Rede Temática de Modelagem Ambiental da ... - Geoma - LNCC

Rede Temática de
Pesquisa em Modelagem
Ambiental da Amazônia
INPA, MPEG, IDSM, LNCC, INPE, IMPA, CBPF
Apresentação para MCT
Maio de 2004

Podemos conhecer o passado….
Estimativa do Desmatamento da Amazônia (INPE)

O que nos reserva o futuro?

Como Prever o Futuro?
Cenários para a Amazônia em 2020
segundo Laurance et al, 2001
Cenário otimista
28% de desmatamento
Cenário pessimista
42% de desmatamento
Necessidade de resposta do Estado
brasileiro
Gerou a rede GEOMA

O Desafio Atual do GEOMA: GT-11
1.7 - DESENVOLVIMENTO DE MODELOS DE MUDANÇA NO USO DA
TERRA (DESMATAMENTO) PARA DIFERENTES CENÁRIOS DE
POLÍTICAS PÚBLICAS
Resultados Esperados
Caracterizar a dinâmica do desmatamento em bases georreferenciadas;
Avaliar os impactos sócio-ambientais das políticas públicas e dos investimentos
da Amazônia, comparando os cenários prospectivos de diferentes políticas
públicas, como subsídio para tomada de decisão;
Desenvolvimento de um projeto piloto de modelagem ambiental na região do
Arco do Desmatamento;
Consolidar o Projeto Geoma (Geoprocessamento e Modelagem Ambiental na
Amazônia) e outros estudos prioritários sobre dinâmicas do desmatamento na
Amazônia brasileira.
Indicador de Resultado:
Modelos apresentados a tomadores de decisão e publicados em artigos
interdisciplinares e multi-institucionais.

Áreas de Atuação
Modelos de mudanças do uso e cobertura da terra na
Amazônia.
Modelos da dinâmica populacional da Amazônia.
Modelos de distribuição da biodiversidade na Amazônia.
Modelos de ecossistemas inundáveis amazônicos.
Modelos das bacias hidrográficas da região.
Banco de dados socioambiental da Amazônia e modelos
integrados multi-escala que incorporem diferentes
dimensões da sustentabilidade na Amazônia

Modelos de Uso da Terra e Dinâmica de
Ocupação
FOCO 1: Aplicação de Modelo CLUE para toda a
Amazônia.
FOCO 2: Pará/Terra do Meio: combinação de modelos
empíricos e de processos para projeção de cenários
como apoio a políticas públicas.
Foco 3: BR-163
Dinâmica Territorial e Socioambiental das Frentes de Ocupação e
Áreas Consolidadas: O Caso da Região de Marabá
Dinâmica Territorial e Socioambiental das Frentes de Ocupação e
Áreas Consolidadas: O Caso de São Felix do Xingu e da Frente Iriri
Cenários de expansão com base em diagnóstico de campo

Modelos de Uso da Terra: Áreas
Previstas de Expansão do
Desmatamento
South of Amazonas State
Hot-spots map for Model 7:
(lighter cells have regression residual < -0.4)
Terra do Meio

Fatores Correlacionados ao
Desmatamento
Sete fatores estão relacionados à variação de 83% das taxas de
desmatamento na Amazônia nos últimos anos:
(a) Estrutura Agrária (2 fatores): percental de área ocupada por
grandes fazendas e número de pequenas propriedades.
(b) Ocupação Populacional (1 fatores): densidade de população.
(c) Condições do Meio Físico (2 fatores): Precipitação média e
percentual de solos férteis.
(d) Infraestrutura (1 fator): distância a estradas.
(e) Presença do Estado (1 fator): percentagem de áreas indígenas

Efeito de Tenaz na Terra do Meio

Apropriação de Terras na Amazônia

Dinâmica Populacional
Redistribuição Espacial da População

Dinâmica Populacional
Redistribuição Espacial da População

Biodiversidade
Modelos de distribuição de espécies
1. As espécies respondem a gradientes ambientais de uma forma
previsível;
2. A forma da relação para uma parte da área de distribuição reflete
a forma desta relação em toda a área;
3. É possível estimar a forma desta distribuição e extrapolar este
resultado para toda a área de ocorrência
Workshop “Ferramentas para a modelagem de distribuição de
espécies em ambientes tropicais”
11 modelos apresentados
Mais recomendado GARP (menor efeito de ausências)

