miniatura|Exemplo de saída de um DGVM
Um Modelo Dinâmico de Vegetação Global (DGVM, do inglês Dynamic Global Vegetation Model) é um programa de computador que simula mudanças na vegetação potencial e nos ciclos biogeoquímicos e hidrológicos associados, em resposta às variações climáticas. Esses modelos utilizam séries temporais de dados climáticos e, considerando restrições como latitude, topografia e características do solo, simulam as dinâmicas mensais ou diárias dos processos ecossistêmicos. Os DGVMs são amplamente empregados para prever os efeitos das futuras mudanças climáticas sobre a vegetação natural, bem como seus ciclos de carbono e água.
Desenvolvimento do modelo Os DGVMs geralmente integram submodelos de biogeoquímica, biogeografia e perturbação. A perturbação é frequentemente representada por incêndios florestais, mas, em teoria, pode abranger outros fatores, como decisões de manejo florestal ou terrestre, , danos causados por insetos, danos por ozônio, entre outros. Esses modelos costumam "preparar" suas simulações começando do solo nu até atingir uma vegetação em equilíbrio (como uma comunidade clímax), estabelecendo valores iniciais realistas para diversos "compartimentos", como carbono e nitrogênio em vegetação viva e morta, , entre outros, correspondentes a uma cobertura vegetal histórica documentada.
miniatura|esquerda|Orçamento global de carbono de 2011–2020
Os DGVMs são geralmente executados em um modo espacialmente distribuído, com simulações realizadas para milhares de "células" — pontos geográficos considerados homogêneos em suas condições internas. Essas simulações abrangem diversas escalas espaciais, desde o nível global até o de paisagem. As células são organizadas como pontos de grade, com a distância entre pontos adjacentes variando de alguns graus de latitude ou longitude (resolução mais grosseira) até 30 segundos de arco (resolução mais fina). Simulações dos Estados Unidos contíguos no primeiro exercício de comparação de DGVMs (LPJ e MC1), conhecido como projeto VEMAP, realizadas na década de 1990, utilizaram uma grade de meio grau. Já as simulações globais conduzidas pelo grupo PIK e colaboradores, utilizando seis DGVMs distintos (HYBRID, IBIS, LPJ, SDGVM, TRIFFID e VECODE), adotaram a mesma resolução do modelo de circulação geral (GCM) que forneceu os dados climáticos: 3,75 graus de longitude por 2,5 graus de latitude, totalizando 1.631 células de grade terrestres. Em alguns casos, as distâncias entre os pontos da grade são expressas em quilômetros, especialmente em resoluções mais finas, como no projeto VEMAP, frequentemente descrito como tendo uma resolução de 50 km.
Diversos DGVMs surgiram em meados da década de 1990. O primeiro aparentemente foi o IBIS (Foley et al., 1996), seguido pelo VECODE (Brovkin et al., 1997), e por outros modelos descritos a seguir:
Grupos Diversos DGVMs foram desenvolvidos por grupos de pesquisa ao redor do mundo:
**LPJ**Sitch S, Smith B, Prentice IC, Arneth A, Bondeau A, Cramer W, Kaplan JO, Levis S, Lucht W, Sykes MT, Thonicke K, Venevsky S 2003. Evaluation of ecosystem dynamics, plant geography and terrestrial carbon cycling in the LPJ Dynamic Global Vegetation Model. Global Change Biology 9, 161–185. – Alemanha, Suécia **IBIS – Simulador Integrado da Biosfera** – Estados Unidos **MC1** – Estados Unidos **HYBRID** – Reino Unido **SDGVM** – Reino Unido **SEIB-DGVM** – Japão **TRIFFID** – Reino Unido **VECODE** – Alemanha **CLM-DVGM** – Estados Unidos **Ecosystem Demography (ED,** **ED2****)** **VEGAS** – Estados Unidos
A próxima geração de modelos, conhecida como modelos do sistema terrestre (por exemplo, CCSM, ORCHIDEE, JULES, CTEM), agora incorpora os importantes feedbacks da biosfera para a atmosfera, permitindo que mudanças na vegetação e nos ciclos de carbono e hidrológico influenciem o clima.
Os DGVMs simulam comumente uma variedade de processos fisiológicos de plantas e solo. Esses processos, simulados por diferentes DGVMs, estão resumidos na tabela abaixo. Abreviações utilizadas: NPP, produção primária líquida; PFT, tipo funcional de planta; SAW, ; LAI, ; I, radiação solar; T, temperatura do ar; Wr, suprimento de água na zona radicular; PET, evapotranspiração potencial; vegc, carbono total da vegetação viva.
Processo/Atributo Formulação/Valor DGVMs Menor passo de tempo 1 hora IBIS, ED2 2 horas TRIFFID 12 horas HYBRID 1 dia LPJ, SDGVM, SEIB-DGVM, submodelo de incêndio do MC1 1 mês MC1, exceto submodelo de incêndio 1 ano VECODE Fotossíntese Farquhar et al. (1980) HYBRID Farquhar et al. (1980)Collatz et al. (1992) IBIS, LPJ, SDGVM Collatz et al. (1991)Collatz et al. (1992) TRIFFID Condutância estomática Jarvis (1976)Stewart (1988) HYBRID Leuning (1995) IBIS, SDGVM, SEIB-DGVM Haxeltine & Prentice (1996) LPJ Cox et al. (1998) TRIFFID Produção NPP florestal = f(PFT, vegc, T, SAW, P, ...)NPP gramínea = f(PFT, vegc, T, SAW, P, competição por luz, ...) MC1 GPP = f(I, LAI, T, Wr, PET, CO2) LPJ Competição Por luz, água e N MC1, HYBRID Por luz e água LPJ, IBIS, SDGVM, SEIB-DGVM Lotka-Volterra na cobertura fracionada TRIFFID Dependente do clima VECODE Estabelecimento Todos os PFTs se estabelecem uniformemente como indivíduos pequenos HYBRID PFTs climaticamente favorecidos se estabelecem uniformemente, como indivíduos pequenos SEIB-DGVM PFTs climaticamente favorecidos se estabelecem uniformemente, como pequeno incremento de LAI IBIS PFTs climaticamente favorecidos se estabelecem em proporção à área disponível, como indivíduos pequenos LPJ, SDGVM Fração mínima de "semente" para todos os PFTs TRIFFID Mortalidade Dependente dos reservatórios de carbono HYBRID Base determinística, queda de árvores por vento, fogo, temperaturas extremas IBIS Base determinística, autodesbaste, balanço de carbono, fogo, temperaturas extremas LPJ, SEIB-DGVM, ED2 Balanço de carbono, queda de árvores por vento, fogo, temperaturas extremas SDGVM Taxa de perturbação prescrita para cada PFT TRIFFID Dependente do clima, baseado no balanço de carbono VECODE Autodesbaste, fogo, temperaturas extremas, seca MC1
Ver também
Projeto de Intercomparação de Modelos Acoplados
Referências
Categoria:Modelos científicos Categoria:Vegetação Categoria:Meio ambiente