Parâmetro Base para a Emergência das Folhas

Investigou-se o que acontece com as variáveis de superfície e na CLA durante o período de emergência das folhas, EF, a fim de obter um identificador objetivo para a data de chegada da primavera. A intenção foi encontrar sinais em mais variáveis, além das que são diretamente associadas a este fenômeno, como LAI ou F C. Para isso, primeiramente precisou-se descobrir a data correta de EF em cada ano analisado e, assim, ter-se uma base de análise para o estudo. Apesar de haver diferentes definições e indicadores para a data de chegada da primavera nas florestas e ser difícil encontrar um valor correto, há padrões geralmente bem consistentes entre os indicadores (BALDOCCHI, 2008; XIAO et al., 2009; RICHARDSON et al., 2010; LIANG; SCHWARTZ; FEI, 2011) e pode-se, assim, utilizar nossa técnica apresentada a seguir com mais segurança.

Neste sentido, o fluxo de carbono, F C, a partir dos dados observados nas torres foi o método utilizado para uma adequada identificação da data de EF. Enquanto não há produção por parte das plantas, o bioma estará apenas emitindo carbono para a atmos- fera. Portanto, o fluxo estará positivo. Entretanto, quando as folhas nascem, as plantas passam rapidamente a absorver carbono da atmosfera durante o período diurno. E numa magnitude muito maior do que o bioma vinha emitindo. Com isso o sinal desta variável se inverte justamente no período em que as folhas nascem em florestas decíduas. Esta técnica foi comparada a medidas de NDVI por satélite e observações no próprio local e se mostra adequada para identificação da data de EF (WHITE; RUNNING; THORNTON, 1999; MELAAS et al., 2013). Apesar de as estimativas por NDVI não apresentarem alta frequência de observação, sendo em geral entre 15 dias a uma vez por semana. Isso pode limitar um acompanhamento mais preciso da data de EF.

Também os resultados de White, Running e Thornton (1999) para florestas decí- duas do leste dos Estados Unidos concordaram fortemente com as medidas de campo e mostraram uma alta correlação entre NEP, obtida por F C, e as datas de EF. Também para decíduas Melaas et al. (2013) encontraram uma alta correlação nas datas de che- gada da primavera entre medidas de F C e tanto estimativas de LAI coletadas localmente por instrumento específico quanto pelo satélite MODIS. Vale ressaltar que o crescimento das folhas das plantas subdossel precede o das plantas superiores em alguns dias, o que poderia causar um pequeno adiantamento na data de EF. Entretanto, como as maiores modificações em F C ocorrem pelas plantas superiores, e é analisado o comportamento geral diário, isto não afeta significativamente a verificação da data de EF. Portanto, a data obtida por F C foi utilizada aqui como a data de referência para a chegada da primavera em florestas decíduas.

Muitos trabalhos tratam a data de EF como um dia específico (FITZJARRALD; ACE- VEDO; MOORE, 2001; SCHWARTZ; AHAS; AASA, 2006; MELAAS; SULLA-MENASHE; FRIEDL, 2018, por exemplo). Entretanto, White, Pontius e Schaberg (2014) evidenciaram a importância da fenologia nos diferentes estágios do desenvolvimento foliar, como brotos ou aparecimento de folhas, enquanto outros utilizaram limiares de porcentagem de área foliar em relação ao máximo (XIN et al., 2018), como visto na revisão. Bertin (2015) notou que o uso de dados de observação que incluem média, mediana ou pico de floração têm sido usados como forma de superar as diferentes interpretações para a data da primeira floração e a escassez geográfica de dados. Entretanto, para a análise de um modelo at- mosférico de mesoescala como o WRF, tomar a EF como uma data única já traz um nível de precisão satisfatório para uma análise climatológica, visto que os modelos de superfí- cie possuem muitos problemas associados a fenologia, em que o desvio pode chegar a várias semanas (RICHARDSON et al., 2012). Poderia-se também obter a data de EF não analisando-se os dados médios por dia do ano, mas em vez disso, analisando-se os dados antes e depois da data procurada, para exagerar mais os efeitos das mudanças nos fluxos, H e LE. Até porque a suavização empregada na análise das próxima seção costuma disfarçar mudanças bruscas em variáveis.

