À medida que o mundo tenta se adaptar às mudanças climáticas, um grande desafio é prever com precisão as condições meteorológicas em nível local, como aquelas encontradas em paisagens agrícolas. Pesquisadores do INRAE recentemente deram um passo significativo à frente: usando um supercomputador, eles simularam as condições micrometeorológicas de uma área florestal no início da manhã. Este período de tempo raramente foi modelado em escalas tão finas, mas desempenha um papel crucial na previsão do funcionamento de ecossistemas cultivados. Publicado em 18 de julho no Journal of Atmospheric Sciences, este trabalho demonstra que as previsões meteorológicas podem ser obtidas em um nível extremamente alto de resolução (~1 metro), tornando possível desenvolver estratégias agrícolas direcionadas para mitigar os efeitos das mudanças climáticas nas plantações.
O campo é um mosaico de terras de cultivo, florestas, sebes e estradas. Essa heterogeneidade da paisagem dá origem à variabilidade espacial nos fluxos de calor, vapor de água e dióxido de carbono, bem como no movimento do ar, em escalas que variam de milímetros a quilômetros. Essas trocas têm uma influência local no clima, criando zonas que podem ser melhores ou piores no caso de condições climáticas extremas.
Entender essa complexidade é essencial se quisermos desenvolver estratégias agrícolas que possam explorar padrões micrometeorológicos para mitigar situações climáticas extremas. Por exemplo, sistemas agroflorestais combinam árvores e culturas de campo, o resultado é uma redução na evaporação do solo, velocidade do vento e picos de calor — condições que favorecem o crescimento das culturas. Estudar a variabilidade microclimática requer a capacidade de fazer previsões meteorológicas em escala extremamente fina que levem em conta as trocas entre a vegetação e a atmosfera.
Pesquisadores do INRAE se propuseram a simular dinâmicas micrometeorológicas em paisagens agrícolas usando um lote de floresta de 5 por 5 km. Graças ao supercomputador Juliot-Curie fornecido pela Comissão de Energias Alternativas e Energia Atômica (CEA) da França, os pesquisadores geraram 7,5 TB de dados ao longo de vários meses (~26 dias de computação contínua) para produzir uma simulação que recriou trocas de massa e energia no lote ao longo de um período de 5 horas. Essa quantidade massiva de informações tornou possível obter um nível extremamente fino de resolução espacial e temporal (metros e milissegundos, respectivamente).
A simulação foi usada para representar fluxos de massa e energia no topo do dossel da floresta durante o início da manhã – das 4 às 9 da manhã. Este período complexo do dia tem sido pouco estudado devido ao seu alto grau de variabilidade temporal, que está ligado ao aquecimento da superfície. De fato, a manhã é quando a camada limite atmosférica 1 desenvolve-se e cresce, misturando subsequentemente todos os compostos emitidos pela superfície, incluindo poluentes. Os pesquisadores identificaram diferenças nas trocas de calor, vapor de água e dióxido de carbono entre a floresta e a atmosfera sob condições de fluxo de vento baixo versus alto. Usando esta simulação, os pesquisadores reproduziram, pela primeira vez, a liberação massiva de dióxido de carbono pela floresta no início da manhã sob condições de vento baixo, uma dinâmica que resulta do acúmulo noturno do gás dentro da floresta.
Esta pesquisa estabelece as bases para melhorar como as trocas de superfície são representadas em modelos meteorológicos e climáticos. De fato, quando os modelos falham em levar em conta a heterogeneidade da superfície, eles podem produzir previsões falhas de condições meteorológicas em escalas regionais.
Pesquisas de doutorado estão em andamento para expandir essa abordagem de simulação para paisagens mais complexas, com o objetivo de estudar a dinâmica micrometeorológica em ambientes montanhosos onde plantações e florestas são cultivadas juntas, bem como em sistemas agroflorestais. O objetivo é entender como a heterogeneidade da paisagem afeta as condições microclimáticas e identificar estratégias para gerenciar paisagens agrícolas de modo a mitigar os efeitos das mudanças climáticas nas plantações.
[1] Parte mais baixa da atmosfera diretamente afetada pelas trocas entre a superfície da Terra e a atmosfera.
Dupont S., R. Irvine M., Bidot C. et al. (2024). Transição matinal do dossel da vegetação acoplada e da turbulência da camada limite atmosférica de acordo com a intensidade do vento. Journal of Atmospheric Sciences, https://doi.org/10.1175/JAS-D-23-0201.1