GEOMA
COMPONENTE ÁREAS ALAGÁVEIS

Water-level Rio Japurá (m)
16
12
8
4
0
Pulso de inundação
(Junk et al. 1989)
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
Calendar year
Fase Aquática Fase Terrestre
March 1999 September 1999

Análises Preliminares 1 – Nível da Água em Mamirauá
• Hidrógrafa para a RDSM no período entre 1903-1910 segundo
os valores modelados (Jardim-Lima et al. 2003):
Water Level (m)
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
Days
1903
1904
1905
1906
1907
1908
1909
1910

Lago do Curuai
20 Km
O 55 0 50’
S 02 0 20 ’
Juruti
Óbidos
100 Km
Óbidos
Satarem
O 55 0 01’
S 01 0 49 ’
Barbosa et al., 2002

Estudos
hidrológicos
na
microbacia
do Igarapé
Asu

INSTRUMENTAÇÃO

Modelo Hidrológico Distribuído (SASHI)
source: Rennó (2001)

Modelagem Climática
Temas de Pesquisa
Modelos de mudança global
Modelos acoplados clima-bioma
Impactos cruzados de mudanças climáticas, biodiversidade e
desertificação
Suporte ao governo brasileiro em negociações internacionais
Resultados Preliminares
Modelo acoplado bioma-clima prevê a existência de equilibros
múltiplos bioma-clima na Amazônia.

Comparação Visual do CPTEC-PVM versus um
Mapa Natural de Vegetação
SiB Biome
Classification
VEGETAÇAO NATURAL
VEGETAÇÃO POTENTIAL
Oyama and Nobre, 2002

Dois estados de equilíbrio bioma-clima
estáveis para a América do Sul!
-- current state (a)
-- second state (b)
Rainfall
anomalies
Soil Moisture
Oyama and Nobre, 2003

Ambiente Computacional de
Modelagem: TerraLib
Realidade
Moore
1988
1991
Geoinfo (Aguiar, 2003),
Submetido GIScience (Câmara et al, 2004)
GPM
GPM+Lote

Bancos de Dados
Gestão de Dados
Compromisso do LNCC
Mecanismos de Busca (metadados)
Uso da infra-estrutura do LBA-DIS - Uakari (Beija-Flor Livre)
Serviços Web para Modelos
Projeto institucional (LNCC, INPA, IMPA, MPEG, INPE)

Dados do Consórcio ZEE Brasil
Conteúdo
220 Planos de Informação
50 Tabelas informações sócio-econômicas
Participação de todo o consórcio
Informação inédita
Requer consistência espacial para fazer simulação e
modelagem.

Visão de Longo Prazo : Modelos
Integrados
Cenários Socioeconômicos
Economia, Tecnologia, Demografia,
Modelos Ambientais
Mudança Climática
Modelos Hidrológicos
Modelos de Vegetação
Modelos Vulnerabilidade
Áreas Urbanas
Disponibilidade Alimentos
Biodiversidade
Modelos LUCC
Modelagem regional multiescala

Auto-avaliação das Áreas de Pesquisa
A área tem uma agenda científica definida?
Existem projetos interinstitucionais bem-definidos?
A área de abrangência dos estudos é regional ou
macroregional?
Qual a contribuição para um modelo integrado?
Já foram produzidos resultados?
Há equipes multi-institucionais estabelecidas?
Há necessidade de buscar interação externa para
cumprir a agenda científica?
A área precisa de aportes institucionais?

Orçamento Anual 2004 (R$)
3620
640
540
260
560
810
810
10
10
20
80
50
20
Consumo
300
50
50
150
20
180
Terceiros
50
50
50
80
130
200
Pass/Dia
250
40
100
50
110
Equip
280
180
100
150
560
300
Pessoal
BDado
Hidro
Pop
Varzea
Biodiv
LUCC

Desafios do Desenvolvimento
Sustentável
Ao contrário de outros fatores de produção (como capital
e trabalho), os recursos naturais são inflexíveis em
termos de localização. A Floresta Amazônica está onde
ela está; os recursos hídricos para nossas cidades não
podem ser transportados. O dilema colocado pelo
desenvolvimento sustentável é que não podemos mais
tratar estes fatores como substituíveis, e mover pessoas
e capital para novas áreas quando os recursos naturais
tornam-se escassos ou exauridos: não há novas
fronteiras num mundo globalizado.

