018. Na estação chuvosa, foi investigando a escala espacial do gradiente horizontal sobre os subtipos florestais de platô e vertente, as concentrações de isopreno na atmosfera perto do dossel sobre o subtipo florestal de platô foi 60% maior do que aqueles sobre o subtipo florestal de vertente. Um modelo de transporte de gradiente apontou que as concentrações de isopreno diferem de 220% a 330% entre subtipos florestais, o que contrasta com 0% de diferença implementada na maioria dos modelos para a biosfera (isto é, emissões homogêneas). Na estação seca, foi investigando a escala espacial do gradiente vertical sobre os subtipos florestais de platô e baixio, as concentrações médias de isopreno a 50 metros foram de 2,1 e 2,3 ppbv no platô e baixio respectivamente, e a 100 metros foram de 1,8 ppbv em ambos os locais. Entretanto, a concentração de isopreno foi 4,9% a 50 metros e 31% a 100 metros, mais elevada no subtipo florestal de baixio em relação ao platô. Quando se verificou o gradiente vertical esse aumento foi de 16% e 40% em 50 e 100 metros respectivamente, logo, um aumento de 23% com o aumento da altitude. Estes resultados apontam para a significância que a heterogeneidade entre os subtipos florestais são reais e que quantificar as concentrações COVs, emissões e outros processos em níveis intermediários de escalas espaciais horizontais e verticais de diferentes subtipos florestais, são essenciais para entender os aspectos ecológicos, as funções do sistema terrestre dos COVs para ser possível representá-los de forma mais realista nos modelos de qualidade do ar e climáticos que atualmente ainda não as consideram.
Appears in Collections:Doutorado - Cliamb

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Carla Estefani Batista Tese.pdf4,39 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons