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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico One of the traditional forms of agricultural expansion is the conversion of natural ecosystems into cultivated areas, usually through deforestation. The Upper Xingu, located in the state of Mato Grosso Brazil, has been referred to as one of the regions of most intense conversion of natural ecosystems to pasture or cropland (specially soybean) in the country, and there is a concern with respect to how and how much these changes in vegetation modify the hydroclimatology of the region. Thus, this study aims to assess the influence of land cover changes on evapotranspiration and streamflow in small catchments of the Upper Xingu, in the southeastern Amazon basin. Streamflow was measured in small catchments with uniform land use in the region of study, and single point simulations were performed considering Tropical Rainforest, Cerrado and Pasture as land use in the InLand model and Soybean cropland as land use in the AgroIBIS model. Meteorological data and model input parameters such as the soil saturated hydraulic conductivity were measured at the Tanguro Ranch - MT. The simulation results provided by the InLand and AgroIBIS for the mean stream discharge were similar to the values observed between September 2008 and August 2010. Comparing the simulated streamflows for the four land uses in the Upper Xingu, it is possible to observe that the water yield in natural ecosystems (tropical rainforest and cerrado) was 53,5% lower than in agricultural ecosystems (pasture and soybean cropland). During the period of study, evapotranspiration was 38,3% lower in agricultural ecosystems compared with natural ecosystems. We also assessed the influence of 11 different soil textures on the partitioning of precipitation into evapotranspiration and mean annual streamflow for the four vegetation cover types studied. Regardless of soil texture, the simulated runoff in areas covered with tropical rainforest was always lower than that simulated for the other vegetation covers, and the difference between the simulated runoff for tropical rainforest and cerrado was greater for lower hydraulic conductivity saturated values. Uma das formas tradicionais de expansão da fronteira agrícola é por meio da conversão de ecossistemas naturais em áreas de cultivo, geralmente por meio de desmatamento. A região do Alto Xingu, no Estado do Mato Grosso - Brasil, tem sido indicada como uma das regiões de mais intensa conversão de ecossistemas naturais em pastagens ou culturas agrícolas (principalmente a soja) no país e há preocupação em se compreender como e quanto essa alteração da cobertura vegetal modifica a hidroclimatologia da região. Assim, o objetivo deste trabalho é examinar o quanto a mudança na cobertura vegetal influencia a evapotranspiração e a vazão de microbacias do Alto Xingu, na região sudeste da bacia Amazônica. Foram feitas medições de vazão em microbacias com uso uniforme do solo na região de estudo e foram conduzidas simulações pontuais com as coberturas de floresta, cerrado e pastagem no modelo InLand e com cobertura de soja, no AgroIBIS. Os dados meteorológicos e parâmetros como a condutividade hidráulica saturada do solo utilizados nos modelos foram medidos na Fazenda Tanguro MT. As vazões médias simuladas nos modelos InLand e AgroIBIS foram semelhantes aos valores observados em campo no período de setembro de 2008 a agosto de 2010. Comparando-se as vazões simuladas para as quatro coberturas no Alto Xingu, estima-se que a conversão da precipitação em vazão nos ecossistemas naturais (floresta e cerrado) foi 53,5% menor que nos ecossistemas agrícolas (pastagem e soja). Quando comparado aos ecossistemas naturais, a evapotranspiração dos ecossistemas agrícolas foi 38,3% menor durante o período de estudo. Também se buscou avaliar a influência de 11 diferentes classes texturais no particionamento da precipitação em escoamento total e evapotranspiração nas coberturas estudadas. Independente da textura do solo considerada, o escoamento total com cobertura de floresta tropical foi sempre inferior à simulada para as demais coberturas e a diferença entre o escoamento total simulado para as coberturas de floresta e cerrado é maior quanto menores são os valores de condutividade hidráulica saturada.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Sea Surface Temperature (SST) is able to influence the atmospheric circulation and consequently changes weather patterns in both local and global scale. This study aimed to understand how temperature and precipitation in South America respond to modes of climate variability such as the El Niño-Southern Oscillation (ENSO) and the Atlantic Dipole (AD), for current and future conditions, considering an extreme emission scenario of GreenHouse effect (GHG). We used four models as part of coupled model of Inter-governmental Panel on Climate Change/Fifth Assessment Report (IPCC/AR5), intercomparison project, Phase 5 (CMIP5): MRI (Meteorology Research Institute, Japan), INM (Institute for Numerical Mathematics, Russia), NCC (Norwegian Climate Center, Norway) and ECHAM / MPI (Max Planck Institute for Meteorology, Germany). The results have shown that the dominant patterns in the Pacific and Atlantic Oceans, are respectively the ENSO and Dipole Atlantic which were better simulated by the models MPI and NCC (INM and MRI) and proved satisfactory (unsatisfactory) and able (unable) to reproduce the response of precipitation and temperature in relation to observed climate over the South America. For future conditions it has been found more intense episodes of ENSO, while for AD the inter-hemispheric gradients is more intense. Furthermore, it is projected that this pattern, known as the negative phase of AD, may significantly