Subtropical high-montane forest climate refuges in Brazil

Climate change represents one of the greatest threats to global biodiversity. We investigate how climate change will affect the future potential distribution of tree species in subtropical high montane habitats in the Atlantic Forest and identify potential climate refuges for these species. The most frequent and exclusive species in this ecosystem were selected and geographic coordinates were compiled. The maximum entropy algorithm was used for climatic niche modeling. Two scenarios for 2061-2080 were considered for future predictions, one low impact (RCP 4.5) and one high impact (RCP 8.5). Isothermality, mean temperature in the driest quarter, mean temperature in the hottest quarter, rainfall in the driest month, and rainfall in the hottest quarter were the variables that best explained the climatic niche of the majority of species. The areas of potential species occurrence were reduced by 48.37 % (± 13.63 %) (RCP 4.5) and 62.49 % (± 21.87 %) (RCP 8.5) on average. The potential area of Crinodendron brasilense Reitz & L.B.Sm. decreased the most, by 82.11 % (RCP 4.5) and 90.06 % (RCP 8.5), respectively. High elevation areas in the south of Brazil were identified as priorities for conservation to ensure that climate refuges for high montane forest species are maintained in the future. Climate change events may significantly affect the species evaluated in this study.(AU)

Regional climate modeling in the Amazon basin to evaluate fire risk / Modelagem climática regional na bacia Amazônica para avaliação do risco de fogo

Studies regarding deforestation, the hydrological cycle, climate change and fire weather can benefit from the detailed simulations provided by regional climate models (RCM). While much attention has been given to fire activity in the Amazon, few studies have used RCM runs to assess fire risk and variables associated to fire occurrence. We evaluated precipitation, temperature and a fire risk index from the ensemble of Eta model simulations coupled with three different global climate models for the Amazon basin. The RCM runs were compared to reanalysis data for the dry season from 1979 to 2005. The maximum and 2-m temperature fields were underestimated over the entire region, but showed a statistically significant spatial correlation with the reference data. Precipitation was overestimated over the Amazon, in accordance with the major sources of moisture analyzed. The Keetch-Byram drought index (KBDI) was not significantly affected by the bias found in temperature and precipitation, and the ensemble improved relative to the individual member simulations. KBDI estimations performed better with the ensemble of the three evaluated members, however the Eta model showed some limitations. The validation of modeled fire risk could benefit from the use of satellite hotspot data. Furthermore, the KBDI can also be used in the assessment of how climate change interacts with fire activity in the Amazon region.(AU)

Estudos sobre desmatamento, ciclo hidrológico, mudanças climáticas e fogo podem se beneficiar de simulações mais detalhadas provenientes de modelos climáticos regionais (RCM). Apesar de que a atividade do fogo na Amazônia tenha recebido grande atenção, poucos estudos usaram simulações de RCM para avaliar o risco de fogo e variáveis associadas às condições climáticas favoráveis à ocorrência de fogo. Aqui avaliamos precipitação, temperatura e um índice de risco de fogo do conjunto de simulações do modelo Eta forçado para três modelos climáticos globais diferentes para a bacia Amazônica. As simulações de RCM foram comparadas com dados de reanálise para a estação seca de 1979 a 2005. Os campos de temperatura máxima e de 2 m foram subestimados em toda a região, porém mostraram uma correlação espacial estatisticamente significativa com os dados de referência. A precipitação foi superestimada para toda a Amazônia, em acordo com as principais fontes de umidade analisadas. O índice de seca de Keetch-Byram (KBDI) não foi significativamente afetado pelo viés observado na temperatura e na precipitação, e o conjunto apresentou resultados melhores em comparação com as simulações dos membros individuais. As simulações de KBDI tiveram melhor resultado com o conjunto das três variáveis avaliadas, porém o modelo Eta mostrou algumas limitações. A validação dos modelos de risco de fogo poderia se beneficiar do uso de dados de hotspot satelitais. Além disso, o KBDI pode ser usado na avaliação de como as mudanças climáticas interagem com o fogo na região amazônica.(AU)

Digital elevation modeling through forests: the challenge of the Amazon / Modelagem digital de elevação através das florestas: o desafio da Amazônia

Elevation mapping at ground level is challenging in forested areas like the Amazon region, which is mostly covered by dense rainforest. The most common techniques, i.e. photogrammetry and short wavelength radar, provide elevations at canopy level at best, while most applications require ground elevations. Even lidar and P-band radar, which can penetrate foliage and measure elevations at ground level, have some limitations which are analyzed in here. We address three research questions: To what extent can a terrain model be replaced by a more easily available canopy-level surface model for topography-based applications? How can the elevation be obtained at ground level through forest? Can a priori knowledge of general continental relief properties be used to compensate for the limits of measurement methods in the presence of forest?(AU)

O mapeamento da elevação ao nível do solo é um desafio em áreas florestadas como a região amazônica, coberta principalmente por floresta tropical densa. As técnicas mais comuns, i.e., a fotogrametria e o radar de comprimento de onda curto, fornecem elevações ao nível do dossel na melhor das hipóteses, enquanto a maioria das aplicações requer a elevação do solo. Mesmo o lidar e o radar de banda P, que podem penetrar a folhagem e medir elevações ao nível do solo, têm algumas limitações que são analisadas aqui. Abordamos três questões: Até que ponto um modelo de terreno pode ser substituído por um modelo de superfície ao nível do dossel, mais facilmente disponível, para aplicações baseadas na topografia? Como a elevação ao nível do solo pode ser obtida através da floresta? O conhecimento a priori das propriedades gerais do relevo continental pode ser usado para compensar os limites dos métodos de medição na presença de floresta?(AU)

Relationship between fish assemblage structure and predictors related to estuarine productivity in shallow habitats of a Neotropical estuary

The variability of fish assemblage structure with respect to seasonality in salinity and productivity remains to be elucidate to many Neotropical estuaries. In this study, we hypothesized that salinity gradient and a set of variables related to ecosystem productivity drive community parameters in the shallow-water fish assemblage of the north-south axis of the Paranaguá Estuarine Complex (Southern Brazilian coast). Samples were taken with beach seine monthly from May 2000 to April 2001. Supporting our hypothesis, richness and abundance increased with turbidity, warmer waters of the rainier summer seasons, which are more productive. This environmental setting favors reproduction, as well as juvenile recruitment and growth, whose intensities are highest in this period. Highest abundance was found in inner areas, which may be explained by greater food and habitat availability. Richness was higher in more saline waters, due to the proximity of the rich pool of marine fish species. We suggest that local human interventions (e.g., dredging) should be avoided during the rainy seasons that are critical for species life cycles. Salinization, low estuarine productivity, and warmer waters, which are expected with climate change and human impacts in the local watershed, could affect the integrity of the local fish assemblage.

A variabilidade da estrutura de assembleia de peixes em relação à sazonalidade da salinidade e produtividade ainda não foi elucidada para muitos estuários Neotropicais. Neste estudo, testamos a hipótese de que um conjunto de variáveis relacionadas à produtividade e ao gradiente de salinidade estuarino determina a estrutura da ictiofauna de habitats rasos do eixo norte-sul do Complexo Estuarino de Paranaguá (litoral sul brasileiro). As amostras foram obtidas mensalmente com "picaré", entre maio de 2000 e abril de 2001. Corroborando com a hipótese, riqueza e abundância aumentaram em águas mais turvas e quentes nas estações chuvosas e produtivas de verão, favorecendo reprodução, bem como recrutamento e crescimento juvenil que são mais intensos neste período. Abundância foi maior nas zonas internas, devido à maior oferta de alimento e habitat. Riqueza foi maior em águas mais salinas, devido à proximidade da ictiofauna marinha, que é mais rica. Sugerimos que intervenções humanas locais (como dragagem) sejam evitadas nas estações chuvosas que são críticas para o ciclo de vida das espécies. Salinização, redução da produtividade estuarina e águas mais quentes, esperadas com a mudança climática global e impactos humanos na bacia hidrográfica local, poderão afetar a integridade da ictiofauna local.

Modeling of fish seizures after the implementation of the closed fishing season law in the Amazon Basin / Modelagem das apreensões de pescado após a implementação da lei do defeso na Bacia Amazônica

The organization of fisheries in the Amazon region is an important theme, since the current management model is based mainly on the closed fishing season policy. This strategy suspends the catching of specific fish stocks and provides subsidies to professional fishers. Thus, the present study analyzed, through mathematical modeling, the behavioral interfaces of illegal fisheries that occurred between 1992 to 2017 in the Amazon basin, considering the hydrological seasonality and the effect of the presence or absence of the Closed Fishing Season law (CFSL). The data were tabulated and used for the construction of two illegal fishing scenarios. The first showed negative impacts with the absence of the CFSL, indicated by the high number of seizures of illegal catches that occurred during the period in which river water level is rising and showed continued growth over time. However, the second scenario showed apprehension apexes occurring at the beginning of the high-water level and at beginning of the low water level, with a continuous decrease in the seizures of illegal catches due to the new law. Thus, the ecosystem model constructed is a promising instrument for testing hypotheses and for formulating and monitoring management scenarios for fisheries in the region.

O ordenamento pesqueiro na região amazônica é um tema importante, uma vez que o atual modelo de gestão se baseia principalmente na política do defeso. Essa estratégia suspende a captura de estoques específicos de peixes e fornece subsídios aos pescadores profissionais. Assim, o presente estudo analisou, por meio da modelagem matemática, as interfaces comportamentais da pesca ilegal que ocorreram entre 1992 e 2017 na bacia Amazônica, considerando a sazonalidade hidrológica e o efeito da presença ou ausência da Lei do Defeso (LD). Os dados foram tabulados e utilizados para a construção de dois cenários de pesca ilegal. O primeiro apresentou impactos negativos com a ausência da LD, apontado pelo elevado número de apreensões de pescado ilegais que ocorreram durante o período da enchente, momento em que o nível da água do rio está subindo, e apresentou crescimento contínuo ao longo do tempo. No entanto, o segundo cenário mostrou ápices de apreensões ocorridas no início da cheia e no início da seca, com redução contínua das apreensões de capturas ilegais devido a lei LD. Assim, o modelo ecossistêmico construído é um instrumento promissor para testar hipóteses e para formular e monitorar cenários de gestão para a pesca na região.