Porque Modelagem Ambiental?
Políticas Públicas na Amazônia
Conflito entre as ações humanas e preservação ambiental
Decisões de Governo necessitam de cenários prospectivos
Exemplos de Questões
O que vai acontecer se pavimentarmos a rodovia Cuiabá-
Santarém?
Qual é a distribuição da biodiversidade na Amazônia?

Desmatamento…

Fogo...

Umidade do solo no baixio, Tubos 8 e 12
Tubo 8
Tubo 12

Cenários para Amazônia (Laurance)
Cenário “otimista” (exemplos)
Degradação completa até 20 km de estradas (existentes e projetadas)
Degradação moderada até 50 km de estradas
Degradação reduzida até 100 km de estradas
Cenário “pessimista”
Degradação completa até 50 km de estradas
Degradação moderada até 100 km de estradas
Qual o problema com esta abordagem?

Cenários e Modelos
Cenários requerem modelos!
Modelos
Descrever quantitativamente um fenômeno e predizer sua evolução,
integrando suas escalas temporal e espacial
Um modelo deve responder:
O que muda ?
Quando?
Onde?
Porquê?

Modelagem e o Trabalho de Laurance
“The Future of the Brazilian Amazon”?
O que muda?
Transição floresta-desmatamento é suficiente?
Onde muda?
Modelo é espacialmente explícito
Quando muda?
Modelo não possui equações de mudança
Porquê muda?
Modelo não indica que forças provocam a mudança

Porque Modelos?
Papel dos Modelos
(1) explicitar hipóteses
(2) avaliar as consequências das diferentes opções de ação
pública;
(3) encorajar a produção de indicadores quantitativos que possam
ser utilizados pelo governo e pela sociedade.

Modelos Espaciais: Princípios Básicos
f ( I (t) ) f ( I (t+1) ) f ( I (t+2) )
F
Célula: localização
Input: processo ocorre no lugar (ex. chuva)
Função: entrada -> estado
F
. .
.
f ( I (t n ))

Modelos: Uma Visão Geral
O que modelar?
Fatores dinâmicos de mudança do território
Hipótese
Agentes humanos→ realocação do uso de território
Fatores de mudança são refletidos no uso da terra
Modelos de mudança de uso e cobertura da terra
LUCC (“land use and land cover change”)
Ampla literatura internacional
Pouco esforço de pesquisa no Brasil

Modelos: Uma Visão Geral
Demanda
Econômica
Alocação
Uso Terra
Mudanças
População
Produtividade
Terra
tempo

Modelos: Uma Visão Geral
Políticas
Públicas
Demanda
Econômica
Alocação
Uso Terra
Atores
Sociais
Mudanças
População
Produtividade
Terra
tempo

Porque Modelos?
Papel dos Modelos
(1) explicitar hipóteses
(2) avaliar as consequências das diferentes opções de ação
pública;
(3) encorajar a produção de indicadores quantitativos que possam
ser utilizados pelo governo e pela sociedade.

Uma Nova Forma de Atuação
Cooperação Institucional
Formação de redes temáticas
Junção de competências
LNCC, CBPF, IMPA: Modelagem Matemática
INPE: Geoinformação, Sensoriamento Remoto, Modelos Climáticos
INPA, MPEG, Mamirauá: Biodiversidade, Ciências da Natureza,
Ecologia
GEOMA é o único projeto cooperativo entre os institutos do
MCT

Visão de Longo Prazo : Modelos
Integrados
Mudanças
Climáticas:
Aumento de temperatura
Mudanças nos níveis de precipitação
Aumento do nível do mar
Variabilidade e eventos extremos
Emissões e
Concentrações
Gases do efeito estufa e aerosóis
provenientes
Queima de combustíveis fósseis
e mudanças de cobertura
Sistemas
Humanos e Naturais
Recursos terrestres e aquáticos
Ecossistemas e biodiversidade
Áreas povoadas e infra-estrutura
Sistemas agrícolas
Saúde humana
Vulnerabilidade Adaptação
Caminhos de
Desenvolvimento
Sócio-econômico
Mudanças demográficas
Crescimento Econômico
Tecnologia
Políticas Públicas e Instituições