influence the atmospheric circulation and alter the patterns of temperature and precipitation in South America. A Temperatura da Superfície do Mar (TSM) é capaz de influenciar na circulação atmosférica e consequentemente alterar os padrões climáticos tanto em escala local quanto global. Este trabalho buscou entender como a temperatura e precipitação na América do Sul respondem em função dos modos de variabilidade climática El Niño Oscilação-Sul (ENSO) e Dipolo do Atlântico (DA), para as condições atuais e futuras, considerando um cenário extremo de emissão de Gases de Efeito Estuda (GEE). Foram utilizados quatro modelos climáticos acoplados do Inter-governmental Panel on Climate Change/Fifth Assessment Report (IPCC/AR5), pertencentes ao Projeto de Intercomparação de Modelos Acoplados, Fase 5 (CMIP5): MRI (Meteorology Research Institute, Japão), INM (Institute for Numerical Mathematics, Rússia), NCC (Norwegian Climate Center, Noruega) e ECHAM/MPI (Max Planck Institute for Meteorology, Alemanha). Os resultados mostraram que os padrões dominantes nos Oceanos Pacífico e Atlântico, são respectivamente o ENSO e Dipolo do Atlântico e foram melhor reproduzidos pelos modelos MPI e NCC (INM e MRI) e se mostraram satisfatórios (insatisfatórios) e capazes (incapazes) de reproduzir a resposta da precipitação e temperatura, em relação ao clima observado sobre a AS. Para condições futuras têm-se episódios de ENSO mais intensos, enquanto que para configurações do tipo DA notam-se gradientes inter-hemisféricos mais intensos, onde se observou TSM's mais baixas no Atlântico Norte. Além disso, projeta-se que este padrão, conhecido como fase negativa do DA, poderá influenciar significativamente na circulação atmosférica e alterar os padrões de temperatura e precipitação na AS.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Nitrogen availability in terrestrial ecosystem has an important effect on the global carbon cycle and may influence the accumulation of carbon in ecosystems, since these depend on the availability of nutrients such as nitrogen to support the growth of vegetation. A variety of dynamic ecosystem models have been used to gain a better understanding of the relationship between nutrient availability, the C cycle and possible climate change. These models differ significantly in their conceptualization, formulation, parameterization and input data. In this work we used the ecosystem dynamics model IBIS to investigate the influence of nitrogen stress on photosynthesis. The model simulates the cycling of N in soil and plants, allowing the estimation of the values of stocks of this nutrient in each of the compartments of the plant and the assessment of the influence of N deficiency in growth. A comparison of simulated and observed data confirms that IBIS robustly simulates the behavior of net primary production (NPP), biomass, foliar N and soil N. When the vegetation is exposed to nitrogen stress by a reduction of N-leaf fraction, NPP decreases. When atmospheric carbon dioxide was increased, N stress limited the plant s capacity to respond by stimulating photosynthesis in response to the increased concentration of atmospheric CO2. This indicates that inclusion of the relationship between C and N in surface models produces a better simulation of ecosystem behavior. We also observed that there is an increase in N leaf concentration with the age of the forest, which serves as an indicator of increased availability of N for the growth of secondary forest. A disponibilidade de nitrogênio (N) nos ecossistemas terrestres tem importante efeito sobre o ciclo de carbono. Variações na disponibilidade desse nutriente, no espaço e no tempo, podem afetar o crescimento e a produção das plantas, alterando a dinâmica dos ecossistemas e, consequentemente, as formas que a vegetação troca massa e energia com a atmosfera, causando uma retroalimentação no clima em nível regional ou global. Uma variedade de modelos de dinâmica de ecossistemas tem sido utilizada a fim de se obter um melhor entendimento da relação entre a disponibilidade de nutrientes, o ciclo do C e as possíveis mudanças climáticas, diferindo significativamente nas conceitualizações, formulações, parametrizações e dados de entrada. Neste trabalho foi implementada ao modelo de dinâmica de ecossistema IBIS, a influência do estresse de N na fotossíntese, permitindo estabelecer a ciclagem de N no solo e na planta, possibilitando inferir os valores dos estoques deste nutriente em cada um dos compartimentos da planta e assim avaliar a influência da deficiência de N no crescimento da mesma. Através da comparação entre os dados simulados pelo modelo e os observados em campo, verificou-se que o modelo apresentou bom desempenho ao simular o comportamento da produção primária líquida (NPP), biomassa, N foliar e no solo. Quando a vegetação foi submetida a uma condição de estresse por deficiência de N, pela redução da fração de N foliar, o modelo respondeu com diminuição na NPP, indicando a relação entre a deficiência deste nutriente e a capacidade da planta em sequestrar C da atmosfera. Isso indica que ao se incluir a relação entre C e N nos modelos de superfície, é possível obter-se melhores respostas do comportamento do ecossistema frente a variações ambientais, o que auxilia na melhor compreensão das retroalimentações entre biosfera e atmosfera que são desencadeadas por variações na disponibilidade de nutrientes.