Modeling of fish seizures after the implementation of the closed fishing season law in the Amazon Basin / Modelagem das apreensões de pescado após a implementação da lei do defeso na Bacia Amazônica

The organization of fisheries in the Amazon region is an important theme, since the current management model is based mainly on the closed fishing season policy. This strategy suspends the catching of specific fish stocks and provides subsidies to professional fishers. Thus, the present study analyzed, through mathematical modeling, the behavioral interfaces of illegal fisheries that occurred between 1992 to 2017 in the Amazon basin, considering the hydrological seasonality and the effect of the presence or absence of the Closed Fishing Season law (CFSL). The data were tabulated and used for the construction of two illegal fishing scenarios. The first showed negative impacts with the absence of the CFSL, indicated by the high number of seizures of illegal catches that occurred during the period in which river water level is rising and showed continued growth over time. However, the second scenario showed apprehension apexes occurring at the beginning of the high-water level and at beginning of the low water level, with a continuous decrease in the seizures of illegal catches due to the new law. Thus, the ecosystem model constructed is a promising instrument for testing hypotheses and for formulating and monitoring management scenarios for fisheries in the region.(AU)

O ordenamento pesqueiro na região amazônica é um tema importante, uma vez que o atual modelo de gestão se baseia principalmente na política do defeso. Essa estratégia suspende a captura de estoques específicos de peixes e fornece subsídios aos pescadores profissionais. Assim, o presente estudo analisou, por meio da modelagem matemática, as interfaces comportamentais da pesca ilegal que ocorreram entre 1992 e 2017 na bacia Amazônica, considerando a sazonalidade hidrológica e o efeito da presença ou ausência da Lei do Defeso (LD). Os dados foram tabulados e utilizados para a construção de dois cenários de pesca ilegal. O primeiro apresentou impactos negativos com a ausência da LD, apontado pelo elevado número de apreensões de pescado ilegais que ocorreram durante o período da enchente, momento em que o nível da água do rio está subindo, e apresentou crescimento contínuo ao longo do tempo. No entanto, o segundo cenário mostrou ápices de apreensões ocorridas no início da cheia e no início da seca, com redução contínua das apreensões de capturas ilegais devido a lei LD. Assim, o modelo ecossistêmico construído é um instrumento promissor para testar hipóteses e para formular e monitorar cenários de gestão para a pesca na região.(AU)

Mapping the habitat suitability of Andira humilis Mart. ex Benth. (Fabaceae) as a means to detect its associated galling species in Brazil

Host plant species have very specific interconnection with galling species. Here, we estimate the potential distribution of the host plant species Andira humilis Mart. ex Benth. (Fabaceae) to consequently locate the potential distribution ranges of its galling species Lopesia andirae Garcia, Lima, Calado, and Guimarães (2017) based on ecological requirements. The ecological niche model was built using Maxent v.3.4.1k, an algorithm that estimates species’ distributions. We found suitable habitats for L. andirae encompassing areas of the Cerrado, Caatinga and Atlantic Forest. Annual mean temperature (70.2%) and temperature annual range (13.9%) were the most critical factors shaping A. humilis and necessarily L. andirae. Our results can guide taxonomists and ecologists regarding the delineation of sampling areas as well as conservation strategies for this ecological interaction.

Mapping the habitat suitability of Andira humilis Mart. ex Benth. (Fabaceae) as a means to detect its associated galling species in Brazil

Host plant species have very specific interconnection with galling species. Here, we estimate the potential distribution of the host plant species Andira humilis Mart. ex Benth. (Fabaceae) to consequently locate the potential distribution ranges of its galling species Lopesia andirae Garcia, Lima, Calado, and Guimarães (2017) based on ecological requirements. The ecological niche model was built using Maxent v.3.4.1k, an algorithm that estimates species distributions. We found suitable habitats for L. andirae encompassing areas of the Cerrado, Caatinga and Atlantic Forest. Annual mean temperature (70.2%) and temperature annual range (13.9%) were the most critical factors shaping A. humilis and necessarily L. andirae. Our results can guide taxonomists and ecologists regarding the delineation of sampling areas as well as conservation strategies for this ecological interaction.(AU)

Numerical modeling as supporting tool for aquaculture of oysters in a subtropical estuarine ecosystem / Modelagem numérica como instrumento de apoio à aquicultura de ostras em um ecossistema estuarino subtropical

The Estuarine-Lagoon Complex of Cananeia-Iguape (ELCCI) is a large estuarine system dominated by mangroves, located on the southeast coast of Brazil (25° S, 48° W). Oyster farming is an important economic activity in Cananeia due to the natural abundance of oyster seeds originally found in its mangrove fields. The aim of this study was to describe the hydrodynamic aspects of the mangrove and oyster farming in the ELCCI by analyzing environmental scenarios using numerical simulations. Simulations allowed for the description of the distance of penetration of the salt wedge into the system as well as the direction and magnitude of the tidal currents. Higher values of river discharge corresponded to lower distances of penetration of the salt wedge, a feature which shows that the freshwater discharge and geomorphology together determine the variation in salinity within the estuary. Oysters are cultivated in regions of higher salinity and relatively stable conditions, with low speeds of tidal currents and little vertical variation in salinity. Under average river discharge conditions (450 m3.s-1), there is a confluence of tidal waves in Mar Pequeno, where velocity is lower. This change may lead to a higher sedimentation at restricted areas and thus to a higher deposition of organic matter derived from oyster cultivations during flood tides.

