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Tipo de documento: Tese
Tipo de acceso: Acesso Aberto
Título: Mudanças climáticas no Semiárido Brasileiro: impactos da intensificação da aridez no vigor da vegetação
Título (s) alternativo (s): Climate change in the Brazilian Semiarid: impacts of intensification of aridity in vegetation vigor
Autor: Silva, Lucas Augusto Pereira
Primer orientador: Silva, Claudionor Ribeiro da
Primer coorientador: Leite, Marcos Esdras
Primer miembro de la banca: Costa, Luis Ricardo Fernandes
Segundo miembro de la banca: Silveira, Alan
Tercer miembro de la banca: Ferreira, Vanderlei de Oliveira
Cuarto miembro de la banca: Veloso, Gabriel Alves
Resumen: O Semiárido Brasileiro (SAB), é uma das zonas semiáridas mais populosas, altamente dependente dos recursos hídricos para atividades socioeconômicas e uma das regiões mais biodiversas do mundo, com predomínio do bioma Caatinga e enclaves de Cerrado e Mata Atlântica. As condições hídricas, por meio da aridez sob perspectiva de mudanças climáticas, podem afetar o vigor das vegetações no SAB. Entender os efeitos das mudanças futuras no clima nessa região é crucial para o planejamento ambiental. O objetivo dessa tese é entender a influência das condições de aridez em perspectivas futuras (2061 – 2080) no vigor das vegetações do SAB. Para cumprir essa proposta, I) foram estabelecidos cenários futuros para o comportamento da ETo, e II) os níveis de aridez e suas implicações em classes climáticas e zonas com susceptibilidade à desertificação no SAB considerando cenários do IPCC, isto é, os Caminhos Socioeconômicos Compartilhados (SSP). Foram usados dois SSPs, o 126, que representa um cenário otimista sobre as mudanças no clima, e o 585, que compreende condições pessimistas para o final do século. No mapeamento da ETo, foram aplicados cinco algoritmos de machine learning (BRNN, Cubist, Earth, Regressão Linear e Random Forest (RF)) considerando o cenário atual e os SSPs 126 e 585. O Cubist mostrou as melhores métricas entre os algoritmos testados (R² = 0,98 e RMSE = 0,07 mm dia-¹). Até o final do século (2061 – 2080), projeta-se aumento nas taxas de ETo (+ 3 a + 15% nos SSPs 126 e 585). Algumas regiões do SAB podem apresentar aumento de > 600 mm ano-¹. Esse aumento na ETo, conduzirá à intensificação da aridez, o que tornará o SAB significativamente (p value <0,05) mais seco, uma vez que as terras mais áridas irão expandir 46.000 km² no SSP 126 e 125.600 km² no SSP 585 em relação ao cenário atual. Essas condições áridas poderão alterar os tipos climáticos da região. O clima semiárido deverá expandir 56.500 a 140.400 km² sobre climas úmidos. Enquanto os climas áridos terão expansão de 4100 a 21.500 km². Essas terras secas serão mais susceptíveis a processos de desertificação. As zonas de “alta” susceptibilidade podem avançar em 622.400 a 706.300 km², enquanto áreas com susceptibilidade “muito alta” deve expandir entre 4400 e 21.700 km² nos SSPs 126 e 585, respectivamente. As áreas mais afetadas serão a parte Central (Bahia e Pernambuco) e Sul (norte de Minas Gerais) do SAB. Para compreender os efeitos da aridez no vigor da vegetação (representado pelo Normalized Difference Vegetation Index – NDVI), treinamos novamente os mesmos algoritmos previamente usados no segundo capítulo, nesse caso, o RF obteve melhor performance (R² = 0,72). Os resultados mostraram que a aridez induzirá a mudanças significativas no vigor das vegetações do SAB. As caatingas, florestas tropicais úmidas e secas e as zonas ecotonais devem sofrer perdas significativas no vigor vegetativo nas próximas décadas. Enquanto as savanas são preditas para sofrerem acentuado esverdeamento. Nossos resultados revelam que as mudanças climáticas devem imprimir alterações severas nos domínios de vegetação do SAB.
