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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.8.2023.tde-11072024-185859
Document
Auteur
Nom complet
Andre Medeiros Rocha
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2023
Directeur
Jury
Silva, Maria Elisa Siqueira (Président)
Breunig, Fabio Marcelo
Rocha, Humberto Ribeiro da
Rocha, Rosmeri Porfirio da
Titre en portugais
Impactos dos eventos ENOS na vegetação da América do Sul
Mots-clés en portugais
América do Sul
Análise Harmônica
Biomas terrestres
Correlação Linear
El Niño-Oscilação Sul
Resumé en portugais
O El Niño-Oscilação Sul (ENOS) constitui o principal modo de variabilidade interanual (2-7-a) sobre o clima tropical, exercendo influência sobre variáveis atmosféricas e de superfície de diversas localidades. Estudos anteriores apontam setores da América do Sul (AS) onde o ENOS apresenta papel contundente em produzir anomalias de precipitação e temperatura, ocasionando impactos indiretos sobre propriedades da vegetação, tal como atividade fotossintetizante e conteúdo de carbono armazenado na vegetação. Apesar de serem conhecidas as áreas em que o sinal ENOS é mais intenso na AS, os estudos que associam ENOS a variáveis atmosféricas e de superfície não apontam de forma integrada e incisiva os tipos de vegetações mais afetados. O estudo presente objetiva explorar tal lacuna, com vista a identificar os tipos de vegetação da América do Sul mais impactados pelos eventos ENOS no período 1982-2015, a partir do uso de três variáveis: precipitação, temperatura do ar e NDVI. Para mensurar possíveis relações entre características da vegetação e o ENOS, empregou-se as técnicas de: I) Análise harmônica, II) Análise de correlação linear e III) Análise de composições trimestrais de anomalias. Os três métodos permitiram computar a proporção da variabilidade explicada pela frequência ENOS, identificar outras possíveis oscilações com sinal similar ao ENOS, mensurar o grau de linearidade e defasagem temporal entre ENOS e as variáveis e apontar a temporalidade (trimestre de ocorrência) das anomalias das variáveis durante ciclos de vida médios de eventos ENOS. Em termos da análise harmônica, os resultados apontaram que poucos índices climáticos (QBO, DMI e PDO) apresentam componente interanual (R²) elevado (30-80%) como os índices associados às regiões niños (> 54%). Identificou-se que a frequência interanual ENOS perpassa por períodos de alta (1960-1993) e baixa (1900-1933) atividade, implicando que o possível efeito ENOS nas variáveis consideradas apresenta ampla variação de intensidade ao longo do tempo. Em escala global, observou-se que frequências intra-anuais (<= 12m) explicam mais de 65% da variabilidade temporal da precipitação, temperatura do ar e NDVI em 90% das áreas. Aliás, as frequências intra-anuais apontaram correlação negativa alta (< -0,9) com frequências interanuais para todas as variáveis. Na AS, os resultados revelaram que 14-30%, 8-13% e 22-43% da variabilidade temporal do NDVI, precipitação e temperatura do ar, respectivamente, são explicadas pela frequência de 2-7-a. Para precipitação e temperatura do ar, as áreas com altos valores de frequência interanual apresentaram ampla similaridade espacial com os resultados para correlação linear entre as variáveis e o índice ONI. Os setores com alto valor de R² da componente interanual para NDVI apresentaram maiores similaridades espaciais com as correlações entre NDVI e precipitação e/ou NDVI e temperatura do ar. Os resultados indicaram que os biomas terrestres maios associados à frequência de 2-7-a ocorrem estão em função principalmente do tipo de variável, tendo em vista para cada tipo de bioma, diferentes estresses térmicos e hídricos estão associados a maiores/menores efeitos sobre a fisiologia vegetal. Logo, enquanto formações florestais mostraram ampla associação ao ENOS através da temperatura do ar, formações savânicas-herbáceas e arbustivas-herbáceas demarcaram maiores efeitos da precipitação e NDVI, respectivamente
Titre en anglais
Impact of ENSO Events on South America Vegetation
Mots-clés en anglais
El Niño-Southern Oscillation
Harmonic Analysis
Linear Correlation
South America
Terrestrial Biomes
Resumé en anglais
The El Niño-Southern Oscillation (ENSO) constitutes the main mode of interannual variability (2-7-y) on the tropical climate, exerting influence on atmospheric and surface variables in several locations. Previous studies point to sectors in South America (SA) where ENSO plays a decisive role in producing precipitation and temperature anomalies, causing indirect impacts on vegetation properties, such as photosynthetic activity and carbon content stored in vegetation. Although the areas in which the ENSO signal is more intense in AS are known, studies that associate ENSO with atmospheric and surface variables do not indicate in an integrated and incisive way the types of vegetation most affected. The present study aims to explore this gap, with a view to identifying the types of vegetation in South America most impacted by ENSO events in the period 1982-2015, based on the use of three variables: precipitation, air temperature and NDVI. To measure possible relationships between vegetation characteristics and ENSO, the following techniques were used: I) Harmonic analysis, II) Linear correlation analysis and III) Analysis of quarterly compositions of anomalies. The three methods made it possible to compute the proportion of variability explained by the ENSO frequency, identify other possible oscillations with a sign similar to ENSO, measure the degree of linearity and time lag between ENSO and the variables, and point out the temporality (quarter of occurrence) of the anomalies of the variables during average lifecycles of ENSO events. In terms of the harmonic analysis, the results showed that few climate indices (QBO, DMI and PDO) have a high interannual component (R²) (30-80%) as the indices associated with the Niño regions (> 54%). It was identified that the ENSO interannual frequency goes through periods of high (1960-1993) and low (1900-1933) activity, implying that the possible ENSO effect on the variables considered presents a wide variation in intensity over time. On a global scale, it was observed that intra-annual frequencies (<= 12m) explain more than 65% of the temporal variability of precipitation, air temperature and NDVI in 90% of the areas. Incidentally, intra-annual frequencies showed a high negative correlation (< -0.9) with inter-annual frequencies for all variables. In SA, the results revealed that 14-30%, 8-13% and 22-43% of the temporal variability of NDVI, precipitation and air temperature, respectively, are explained by the frequency of 2-7-y. For precipitation and air temperature, areas with high values of interannual frequency showed broad spatial similarity with the results for linear correlation between variables and the ONI index. The sectors with a high R² value of the interannual component for NDVI showed greater spatial similarities with the correlations between NDVI and precipitation and/or NDVI and air temperature. The results indicated that the major terrestrial biomes associated with the frequency of 2-7-y occurrence are mainly a function of the type of variable, bearing in mind that for each type of biome, different thermal and water stresses are associated with greater/minor effects on the plant physiology. Therefore, while forest formations showed a broad association with ENSO through air temperature, savanna-grasslands and shrublands-grasslands formations demarcated greater effects of precipitation and NDVI, respectively
 
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Date de Publication
2024-07-11
 
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