O Complexo Estuarino Lagunar de Cananeia-Iguape (CELCI) é um grande estuário dominado por sistemas de mangues, os quais são encontrados na costa sudeste do Brasil (25° S, 48° W). A ostreicultura é uma importante atividade econômica em Cananeia devido à abundância natural de sementes de ostras que são encontradas originalmente em seus campos de mangue. O objetivo deste estudo foi descrever os aspectos hidrodinâmicos do mangue e das áreas de cultivo de ostras no CELCI analisando-se cenários ambientais de simulações numéricas. As simulações permitiram a descrição da distância de penetração da cunha salina no sistema, assim como da direção e a magnitude das correntes de maré. Valores mais elevados da descarga dos rios corresponderam a uma menor distância de penetração da cunha salina, mostrando que a descarga de água doce e a geomorfologia juntos determinam a variação na salinidade dentro do estuário. As ostras são cultivadas em regiões de maior salinidade e condições relativamente estáveis, com baixas velocidades das correntes de maré e pouca variação vertical da salinidade. Sob condições de descarga média (450 m3.s-1), há um encontro de ondas de maré na localidade do Mar Pequeno, onde a velocidade de corrente é menor. Essa mudança pode levar a uma maior sedimentação em áreas restritas e, portanto, a uma maior deposição de matéria orgânica derivada de cultivo de ostra durante a maré enchente.

Numerical modeling as supporting tool for aquaculture of oysters in a subtropical estuarine ecosystem / Modelagem numérica como instrumento de apoio à aquicultura de ostras em um ecossistema estuarino subtropical

The Estuarine-Lagoon Complex of Cananeia-Iguape (ELCCI) is a large estuarine system dominated by mangroves, located on the southeast coast of Brazil (25° S, 48° W). Oyster farming is an important economic activity in Cananeia due to the natural abundance of oyster seeds originally found in its mangrove fields. The aim of this study was to describe the hydrodynamic aspects of the mangrove and oyster farming in the ELCCI by analyzing environmental scenarios using numerical simulations. Simulations allowed for the description of the distance of penetration of the salt wedge into the system as well as the direction and magnitude of the tidal currents. Higher values of river discharge corresponded to lower distances of penetration of the salt wedge, a feature which shows that the freshwater discharge and geomorphology together determine the variation in salinity within the estuary. Oysters are cultivated in regions of higher salinity and relatively stable conditions, with low speeds of tidal currents and little vertical variation in salinity. Under average river discharge conditions (450 m3.s-1), there is a confluence of tidal waves in Mar Pequeno, where velocity is lower. This change may lead to a higher sedimentation at restricted areas and thus to a higher deposition of organic matter derived from oyster cultivations during flood tides.(AU)

O Complexo Estuarino Lagunar de Cananeia-Iguape (CELCI) é um grande estuário dominado por sistemas de mangues, os quais são encontrados na costa sudeste do Brasil (25° S, 48° W). A ostreicultura é uma importante atividade econômica em Cananeia devido à abundância natural de sementes de ostras que são encontradas originalmente em seus campos de mangue. O objetivo deste estudo foi descrever os aspectos hidrodinâmicos do mangue e das áreas de cultivo de ostras no CELCI analisando-se cenários ambientais de simulações numéricas. As simulações permitiram a descrição da distância de penetração da cunha salina no sistema, assim como da direção e a magnitude das correntes de maré. Valores mais elevados da descarga dos rios corresponderam a uma menor distância de penetração da cunha salina, mostrando que a descarga de água doce e a geomorfologia juntos determinam a variação na salinidade dentro do estuário. As ostras são cultivadas em regiões de maior salinidade e condições relativamente estáveis, com baixas velocidades das correntes de maré e pouca variação vertical da salinidade. Sob condições de descarga média (450 m3.s-1), há um encontro de ondas de maré na localidade do Mar Pequeno, onde a velocidade de corrente é menor. Essa mudança pode levar a uma maior sedimentação em áreas restritas e, portanto, a uma maior deposição de matéria orgânica derivada de cultivo de ostra durante a maré enchente.(AU)

Airborne laser scanning for terrain modeling in the Amazon forest / Escaneamento laser aerotransportado para modelagem de terreno em floresta amazônica

Very few studies have been devoted to understanding the digital terrain model (DTM) creation for Amazon forests. DTM has a special and important role when airborne laser scanning is used to estimate vegetation biomass. We examined the influence of pulse density, spatial resolution, filter algorithms, vegetation density and slope on the DTM quality. Three Amazonian forested areas were surveyed with airborne laser scanning, and each original point cloud was reduced targeting to 20, 15, 10, 8, 6, 4, 2, 1, 0.75, 0.5 and 0.25 pulses per square meter based on a random resampling process. The DTM from resampled clouds was compared with the reference DTM produced from the original LiDAR data by calculating the deviation pixel by pixel and summarizing it through the root mean square error (RMSE). The DTM from resampled clouds were also evaluated considering the level of agreement with the reference DTM. Our study showed a clear trade-off between the return density and the horizontal resolution. Higher forest canopy density demanded higher return density or lower DTM resolution.

São poucos os estudos dedicados a entender a criação de modelo digital de terreno (MDT) para florestas amazônicas. O MDT tem uma importante função quando o escaneamento laser aerotransportado é usado para estimar a biomassa da vegetação. Examinamos a relação da densidade de pulsos, resolução espacial, algoritmos de filtragem, densidade da vegetação e inclinação do terreno com a qualidade do MDT. Três áreas de floresta amazônica foram sobrevoadas usando LiDAR aerotransportado. Cada nuvem de dados original teve sua densidade reduzida objetivando 20; 15; 10; 8; 6; 4; 2; 1; 0,75; 0,5 e 0,25 pulsos por metro quadrado, utilizando um processo de reamostragem aleatória. Os MDTs das nuvens reamostradas foram comparados com o MDT de referência, produzido a partir da nuvem original, calculando o desvio pixel a pixel e resumindo-o por meio do erro padrão da estimativa (RMSE). Os MDTs das nuvens reamostradas também foram avaliados quanto ao nível de correspondência com o MDT de referência. Houve uma clara compensação entre densidade de pontos e resolução horizontal. Dosséis mais densos exigem uma maior densidade de retornos, ou MDT com menor resolução.

