atual

Equipe: Alex Krusche, Reynaldo Victoria, Ma _{de F. Rasera, Henrique Sawakushi, Nei Leite, Danie Victoria, Deise Furlan,}

Alexandra Moltebelo, Rosângela Montani (CENA-USP); Jeffrey Richey, Nicolas Ward, Erin Ellis (UW, EUA); Hilandia Brandão, Tânia Pimentel (INPA, AM); Maria E. Sales & José da Silva (MPEG); Ivan de Lima (EMBRAPA Pantanal); Cleber Salimon (UFAC); Vânia Neu (UFOPA); Alan da Cunha (UFAM); Beatriz Gomes (UNIR); Kelli Munhoz (UEMG); Christopher Neill & Linda Deegan (MBL, EUA); Humberto da Rocha (IAG-USP); Mark Johnson (UBC, Canada) & Ma_{Victoria R. Ballester, (CENA-USP);}

vicky@cena.usp.br 1a_{Conferência Nacional de Mudanças Climáticas Globais}

CONCLIMA, São Paulo, de 09 a 13 de setembro de 2013

• NSF Camrex • FAPESP • NASA • CNPq LBA

• FAPESP: Belmont Forum e SPEC

• More Foundation

PFPMCG

• Maior floresta tropical contínua do mundo

• elevada diversidade

• Ocupação acelerada nas últimas 4

décadas: extensas mudanças no

uso do solo

AMAZÔNIA

Bacia de drenagem do rio Amzonas: dimensões continentais

• Descarga média anual: 209.000 m3_.s-1_{: 1/5 da água}

doce da Terra e 13 % dos recursos hídricos do Brasil

• Drena uma área de 6,11 milhões de km2 _{e percorre}

6992 km (INPE, 2008)

• Profundidade máxima: 65 a 100 m em Óbidos • Largura máxima: 24 km na boca

• Planície de inundação: 100 300 mil km2

Pesquisas recentes:

• rios e águas continentais emitem

elevadas quantidades de CO₂ para

a atmosfera

• Globalmente estas águas

processam

,

sequestram 2.7 Pg C ano-1(a)

• Valor semelhante ao estimado para o sequestro de C por ecossistemas terrestres proveniente de ativiades

antrópicas (2.8 Pg C ano-1(b)₎

6

processamento fluvial tem papel critico no transporte e reciaclagem do carbono e nutrients associados tanto nas bacias de drenagem como

nos mares que recebem essas

águas.

7

a ciclagem de C em rios realoca o seu sequestro terrestre e, dependendo da magnitude

dos fluxos fluviais, o CO₂ sequestrado por ecossistemas terrestres poderá ser menor do

estimatimado hoje: rios mobilizam e remineralizam um componente significativo do reservatório considerado como sequestrado nos solos.

(Richey et al., 2002)

Os ecossistemas aquáticos liberam para a atmofera

cerca de 0,5 Gt C ano-1

13 vezes mais C do que o descarregado no oceano:

COT: 0,036 e CID: 0,035 Gt.ano-1

 maior do que a quantidade liberada pelo

desmatamento reional (0,38 GtC ano-1_{, ~25.000}

km2_{. ano}-1₎

(Mayorga et al., 2005); Ward et al., 2013

 respiração nos canais fluviais de matéria

orgânica lábeil jóvem (~5 anos)

De onde vem o CO₂? 13_{C (‰)} -30 -25 -20 -15 -10  14 C ( ‰ ) -1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 1 1 4 4 8 10 11 24 32 32 32 33 34 37 38 38 39 40 41 43 45 46 47 48 49 51 52 53 56 59 1 1 4 4 5 6 8 10 11 16 24 28 32 32 40 41 4345 4647 48 4951 52 53 56 58 59 1 1 4 5 6 8 11 13 16 24 28 45 46 47 48 49 51 52 53 56 58 59 1 11 2 3 46 7 8 9 10 ₁₂ 13 14 15 17 18 1921 ₂₀ 22 22 22 2324 23 24 24 262725 25 28 28 28 29 29 30 31 32 32 3233 3436343536 40 41 42 43 44 45 46 47 48 50 53 ₅₁ 52 54 55 56 57 58 59 60 C P OC FP OC D OC contemporary C₄ grasses contemporary lowland C₃ plants atmosphere carbonate rocks, solid earth CO₂ CO 2 Legend Mountain Mixed Lowland 1991 2003 ol de r carbonate weathering by contemporary plant CO₂

 Evasão de CO₂ foi a principal via de exportação de carbono: 289 Gg C ano−1,

 Cerca de 2,4 vezes a quantidade de carbono exportado como carbono inorgânico dissolvido (121 Gg C ano−1) e 1,6 vezes como carbono orgânic dissolvido (185 Gg C ano−1)

Rios de pequeno porte ( < 100 m)

Ji-Paraná River Basin

~92% da rede de drenagem do rio Amazonas é composta por pequenos rios,

os quais encntra-se geralmente

supersaturados de CO₂

• Area supeficial dos rios pequenos (<

100m) 0,3 ± 0,05 milhões de km2_,

• Evasão Potencial para a

atmosfera:170 ± 42 Tg C ano−1 como

CO₂.