A figura 4.13 apresenta o fluxo de carbono em Ha1 para os 13 anos estudados, com um valor médio para cada dia do ano, a partir de observações apenas do período diurno. Pode-se observar que na primavera o fluxo se inverte fortemente e o inverso acontece no outono. Quando a tendência diária geral passa a ficar abaixo de 0, considerou-se a data de EF e acima de 0, a data de SF. O mesmo foi feito para os demais sítios (Figuras 4.14, 4.15 e 4.16). Na tabela 4.1 pode-se ver as datas encontradas para cada ano em cada sítio.

Tabela 4.1 – Datas de EF e SF para cada sítio em cada ano.

Ha1 Ha2 LPH GMF EF SF EF SF EF SF EF SF 2001 127 297 - - - - 100 306 2002 137 299 - - - 291 110 296 2003 130 295 - - 139 291 110 296 2004 130 302 - 338 135 290 107 - 2005 133 303 92 341 148 - - - 2006 139 293 59 350 - - - - 2007 108 300 80 320 - - - - 2008 114 302 93 326 - - - - 2009 128 296 75 344 - - - - 2010 121 295 64 338 - - - - 2011 124 305 67 349 - - - - 2012 130 292 69 330 - - - - 2013 122 - 88 - - - - - média 126 298 76 337 141 291 107 299

83 Figura 4.13 – F C em Ha1 com médias diurnas em cada dia do ano. Como exemplo, as setas azul e verde indicam, para 2002, as datas de EF e SF, respectivamente.

Observou-se que há variabilidade interanual significativa em um mesmo sítio na data de EF. Além disso, é notável a diferença nas datas de Ha2 que apresentou as datas mais antecipadas dentre as quatro torres. Isso é um indicativo da forte influência do tipo de vegetação que compõe a floresta, coníferas. Estas plantas iniciam a atividade fotossintética mais cedo, uma vez que já estão com folhas, portanto, invertendo F C muito mais cedo que o esperado para decíduas. GMF também apresentou datas inferiores às de Ha1. Além de estar localizada mais à sul, de modo que a primavera costuma chegar mais cedo, como se trata de floresta mista, a parte das coníferas também exerce influência aqui e, portanto, os valores ficaram adiantados em relação a EF nas decíduas. LPH apresentou as datas mais tardias. Este sítio se encontra em altitude superior a Ha1, mas a diferença não é tão grande (37,5 m mais alto). Hopkins (1918) observou 1 dia de atraso para cada 100 pés de altitude, em torno de 30 m. Portanto, pode-se ver o papel da topografia, mas outras características das florestam devem estar exercendo influência. Como comparação, Klosterman, Hufkens e Richardson (2018), por meio de 22 anos de observações diretas de diferentes árvores em Harvard Forest, encontraram variações de EF do dia 114 ao dia 136, com média de 126. Similar às datas encontradas neste estudo, que também ficaram próximos às datas encontradas pelo método de Fitzjarrald, Acevedo e Moore (2001), ao estudarem florestas abrangendo esta região. Portanto, pode-se dizer que os dias encontrados com o método utilizado aqui estão bem condizentes.

Figura 4.14 – O mesmo que na figura 4.13, mas para Ha2.

85 Figura 4.16 – O mesmo que na figura 4.13, mas para GMF.

A produtividade das plantas acicufoliadas perenes, as coníferas, é menos sensível a fenologia do que as latifoliadas decíduas. Com isso, também apresentam menos sen- sibilidade nos indicadores fenológicos derivados diretamente de F C, como GEP e NEP (RICHARDSON et al., 2010). O crescimento de novas folhas é requisito para a fotossín- tese nas árvores decíduas, enquanto nas coníferas as folhas estão presentes o ano todo e entram na produtividade mais precocemente. Como a atividade fotossintética é limitada por um ou mais fatores ambientais durante a estação de dormência, o retorno da fotossín- tese nas coníferas ocorre quando as condições ambientais estão favoráveis (ENSMINGER et al., 2004; MONSON et al., 2005). Entretanto, isto acontece sazonalmente antes da EF nas decíduas para uma mesma região (RICHARDSON et al., 2009). Com isso, primaveras adiantadas ou tardias, definidas por meio da EF nas decíduas, costumam não modificar muito a produtividade das perenes em um determinado ano. Portanto, a data da inver- são de F C foi obtida para Ha2, mas não representa EF para esta floresta ou região. De qualquer forma, a análise foi feita também para este sítio.

4.3.2 Variáveis Atmosféricas da CLA como Identificadores da Chegada da Prima-