Airborne laser scanning for terrain modeling in the Amazon forest / Escaneamento laser aerotransportado para modelagem de terreno em floresta amazônica

Very few studies have been devoted to understanding the digital terrain model (DTM) creation for Amazon forests. DTM has a special and important role when airborne laser scanning is used to estimate vegetation biomass. We examined the influence of pulse density, spatial resolution, filter algorithms, vegetation density and slope on the DTM quality. Three Amazonian forested areas were surveyed with airborne laser scanning, and each original point cloud was reduced targeting to 20, 15, 10, 8, 6, 4, 2, 1, 0.75, 0.5 and 0.25 pulses per square meter based on a random resampling process. The DTM from resampled clouds was compared with the reference DTM produced from the original LiDAR data by calculating the deviation pixel by pixel and summarizing it through the root mean square error (RMSE). The DTM from resampled clouds were also evaluated considering the level of agreement with the reference DTM. Our study showed a clear trade-off between the return density and the horizontal resolution. Higher forest canopy density demanded higher return density or lower DTM resolution.(AU)

São poucos os estudos dedicados a entender a criação de modelo digital de terreno (MDT) para florestas amazônicas. O MDT tem uma importante função quando o escaneamento laser aerotransportado é usado para estimar a biomassa da vegetação. Examinamos a relação da densidade de pulsos, resolução espacial, algoritmos de filtragem, densidade da vegetação e inclinação do terreno com a qualidade do MDT. Três áreas de floresta amazônica foram sobrevoadas usando LiDAR aerotransportado. Cada nuvem de dados original teve sua densidade reduzida objetivando 20; 15; 10; 8; 6; 4; 2; 1; 0,75; 0,5 e 0,25 pulsos por metro quadrado, utilizando um processo de reamostragem aleatória. Os MDTs das nuvens reamostradas foram comparados com o MDT de referência, produzido a partir da nuvem original, calculando o desvio pixel a pixel e resumindo-o por meio do erro padrão da estimativa (RMSE). Os MDTs das nuvens reamostradas também foram avaliados quanto ao nível de correspondência com o MDT de referência. Houve uma clara compensação entre densidade de pontos e resolução horizontal. Dosséis mais densos exigem uma maior densidade de retornos, ou MDT com menor resolução.(AU)

Operacionalização do conceito de resiliência de forrageiras sob pastoreio rotativo aos distúrbios de mudanças climáticas / Operationalization of the resilience concept the forrage under rotational grazing to climate change disturbances

The resilience of forage under rotational grazing to climate change disturbances, in particular the effects of dry spells is a basic attribute to achieve the sustainability of the dairy cattle production system. This work presents a method based on the system dynamics to estimate the indices of resilience: hardness, robustness, recovery rapidity, and elasticity. A meta-model for the management of the plant-animal ecosystem was adapted to simulate the effects of the disturbances caused by the dry spells in the dry matter stock in the paddocks. The in silico experiments results showed differences between the resilience of the two forage cultivars for the same magnitude of disturbance and differences due to the time of occurrence of water deficit in the forage growth phase or in the paddock use phase by the animals. The recovery rapidity index showed a conceptual adherence to the conditions of rotational grazing, due to the time required to define the entry and exit of the animals in the paddock. It was concluded that the operationalization and evaluation of the resilience generated information about the dry matter stock dynamics that are useful for rotational grazing planning.

A resiliência de forrageiras sob pastoreio rotativo aos distúrbios de mudanças climáticas, em particular aos efeitos do déficit hídrico em veranicos, é um atributo básico para alcançar a sustentabilidade do sistema de produção de leite. Este trabalho apresenta um método baseado na dinâmica de sistemas para estimar os índices de resiliência: dureza, robustez, rapidez de recuperação e elasticidade. Um metamodelo para o manejo do ecossistema planta-animal foi adaptado para simular os efeitos dos distúrbios causados por veranicos no estoque de matéria seca dos piquetes. Os resultados dos experimentos in silicomostram diferenças entre as resiliências de dois cultivares de forrageiras para uma mesma magnitude de distúrbio e diferenças devido a época de ocorrência do déficit hídrico ser na fase de crescimento da forrageira ou na fase de uso dos piquetes pelos animais. O índice de rapidez de recuperação mostrou aderência conceitual para as condições de pastoreio rotativo, devido à premência de tempo na definição da entrada e saída dos animais nos piquetes. Concluiu-se que a operacionalização e avaliação da resiliência geram informações sobre a dinâmica do estoque de matéria seca ofertada para os animais e que estas informações são úteis para o planejamento do pastoreio rotativo.