• Esses ecossistemas têm um papel

relevante no balanço regional de

Adquisiçãode dados de longa duração em 11 bases e 20 sítios amostrais extensivo (Rede Beija-Rio), distribuídos na bacia Amazônica

Local da instalação da torre do eddy Local da instalação da torre do eddy

Conjuntos de amostragem e análises em campo

Protocolo + cursos de trainamento decurata duração

na várias técnicas

Campanhas intensivas: técnicas avançadas e testes laboratoriais para monitorar os padrões em todos os pontos da rede, pelo menos uma vez em

14

• descoberta mais surpreeendente:

independentemente da escala ou das caractériticas da bacia hidrográfica, a

distribuição de espécies biogénicas

apresenta o mesmo padrão sazonal, muito intimanete ligada à hidrógrafa

• Importância: facilita a modelagem para descrever o ciclo do c já que um padrão

sazonal comum pode simplifcar o

escalonamento

O que controla a biogeoquímica, e em última instância o destino, do carbono nestes

15

Série histórica de 5 anos de medidadas do fluxo de CO₂ em rios amazônicos, em

Sete rios representativos da rede fluvial e da planície de inundação com tamanhos

que variam de 4ta _{a 9}na _ordem

Negro Solimões Teles Pires Caxiuanã Cristalino Araguaia Javaés

• Período: janeiro de 2006 a dezembro de 2010

• Amostragens: 389 campanhas

abrangendo todas as fases da

hidrógrafa

• Medidas: Fluxos de CO₂ e

velocidades de transferência de gás (k) com câmaras flutuantes, sitemas de equilibração e irga e pCO2

medido simultaneamente em

headspace seguido por análise por

cromatografia gasosa. _{Média mesal de descarga de 2006 a 2010 (fonte: ANA). NG,}

Negro River); SO, Solimões; TP, Teles Pires; AR, Araguaia; CX, Caxiuanã

17

Grupo I- drenam terras baixas muito inteperizadas com elevados níveis de MOD

lixiviada de baxios e solos arrenosos com baixas concentrações de CID e valores de pH; Estes rios podem ser separados em 3 grupos

em termos de suas águas:

Solimões

Grupo II- drenam o escudo brasileio (Cristalino, Teles Pires, Araguaia e Javaés), com baixo teores

de sedimentos e MO, concentrações intermediárias de CID e pH ~ da neutralidade

Grupo III- transportam grande quantidade de sedimentos dos

Andes, tem elevadas

concentrações de CID pH ~ da neutralidade

Negro, Cristalino e Caxiuanã

Box-plot shows minimum, maximum, median, first and third quartiles of chambers measurements from 2006 to 2010. Positive values represent CO2 efflux to the atmosphere

while negative values represent influx of CO₂ from the atmosphere into the river

Ciclo sazonal dos fluxo de CO₂

• Fluxos de CO₂ na interfce água-ar nas

águas altas e baixas nos rios

Araguaia, Cristalino, Caxiuanã,

Javaés, Negro, Solimões e Teles

Pires: Variabilidade elevada entre os rios e as fases da hidrógrafa,

• Faixa observada:

-0,8 a 15,3 mmol CO₂ m-2 _s-1

padrões com sazonalidade marcada: fluxos significativamente maiores durante águas altas. 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 R is in g H ig h Fa llin g Lo w R is in g H ig h Fa llin g Lo w R is in g H ig h Fa llin g Lo w R is in g H ig h Fa llin g Lo w Ris in g H ig h Fa llin g Lo w 2006 2007 2008 2009 2010 p CO 2 (  at m ) Solimões Caxiuanã Negro Araguaia Javaés Teles Pires Cristalino ATM

Median of pCO2at each hydrography stage for the seven studied rivers from 2006 to 2010. The horizontal

20

padrões de fluxo de CO₂ com sazonalidade marcada:

modulada pela pCO₂,

Águas altas Água baixas Rio Curuá 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 N -0 6 M -0 7 J -0 7 S -0 7 J -0 8 A -0 8 J -0 8 O -0 8 F -0 9 M -0 9 A -0 9 D -0 9 90 100 110 120 130 140 150 160 170 Rio Caxiuanã 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 N -0 6 M -0 7 J -0 7 S -0 7 J -0 8 A -0 8 J -0 8 O -0 8 F -0 9 M -0 9 A -0 9 D -0 9 90 100 110 120 130 140 150 160 170 Rio Javaés 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 J -0 6 O -0 6 J -0 7 A -0 7 A -0 7 N -0 7 F-0 8 J -0 8 S -0 8 D -0 8 M -0 9 J -0 9 O -0 9 J -1 00 100 200 300 400 500 600 700 800

