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Title: Variabilidade do Déficit de Pressão de Vapor em uma Área de Floresta Densa na Amazônia Central
Authors: Marinho, Eder
metadata.dc.contributor.advisor: Dias Júnior, Cléo
metadata.dc.contributor.co-advisor: Santana, Raoni
Keywords: Amazônia Central
Déficit de Pressão de Vapor
Variabilidade Vertical e Temporal
Enso
Issue Date: 4-Apr-2025
metadata.dc.publisher.program: Clima e Ambiente - CLIAMB
Abstract: The Vapor Pressure Deficit (VPD) in the atmosphere is a difference between the saturation vapor pressure of water and the actual vapor pressure of the air. In recent years, several studies have shown an increase in VPD values, which has generated several consequences for vegetation. This increase can reduce the photosynthetic processes of plants, thus decreasing their capacity to absorb carbon dioxide (CO₂) from the atmosphere. The main objective of this work was to study the variability of VPD, within and above a forest canopy, in Central Amazonia, comparing and characterizing VPD in the different atmospheric layers and also its temporal variability at different scales. For this purpose, data measured in the micrometeorological towers of the Observatório da Torre Alta da Amazônia (ATTO) site were used, using the temperature and relative humidity of the air, obtained by thermohygrometers installed at different heights, from 1.5 m to 316 m above ground in two towers (ATTO with 316 m and INSTANT with 81 m), which helped in the calculation of the DPV through the discovery of Tetens. In addition, observation data, obtained by a rain gauge located at an altitude of 81 m, as well as information on soil temperature and humidity, were used, which are developed for a more in-depth interpretation of the DPV analyses. The results show that the DPV undergoes greater variation at heights closer to the forest canopy, that is, the difference between the maximum and minimum values ​​is greater in this region, while at higher heights the daily DPV cycle undergoes little oscillation. Such behaviors were expected, since the DPV has direct radiation with the air temperature, which in turn increases/decreases as the surface heats/cools. Note the maximum DPV values ​​around 2:00 p.m. (local time) with values ​​that exceed 20 hPa, due to the peak of solar radiation, and minimum values ​​during the early morning hours, when the radiation from the sun ceases. The analysis of the monthly DPV time series shows severe seasonal and interannual variations, with a strong influence from the El Niño and La Niña climate characteristics. During El Niño events, specifically in 2015-16 and 2023-24, DPV values ​​reached higher monthly peaks, exceeding 16 hPa, especially in the dry period of those years and at heights from 50 m above the forest canopy. These peaks reflect the increase in temperature and the reduction in relative humidity associated with this specific event. On the other hand, in La Niña years, such as 2021-22, the DPV presented its minimum values, resulting from the increase in humidity and the specific characteristics of the features. Differences between the towers were also evident: the ATTO tower, surrounded by a small clearing, presented higher DPV values ​​compared to the INSTANT tower, surrounded by forest. This difference can be explained by the lower emission of humidity from the forest in the area impacted by the clearing. In addition, the analysis of the data revealed a gradual increase in DPV over the 13 years trained, bringing progressive changes in the temperature and humidity patterns of the region, which may be extremely limiting for plant physiology in the coming years. This increase may be related to ongoing climate change, which has direct impacts on the hydrological cycles and ecological processes of the Amazon rainforest. These changes reinforce the need for continuous monitoring to understand the future implications for the ecosystem and the environmental services provided by the Amazon.
metadata.dc.description.resumo: O Déficit de Pressão de Vapor (DPV) na atmosfera é a diferença entre a pressão de vapor de saturação da água e a pressão de vapor real do ar. Nos últimos anos vários trabalhos têm observado um aumento nos valores do DPV, o que tem gerado várias consequências para a vegetação. Esse aumento pode reduzir os processos fotossintéticos das plantas, diminuindo, assim, sua capacidade de absorver dióxido de carbono (CO₂) da atmosfera. O objetivo central deste trabalho foi estudar a variabilidade do DPV, dentro e acima de um dossel florestal, na Amazônia Central, comparando e caracterizando o DPV nas diferentes camadas atmosféricas e também sua variabilidade temporal em diferentes escalas. Para tanto, foram usados dados medidos nas torres micrometeorológicas do sítio Observatório da Torre Alta da Amazônia (ATTO), sendo utilizados a temperatura e umidade relativa do ar, obtidos por termohigrômetros instalados em diferentes alturas, de 1,5 m a 316 m acima do solo em duas torres (ATTO com 316 m e INSTANT com 81 m), os quais auxiliaram no cálculo do DPV por meio da equação de Tetens. Além disso, foram utilizados dados de precipitação, coletados por um pluviômetro localizado a 81 m de altura, bem como informações de temperatura e umidade do solo, que contribuíram para uma interpretação mais aprofundada das análises do DPV. Os resultados alcançados evidenciam que o DPV sofre maior variação nas alturas mais próximas ao dossel da floresta, ou seja, a diferença entre os valores máximo e mínimo é maior nesta região, já em maiores alturas o ciclo diário de DPV sofre pouca oscilação. Tais comportamentos já eram esperados pois o DPV tem uma correlação direta com a temperatura do ar e esta, por sua vez, aumenta/diminui conforme o aquecimento/resfriamento da superfície. Observou-se valores máximos de DPV por volta das 14h (horário local) com valores que ultrapassaram 20 hPa, devido ao pico da radiação solar, e valores mínimos durante a madrugada, quando a radiação proveniente do sol cessa. A análise das séries temporais mensais do DPV mostrou variações sazonais e interanuais significativas, com forte influência dos fenômenos climáticos El Niño e La Niña. Durante os eventos de El Niño, especificamente em 2015-16 e 2023-24, os valores de DPV atingiram picos mensais elevados, ultrapassando 16 hPa, especialmente no período seco desses anos e em alturas a partir de 50 m acima do dossel da floresta. Esses picos refletem o aumento da temperatura e a redução da umidade relativa associadas a esse fenômeno. Por outro lado, nos anos de La Niña, como 2021-22, o DPV apresentou seus valores mínimos, resultado do incremento da umidade e da precipitação característicos do fenômeno. Diferenças entre as torres também foram evidentes: a torre ATTO, cercada por uma pequena clareira, apresentou valores mais altos de DPV em comparação à torre INSTANT, cercada por floresta. Essa diferença pode ser explicada pela menor emissão de umidade da floresta na área impactada pela clareira. Além disso, a análise dos dados revelou uma tendência de aumento gradual no DPV ao longo dos 13 anos estudados, indicando mudanças progressivas nos padrões de temperatura e umidade da região, e que podem ser extremamente limitantes para a fisiologia vegetal nos próximos anos. Essa elevação, pode estar relacionada às mudanças climáticas em curso, que têm impactos diretos nos ciclos hidrológicos e nos processos ecológicos da floresta amazônica. Essas alterações reforçam a necessidade de monitoramento contínuo para compreender as implicações futuras para o ecossistema e os serviços ambientais prestados pela Amazônia.
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