Operacionalização do conceito de resiliência de forrageiras sob pastoreio rotativo aos distúrbios de mudanças climáticas / Operationalization of the resilience concept the forrage under rotational grazing to climate change disturbances

The resilience of forage under rotational grazing to climate change disturbances, in particular the effects of dry spells is a basic attribute to achieve the sustainability of the dairy cattle production system. This work presents a method based on the system dynamics to estimate the indices of resilience: hardness, robustness, recovery rapidity, and elasticity. A meta-model for the management of the plant-animal ecosystem was adapted to simulate the effects of the disturbances caused by the dry spells in the dry matter stock in the paddocks. The in silico experiments results showed differences between the resilience of the two forage cultivars for the same magnitude of disturbance and differences due to the time of occurrence of water deficit in the forage growth phase or in the paddock use phase by the animals. The recovery rapidity index showed a conceptual adherence to the conditions of rotational grazing, due to the time required to define the entry and exit of the animals in the paddock. It was concluded that the operationalization and evaluation of the resilience generated information about the dry matter stock dynamics that are useful for rotational grazing planning.(AU)

A resiliência de forrageiras sob pastoreio rotativo aos distúrbios de mudanças climáticas, em particular aos efeitos do déficit hídrico em veranicos, é um atributo básico para alcançar a sustentabilidade do sistema de produção de leite. Este trabalho apresenta um método baseado na dinâmica de sistemas para estimar os índices de resiliência: dureza, robustez, rapidez de recuperação e elasticidade. Um metamodelo para o manejo do ecossistema planta-animal foi adaptado para simular os efeitos dos distúrbios causados por veranicos no estoque de matéria seca dos piquetes. Os resultados dos experimentos in silicomostram diferenças entre as resiliências de dois cultivares de forrageiras para uma mesma magnitude de distúrbio e diferenças devido a época de ocorrência do déficit hídrico ser na fase de crescimento da forrageira ou na fase de uso dos piquetes pelos animais. O índice de rapidez de recuperação mostrou aderência conceitual para as condições de pastoreio rotativo, devido à premência de tempo na definição da entrada e saída dos animais nos piquetes. Concluiu-se que a operacionalização e avaliação da resiliência geram informações sobre a dinâmica do estoque de matéria seca ofertada para os animais e que estas informações são úteis para o planejamento do pastoreio rotativo.(AU)

Assessment of climate change impacts on water resources of the Purus Basin in the southwestern Amazon / Avaliação de impactos de mudanças climáticas nos recursos hídricos da Bacia do Purus no sudoeste da Amazônia

O conhecimento sobre os recursos hídricos é crítico para a adaptação diante das mudanças de longo prazo e ocorrência mais frequente de eventos extremos. Nas grandes secas de 2005 e 2010, um grande epicentro foi localizado no sudoeste da Amazônia sobre a Bacia do Rio Purus. Nesse sentido, foi realizada uma simulação hidrológica nessa bacia, para avaliar os impactos das mudanças climáticas sobre seus recursos hídricos ao longo do século 21. O balanço hídrico foi simulado utilizando o modelo hidrológico distribuído (MHD-INPE). As projeções climáticas futuras foram simuladas pelo modelo regional ETA-INPE forçado por 4 membros do modelo global HadCM3 sobre o cenário de emissões de gases de efeito estufa A1B-AR4/IPCC. Como simulado pelo ETA-INPE/HadCM3, a resposta média dos 4 membros para o cenário A1B representa uma redução de chuvas em até 11,1%, aumento de temperatura em até 4,4 °C, e aumento da velocidade do vento em até 8,4% para a Bacia do Purus até o fim do século 21. Sob essas condições, as projeções de descarga representam uma diminuição global de 27% na Bacia do Purus, com diferentes padrões entre as estações seca e úmida, bem como mudanças nas tendências sazonais. As consequências das mudanças climáticas projetadas são severas e provavelmente terão um grande impacto sobre a manutenção dos ecossistemas naturais e subsistência humana. Em um processo de adaptação a mudanças climáticas, a preservação da cobertura florestal natural da Bacia do Purus pode ter grande importância na retenção de água.(AU)

Knowledge about water resources is critical for climate adaptation in face of long-term changes and more frequent extreme events occurrence. During the major droughts of 2005 and 2010, a large epicenter was located in the southwestern Amazon over the Purus River Basin. In this sense, we conducted a hydrological simulation in this basin to assess the climate change impacts on its water resources throughout the 21st century. The water balance was simulated using the Distributed Hydrological Model (MHD-INPE). The future climate projections were simulated by the regional ETA-INPE model driven by a 4-member HadCM3 global model regarding the A1B-AR4/IPCC scenario of greenhouse gases emissions. As simulated by the ETA-INPE/HadCM3, the 4-members mean response for the A1B scenario represents a rainfall reduction of up to 11.1%, a temperature increase of up to 4.4 °C, and a wind speed increase of up to 8.4% in the Purus Basin by the end of 21st century. Under these conditions, the discharge projections represent an overall 27% decrease in the Purus Basin with different patterns between dry and wet season, as well as changes in seasonality trends. The consequences of projected climate change are severe and will probably have a great impact upon natural ecosystem maintenance and human subsistence. In a climate change adaptation process, the preservation of the natural forest cover of the Purus Basin may have great importance in water retention.(AU)

Age structure and growth of the rough scad, Trachurus lathami (Teleostei: Carangidae), in the Southeastern Brazilian Bight

