¿Qué nos puede enseñar el modelado matemático sobre la micrometeorología del bosque "de transición" del sur de la Amazonía? Resulta que este bosque en particular se encuentra entre la selva tropical de la cuenca del Amazonas y la sabana tropical de Brasil, por lo que juegaun papel crucial en el ciclo biogeoquímico regional y global.
Los bosques tropicales y las sabanas intercambian grandes cantidades de energía y materia con su entorno y, como tales, contribuyen al clima local y global. Pueden acumular grandes cantidades de carbono, por ejemplo, lo que ayuda a compensar parcialmente el dióxido de carbono antropogénico CO 2 emisiones.
Investigadores de la Université libre de Bruxelles ULB en Bélgica y la Universidad Federal de Mato Grosso UFMT en Brasil se unieron para profundizar en cómo el bosque de transición asegura una conexión entre la selva tropical y la sabana. Informan sus hallazgosen el diario Caos , de AIP Publishing.
El bosque de transición estudiado por las investigaciones se encuentra dentro de un "arco de deforestación", que ha experimentado una deforestación muy rápida durante las últimas tres décadas.
"Para predecir los efectos que este tipo de deforestación tiene en la relación entre la selva tropical y la sabana, y en el clima local y global, es necesario comprender cómo evoluciona el bosque de transición a tiempo y reacciona a las perturbaciones", explicóYannick De Decker, profesor asociado del Centro de Fenómenos No Lineales y Sistemas Complejos, así como de la Unidad de Química Física No Lineal de ULB.
El trabajo del grupo se basa en mediciones micrometeorológicamente relevantes recolectadas durante más de cinco años por investigadores de la UFMT en Sinop, Mato Grosso, Brasil. Se utilizó equipo especial montado sobre una torre de 42 metros de altura para registrar la temperatura del aire y las mediciones de radiación solar,así como concentraciones de CO 2 y vapor de agua, etc.
Como se puede imaginar, se recopiló una gran cantidad de datos, por lo que el grupo utilizó un enfoque matemático para identificar qué medidas son las que más contribuyen a la variabilidad de la micrometeorología. "En nuestro caso, los registros de temperatura del aire contenían la mayor parte de la información".dijo De Decker. "Así que decidimos centrarnos en la dinámica de la temperatura del aire".
Para hacer esto, aplicaron otros procedimientos de tratamiento de datos conocidos como "análisis de series temporales no lineales" a las mediciones de temperatura. "Nos permite determinar cómo se mantiene una dinámica dada con respecto a las diferentes clases conocidas de sistemas dinámicos", dijo."También es posible determinar cuántas variables debemos incluir en un modelo matemático cuyo objetivo es reproducir las observaciones y predecir la evolución del sistema en cuestión".
Entonces, ¿qué reveló el análisis del grupo? La dinámica del bosque de transición "se caracteriza por oscilaciones robustas y regulares que pertenecen a la clase dinámica de 'ciclos límite'. Estas oscilaciones pueden reproducirse a través de modelos matemáticos utilizando solo tres variables,"De Decker dijo.
Una característica potencialmente complicada es que diferentes mediciones atmosféricas muestran "comportamientos irregulares, casi impredecibles, especialmente durante las estaciones húmedas", explicó De Decker. "Nuestro análisis sugiere que estas irregularidades no son tan importantes para la dinámica del sistema.parece que las diferentes perturbaciones conducen principalmente a un ruido de pequeña amplitud que difumina la señal periódica subyacente ".
Sin embargo, algunas perturbaciones son notablemente diferentes. "A veces, la medición muestra interrupciones repentinas cuyo origen no tiene nada que ver con la meteorología", agregó. "La falla de la batería o los rayos que golpean la torre pueden causar tales interrupciones. Pero se pueden rastrear algunas interrupcionesdirectamente a la interferencia de 'locales salvajes' como pájaros o monos ". Por lo tanto, el grupo está tratando de descubrir cómo incorporar la interferencia de los animales en su modelo matemático.
En términos de aplicaciones para el trabajo del grupo, la micrometeorología del bosque de transición se puede modelar a través de un enfoque matemático de tres variables, posiblemente incluyendo ruido. "Nuestro estudio también sugiere que la temperatura del aire es potencialmente la variable más importante", señaló DeDecker.
Los investigadores creen que se pueden derivar modelos relativamente simples para reproducir las características principales de sus observaciones. "Los modelos simples son extremadamente útiles, porque el análisis y la comprensión de las causas y los efectos involucrados es mucho más fácil cuando los sistemas contienen pocas variables", agregó De Decker"Creemos que nuestros resultados son un paso muy positivo hacia el objetivo de una comprensión simple e intuitiva de lo que impulsa la respuesta dinámica del bosque de transición".
Para desarrollar un modelo matemático simple en este sentido, "se debe incluir la interacción entre las características micrometeorológicas y la vegetación", señaló De Decker. "La implementación de estas interacciones podría allanar el camino para una evaluación del papel desempeñado por la tierra rápidacambios de cobertura, como la deforestación "
El grupo ya está siguiendo este tipo de modelo biometeorológico simple. "Nuestro principal desafío es comprender e incluir los mecanismos por los cuales se unen las variables de vegetación y atmosféricas", dijo De Decker. "Creemos que la evapotranspiración es la clave en este contexto", pero nuestra intuición necesita ser confirmada comparando la salida de nuestro modelo con datos de la vida real ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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