Abstract: The Brazilian semiarid (BSR) is one of the most populous semi-arid zones, highly dependent on water resources for socioeconomic activities, and one of the most biodiverse regions in the world, with a predominance of the Caatinga biome and enclaves of Cerrado and Atlantic Forest. Water conditions, through aridity from the perspective of climate change, can affect the vigor of vegetation in the SAB. Understanding the effects of future climate changes in this region is crucial for environmental planning. This thesis aims to understand the influence of arid conditions in future perspectives (2061 – 2080) on the vigor of SAB vegetation. To fulfill this proposal, I) future scenarios were established for the behavior of ETo, and II) the aridity levels and their implications on climatic classes and zones with susceptibility to desertification in the SAB considering IPCC scenarios, that is, the Shared Socioeconomic Pathways (SSP). Two SSPs were used, 126, representing an optimistic scenario about climate change, and 585, comprising pessimistic conditions for the end of the century. In mapping ETo, five machine learning algorithms were applied (BRNN, Cubist, Earth, Linear Regression, and Random Forest (RF)) considering the current scenario and SSPs 126 and 585. Cubist showed the best metrics among the algorithms tested (R² = 0.98 and RMSE = 0.07 mm day-¹). By the end of the century (2061 – 2080), ETo rates are projected to increase (+3 to +15% in SSPs 126 and 585). Some regions of the SAB may experience an increase of > 600 mm year-¹. This increase in ETo will lead to the intensification of aridity, which will make the SAB significantly (p-value <0.05) drier since the most arid lands will expand by 46,000 km² in SSP 126 and 125,600 km² in SSP 585 concerning the current scenario. These arid conditions could change the region’s climate types. The semi-arid climate is expected to expand 56,500 to 140,400 km² over humid climates. While arid climates will expand from 4100 to 21,500 km². These dry lands will be more susceptible to desertification processes. Zones of “high” susceptibility could expand by 622,400 to 706,300 km², while areas with “very high” susceptibility should expand to between 4400 and 21,700 km² in SSPs 126 and 585, respectively. The most affected areas will be the Central (Bahia and Pernambuco) and Southern (northern Minas Gerais) parts of the SAB. To understand the effects of aridity on vegetation vigor (represented by the Normalized Difference Vegetation Index – NDVI), we retrained the same algorithms previously used in the second chapter, in this case, RF achieved better performance (R² = 0.72). The results showed that aridity will induce significant changes in the vigor of SAB vegetation. The caatingas, humid and dry tropical forests, and ecotonal zones are expected to suffer significant losses in vegetative vigor in the coming decades. Meanwhile, savannas are predicted to undergo marked greening. Our results reveal that climate change is expected to affect SAB vegetation domains severely.
Palabras clave: Modelagem
Modeling
Predição espacial
Spatial prediction
Intensificação de aridez
Aridity intensification
Zonas semiáridas
Semi-arid zones
Evapotranspiração potencial
Potential evapotranspiration
NDVI
IPCC scenarios
Área (s) del CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Geografia
Cita: SILVA, Lucas Augusto Pereira. Mudanças climáticas no Semiárido Brasileiro: impactos da intensificação da aridez no vigor da vegetação. 2024. 103 f. Tese (Doutorado em Geografia) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.765
Identificador del documento: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.765
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/44290
Fecha de defensa: 2-dic-2024
Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS): ODS::ODS 15. Vida terrestre - Proteger, recuperar e promover o uso sustentável dos ecossistemas terrestres, gerir de forma sustentável as florestas, combater a desertificação, deter e reverter a degradação da Terra e deter a perda da biodiversidade.
Aparece en las colecciones:TESE - Geografia

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