The rough scad, Trachurus lathami Nichols, 1920, is a small pelagic species distributed along the West Atlantic coast. It is most abundant in the Southern Brazil (28°30’-34°S) and in the Southeastern Brazilian Bight (SEBB, 22°-28°30’S). The rough scad is fished by purse seines, which main target is the Brazilian sardine, Sardinella brasiliensis (Steindachner, 1879). Age and growth are vital to understand the life cycle of a species, to fishery management and ecosystem modeling. This study aimed to assess the age and growth of T. lathami, to identify its age structure in the SEBB, and to evaluate what causes the wide differences among Trachurus species in terms of body size and growth parameters. Data available on T. lathami was attained between 2008 and 2010 from surveys at SEBB. A total of 278 whole otoliths of T. lathami, total length between 27 mm and 208 mm, were analyzed and compared with the only other source of otolith data, from 1975. Three blind readings were performed and assessed using traditional methods to study fish age and growth. Zero up to eight rings were found, each ring corresponding to one year in the life of an individual of this species. The von Bertalanffy growth model parameters were L∞ = 211.90 mm and K = 0.319 year-1. The results of the analyses have shown similarities between 1975 and 2008-2010, indicating that the otolith development, the growth pattern and the age structure remained stable. T. lathami is the smallest species of Trachurus and it has the highest growth rates among them. This is probably related to the different temperatures where larvae/juvenile and adult grow, to the absence of a strong fishing pressure and to decadal population variability.

Age structure and growth of the rough scad, Trachurus lathami (Teleostei: Carangidae), in the Southeastern Brazilian Bight

The rough scad, Trachurus lathami Nichols, 1920, is a small pelagic species distributed along the West Atlantic coast. It is most abundant in the Southern Brazil (28°30-34°S) and in the Southeastern Brazilian Bight (SEBB, 22°-28°30S). The rough scad is fished by purse seines, which main target is the Brazilian sardine, Sardinella brasiliensis (Steindachner, 1879). Age and growth are vital to understand the life cycle of a species, to fishery management and ecosystem modeling. This study aimed to assess the age and growth of T. lathami, to identify its age structure in the SEBB, and to evaluate what causes the wide differences among Trachurus species in terms of body size and growth parameters. Data available on T. lathami was attained between 2008 and 2010 from surveys at SEBB. A total of 278 whole otoliths of T. lathami, total length between 27 mm and 208 mm, were analyzed and compared with the only other source of otolith data, from 1975. Three blind readings were performed and assessed using traditional methods to study fish age and growth. Zero up to eight rings were found, each ring corresponding to one year in the life of an individual of this species. The von Bertalanffy growth model parameters were L∞ = 211.90 mm and K = 0.319 year-1. The results of the analyses have shown similarities between 1975 and 2008-2010, indicating that the otolith development, the growth pattern and the age structure remained stable. T. lathami is the smallest species of Trachurus and it has the highest growth rates among them. This is probably related to the different temperatures where larvae/juvenile and adult grow, to the absence of a strong fishing pressure and to decadal population variability.(AU)

High spatial resolution land use and land cover mapping of the Brazilian Legal Amazon in 2008 using Landsat-5/TM and MODIS data / Mapeamento do uso e cobertura da terra na Amazônia Legal Brasileira com alta resolução espacial utilizando dados Landsat-5/TM e MODIS

Understanding spatial patterns of land use and land cover is essential for studies addressing biodiversity, climate change and environmental modeling as well as for the design and monitoring of land use policies. The aim of this study was to create a detailed map of land use land cover of the deforested areas of the Brazilian Legal Amazon up to 2008. Deforestation data from and uses were mapped with Landsat-5/TM images analysed with techniques, such as linear spectral mixture model, threshold slicing and visual interpretation, aided by temporal information extracted from NDVI MODIS time series. The result is a high spatial resolution of land use and land cover map of the entire Brazilian Legal Amazon for the year 2008 and corresponding calculation of area occupied by different land use classes. The results showed that the four classes of Pasture covered 62% of the deforested areas of the Brazilian Legal Amazon, followed by Secondary Vegetation with 21%. The area occupied by Annual Agriculture covered less than 5% of deforested areas; the remaining areas were distributed among six other land use classes. The maps generated from this project - called TerraClass - are available at INPE's web site (http://www.inpe.br/cra/projetos_pesquisas/terraclass2008.php).(AU)

Entender o padrão espacial do uso e cobertura da terra é essencial para estudos de biodiversidade, mudanças climáticas e modelagem ambiental, bem como para concepção e acompanhamento de políticas direcionadas ao uso da terra. O objetivo deste estudo foi criar um mapa detalhado do uso e cobertura da terra para a porção desflorestada da Amazônia Legal Brasileira, até 2008. Dados de desflorestamento e uso foram mapeados usando imagens Landsat-5/TM analisadas com técnicas como modelo linear de mistura espectral, fatiamento e interpretação visual, auxiliados por informações temporais de NDVI extraídas de série temporal de dados MODIS. O resultado deste estudo é um mapa de uso e cobertura da terra com alta resolução espacial para toda Amazônia Legal Brasileira, para o ano de 2008, e os respectivos percentuais da área ocupada por diferentes classes de uso da terra. O resultado mostrou que, quatro classes de pastagens cobrem 62% da área desflorestada da Amazônia Legal Brasileira, seguida pela vegetação secundária com 21%. A área ocupada pela agricultura anual cobriu menos de 5% das áreas desflorestadas; as áreas restantes estavam distribuídas em outras seis classes de uso da terra. Os mapas gerados por este projeto, chamado TerraClass, estão disponíveis no site do INPE (http://www.inpe.br/cra/projetos_pesquisas/terraclass2008.php).(AU)

High spatial resolution land use and land cover mapping of the Brazilian Legal Amazon in 2008 using Landsat-5/TM and MODIS data / Mapeamento do uso e cobertura da terra na Amazônia Legal Brasileira com alta resolução espacial utilizando dados Landsat-5/TM e MODIS