Rio Teles Pires

0 1000 2000 3000 4000 5000 J -0 7 A -0 7 A -0 7 N -0 7 F -0 8 J -0 8 S -0 8 D -0 8 M -0 9 J -0 9 O -0 9 400 500 600 700 800 900 1000 Rio Cristalino 0 1000 2000 3000 4000 5000 J -0 7 A -0 7 A -0 7 N -0 7 F-0 8 J -0 8 S -0 8 D -0 8 M -0 9 J -0 9 O -0 9 400 500 600 700 800 900 1000 Rio Araguaia 0 1000 2000 3000 4000 5000 J-0 6 O -0 6 J-0 7 A -0 7 A -0 7 N -0 7 F -0 8 J-0 8 S -0 8 D -0 8 M -0 9 J-0 9 O -0 9 J-1 0 M -1 0 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 p CO 2 (µ at m ) W at er le v el (cm ) Rio Negro 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 J -0 6 S-0 6 N -0 6 J -0 7 M -0 7 M -0 7 J -0 7 S-0 7 N -0 7 J -0 8 M -0 8 M -0 8 J -0 8 S-0 8 N -0 8 J -0 9 M -0 9 M -0 9 J -0 9 S-0 9 N -0 9 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700 2900 3100 a qual apresentou correlação positiva e forte com a descarga.

5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 A -0 4 A -0 4 N -0 4 F-0 5 M -0 5 S -0 5 D -0 5 M -0 6 J -0 6 O -0 6 J -0 7 A -0 7 A -0 7 N -0 7 F-0 8 J -0 8 S -0 8 D -0 8 M -0 9 J -0 9 O -0 9 J -1 0 pH 200 300 400 500 600 700 800 900 c ot a ( c m ) 3 4 5 6 7 8 9 A -0 4 A -0 4 N -0 4 F-0 5 M -0 5 S -0 5 D -0 5 M -0 6 J -0 6 O -0 6 J -0 7 A -0 7 A -0 7 N -0 7 F-0 8 J -0 8 S -0 8 D -0 8 M -0 9 J -0 9 O -0 9 J -1 0 O2 ( m g L -1) 200 300 400 500 600 700 800 900 c ot a ( c m ) 0 1 2 3 4 5 6 7 A -0 4 A -0 4 N -0 4 F-0 5 M -0 5 S -0 5 D -0 5 M -0 6 J -0 6 O -0 6 J -0 7 A -0 7 A -0 7 N -0 7 F-0 8 J -0 8 S -0 8 D -0 8 M -0 9 J -0 9 O -0 9 J -1 0 C O D ( m g L -1) 200 300 400 500 600 700 800 900 c ot a ( c m ) c) b) a)

• Outros parâmetros como COD,

pH e OD, também apresentaram

uma sazonalidade associada à

hidrógrafa a qual é consistente ao longo de todos os sistemas fluviais

• COD: também é mais elevado

durante as águas altas

• OD e pH são mais baixos

• Estimativas dos fluxos regionais:

demandam dados sobre a

distribuição da pC0₂ e forçantes

dos fluxos em todas a sub-bacias, não apenas valores pontuais

• Modelagem da pCO₂ e

propriedades biofísicas sobre as

quais exista maior informação

disponível, como por exemplo a CTC dos solos

Location of soil profiles in the Amazon and their cation exchange capacity (Cooper et al., 2005; Batjes, 2008; and Quesada et al., 2011).

CTC média dos solos e pCO₂: correlação estatisticamente significativa com A média

anual em seus respectivos rios, pode ser utilizada para estimar a pCO₂ em rios para

as quais não existem dados

Águas

altas

Águas

baixas

24

2013 2002

Quadrante central Total dia noite

Canal principal 12.6 7.1 5.5 14.0

Planície do canal principal 36.7 18.8 17.9 44.0

Tributários (canais + planície) 215.4 121.1 94.3 108.9

Rios menores (< 100 m de largura) 239.9 120.0 120.0 54.3

Total 504.7 267.0 237.7 221.3

Comparando nossos resultados do início da década com os atuais

• canal principale na planície: valores semelhantes

• Mas muito maiores nos tributários e especialmente os menores

papel dos rios no ciclo regional do carbono

25

papel dos rios no ciclo regional do carbono

• Fluxo de CO₂ atual: 0.8 Pg C ano-1 _{para os rios à montante de Óbidos, que}

cobre ~ 70% da bacia Amazônica,

• Este valor, que não inclui os 0.1 Pg ano-1 _{que evadem de rios de primeira}

ordem (Jonhnson et al., 2008), é 60% mais elevado que nossas estimativas anteriosres

• Em média , no quadrante central avaliado, os fluxos evasivos foram 1880 ±

340 g C m-2 _ano-1_{, mais do que o dobro do valor de 830 ± 240 g C m}-2 _ano-1

estimado

Redução da precipitação Mudança climática Menor transporte de MO e CO₂ para os rios Menor evasão Alteração da TLE Acúmulo da MO Decomposição anaeróbica Mudanças na ciclagem

Ecossistemas

terrestres

Mudanças na

ciclagem e na

TLE