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico The polar regions are a very important component of Earth's climate system where significant annual and seasonal variations occur. Before this, the objective of this chapter is to analyze the variation of surface temperature in Antarctica and compare them the reanalysis, the analyze of influence that the modes of climate variability on the variation of surface temperature in Antarctica. The observed data used were obtained through READER. Already the reanalysis used were those of the NCEP/NCAR, ERA-Interim and MERRA. With the goal of having a local analysis, the Antarctic continent was divided into five sectors. After the analysis by regions of Antarctica, it became clear that the continent has undergone changes in surface air temperature during the period 1989 to 2009. South Shetland Islands was the sector that has adverse result to compare with the rest of the continent, the trend changed heating to cooling. Another important feature about the trend of temperature in the Antarctic continent was that during the autumn the trend was significant warming in the region of East Antarctica (Continental and Pacific Ocean sectors) and sector of the Weddell Sea, much influenced by the AAO that was significantly correlated with temperature data, especially in the second decade (2000-2009) where the AAO showed a weakening. In terms of reanalysis, realizes that the MERRA presented the best performance for most regions. The only region that the reanalysis showed a weak performance was in the Ross Sea. It is concluded that when working with climate models that take into consideration the reanalysis for Antarctic region, care should be taken to examine the study period and which the region. In order to take into account more than one review for better performance. As regiões polares são um componente importante do sistema climático terrestre onde ocorrem variações sazonais e anuais significativas. Diante disto, o objetivo deste trabalho é analisar a variação da temperatura em superfície na Antártica e compará-las as reanálises, visando analisar a influência que os modos de variabilidade climática exercem sobre a variação da temperatura em superfície na Antártica. Os dados observados utilizados foram obtidos através do READER para o período de 1989 a 2009. Já as reanálises utilizadas foram as do NCEP/NCAR, ERA-Interim e MERRA. Com o objetivo de se ter uma análise local, o continente Antártico foi dividido em cinco setores. Após a análise por regiões da Antártica, ficou claro que o continente passou por mudanças de temperatura do ar em superfície durante o período de 1989 a 2009. As Ilhas Shetland do Sul foi a região que apresentou resultado oposto ao compararmos com o restante do continente, a tendência mudou de aquecimento para resfriamento. Outra característica importante em relação a temperatura no continente Antártico foi que durante o outono a tendência foi de aquecimento significativo na região da Antártica Oriental (setores Continental e Oceano Pacífico) e setor do Mar de Weddell, muito por influência da AAO que apresentou correlações significativas com os dados de temperatura, principalmente na segunda década (2000-2009) onde a AAO apresentou enfraquecimento. Em termos de reanálises, percebe-se que o MERRA apresentou o melhor desempenho para a maioria das regiões. A única região que as reanálises apresentaram fraco desempenho foi no Mar de Ross. Conclui-se que ao trabalhar com modelos climáticos que levam em consideração as reanálises para região da Antártica, deve-se ter o cuidado de analisar o período de estudo e qual a região, a fim de levar em consideração mais de uma reanálise para obter melhor desempenho.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais Extratropical cyclones are very important to define global climate. These systems are responsable for the heat transport to poles, preventing the continuous cooling of the extratropical region. The preferential areas of these baroclinic systems are called "Storm Tracks". Cyclones are directly associated to zonal and meridional air or surface temperature gradients. In this context, the variability and changes in the Storm Tracks behavior at present climate and in A1B for global warming scenario are investigated by using the coupled climate model ECHAM5/MPI-OM for the period between 1981 to 2000 (PD), and for global warming (GHG) for the period between 2081 to 2100. The results shows that the climate model used reproduces the variables and the distribuition of ST with reasonable consistency, when compared to the ERA-40 reanalises.It may be concluded that the path of extratropical cyclones delivered by the A1B scenario of global warming shows substantial modification in the sense that the ST moves southward in respect present day position demonstrates that variations in sea ice cover and sea surface temperature play the role heading in the magnitude and preferential area of cyclonic activity in the future climate scenario. Os ciclones extratropicais são muito importantes para definir o clima global. Estes sistemas são responsáveis pelo transporte de calor para os pólos impedindo o arrefecimento contínuo da região. As áreas preferenciais destes sistemas baroclínicos são chamados de "Storm Tracks". Os ciclones são diretamente associados ao gradiente meridional e de temperatura. Neste contexto, a variabilidade e mudanças de comportamento dos Storm Tracks no clima atual e em um cenário de aquecimento global são investigadas por meio do modelo climático acoplado ECHAM5/MPI-OM no período entre 1981 a 2000 (PD) e para o aquecimento global (GHG) para o período entre 2081 para 2100. Os resultados mostram que o modelo climático usado reproduz as variáveis e a distribuição de ST com consistência razoável, quando comparado com o reanalises ERA-40. Os resultados para um cenário de aquecimento global A1B indicam que as trajetórias dos ciclones extratropicais sofrerão uma modificação na sua distribuição, deslocando-se mais ao Sul em direção ao pólo. Isso demonstra que as variações na cobertura de gelo marinho e da temperatura da superfície do mar foram determinantes na redistribuição da atividade ciclônica no cenário climático futuro.