Understanding spatial patterns of land use and land cover is essential for studies addressing biodiversity, climate change and environmental modeling as well as for the design and monitoring of land use policies. The aim of this study was to create a detailed map of land use land cover of the deforested areas of the Brazilian Legal Amazon up to 2008. Deforestation data from and uses were mapped with Landsat-5/TM images analysed with techniques, such as linear spectral mixture model, threshold slicing and visual interpretation, aided by temporal information extracted from NDVI MODIS time series. The result is a high spatial resolution of land use and land cover map of the entire Brazilian Legal Amazon for the year 2008 and corresponding calculation of area occupied by different land use classes. The results showed that the four classes of Pasture covered 62% of the deforested areas of the Brazilian Legal Amazon, followed by Secondary Vegetation with 21%. The area occupied by Annual Agriculture covered less than 5% of deforested areas; the remaining areas were distributed among six other land use classes. The maps generated from this project - called TerraClass - are available at INPE's web site (http://www.inpe.br/cra/projetos_pesquisas/terraclass2008.php).

Entender o padrão espacial do uso e cobertura da terra é essencial para estudos de biodiversidade, mudanças climáticas e modelagem ambiental, bem como para concepção e acompanhamento de políticas direcionadas ao uso da terra. O objetivo deste estudo foi criar um mapa detalhado do uso e cobertura da terra para a porção desflorestada da Amazônia Legal Brasileira, até 2008. Dados de desflorestamento e uso foram mapeados usando imagens Landsat-5/TM analisadas com técnicas como modelo linear de mistura espectral, fatiamento e interpretação visual, auxiliados por informações temporais de NDVI extraídas de série temporal de dados MODIS. O resultado deste estudo é um mapa de uso e cobertura da terra com alta resolução espacial para toda Amazônia Legal Brasileira, para o ano de 2008, e os respectivos percentuais da área ocupada por diferentes classes de uso da terra. O resultado mostrou que, quatro classes de pastagens cobrem 62% da área desflorestada da Amazônia Legal Brasileira, seguida pela vegetação secundária com 21%. A área ocupada pela agricultura anual cobriu menos de 5% das áreas desflorestadas; as áreas restantes estavam distribuídas em outras seis classes de uso da terra. Os mapas gerados por este projeto, chamado TerraClass, estão disponíveis no site do INPE (http://www.inpe.br/cra/projetos_pesquisas/terraclass2008.php).

Evaluation of geostatistical techniques to estimate the spatial distribution of aboveground biomass in the Amazon rainforest using high-resolution remote sensing data / Avaliação de técnicas geoestatísticas na estimativa da distribuição espacial da biomassa acima do solo na Amazônia utilizando sensoriamento remoto de alta resolução espacial

The spatial distribution of forest biomass in the Amazon is heterogeneous with a temporal and spatial variation, especially in relation to the different vegetation types of this biome. Biomass estimated in this region varies significantly depending on the applied approach and the data set used for modeling it. In this context, this study aimed to evaluate three different geostatistical techniques to estimate the spatial distribution of aboveground biomass (AGB). The selected techniques were: 1) ordinary least-squares regression (OLS), 2) geographically weighted regression (GWR) and, 3) geographically weighted regression - kriging (GWR-K). These techniques were applied to the same field dataset, using the same environmental variables derived from cartographic information and high-resolution remote sensing data (RapidEye). This study was developed in the Amazon rainforest from Sucumbíos - Ecuador. The results of this study showed that the GWR-K, a hybrid technique, provided statistically satisfactory estimates with the lowest prediction error compared to the other two techniques. Furthermore, we observed that 75% of the AGB was explained by the combination of remote sensing data and environmental variables, where the forest types are the most important variable for estimating AGB. It should be noted that while the use of high-resolution images significantly improves the estimation of the spatial distribution of AGB, the processing of this information requires high computational demand.

A distribuição espacial da biomassa na Amazônia é heterogênea, variando temporalmente e espacialmente em relação aos diferentes tipos de formações vegetais abrangidas por este bioma. Estimativas de biomassa nesta região variam significativamente dependendo da abordagem aplicada e do conjunto de dados utilizados para sua modelagem. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar três diferentes técnicas geoestatísticas na estimativa da distribuição espacial da biomassa acima do solo (BAS). As técnicas escolhidas foram: 1) regressão por mínimos quadrados ordinários (OLS), 2) regressão geograficamente ponderada (RGP) e, 3) regressão geograficamente ponderada - krigagem (RGP-K). Estas técnicas foram aplicadas sobre um mesmo conjunto de dados de campo, utilizando as mesmas variáveis ambientais decorrentes de dados cartográficos e de sensoriamento remoto de alta resolução espacial (RapidEye). Este trabalho foi desenvolvido na floresta amazônica da província de Sucumbíos no Equador. Os resultados deste estudo mostraram que a RGP-K, sendo uma técnica híbrida, forneceu estimativas estatisticamente satisfatórias com menor erro de predição em comparação com as outras duas técnicas. Além disso, observou-se que 75% da BAS foi explicada pela combinação de dados de sensoriamento remoto e variáveis ambientais, sendo os tipos de formações vegetais a variável de maior importância para estimar BAS. Cabe ressaltar que, embora o uso de imagens de alta resolução espacial melhora significativamente a estimativa da distribuição espacial da BAS, o processamento desta informação requer alta demanda computacional.