El aumento de las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero (GEI) yla deforestación en las últimas décadas han provocado muchos cambios químicos y físicos en el sistema climático, afectando el equilibrio energético e hídrico de la atmósfera. 

Un proceso que podría verse afectado es el transporte de humedad amazónico en el continente sudamericano (incluida la cuenca del Plata), que es crucial para el régimen hídrico del sudeste brasileño. 

El objetivo de nuestra investigación es evaluar cómo los forzamientos locales (es decir, la deforestación del Amazonas ) y globales (aumento de la concentración atmosférica de GEI) pueden modificar este transporte de humedad en escenarios de cambio climático. Utilizamos dos modelos acoplados tierra-atmósfera forzados porlas temperaturas de la superficie del marCMIP6 para simular estos procesos para dos escenarios: i) aumento del dióxido de carbono (CO _{2Los niveles}aumentan (100 DEF).

Estos escenarios se compararon con una simulación de control, establecida con un CO₂constante de 388 ppm y la cobertura actual de la Selva Amazónica.El índice de Nivel de Calentamiento Específico 2 (SWL2) a 30 años evaluado a partir de las simulaciones se alcanzará 2 años antes debido a la deforestación del Amazonas.

Se obtendrá una reducción de la precipitadaen la cuenca del Amazonas ( −3,1 mm día⁻¹) así como en la Cuenca del Plata (−0,5 mm día⁻¹) debido a reducciones en la evapotranspiración del Amazonas (−0,9 mm día⁻¹ ) a través de una disminución de la conductancia estomática (00DEF) y cambio de cobertura terrestre (100DEF) .Además, el transporte de humedad de ingreso disminuyó (22%) en la cuenca norte de La Plata tanto en los escenarios como en los experimentos modelo.

Nuestros resultados indicaron un escenario peor que el encontrado anteriormente en la región. Tanto el régimen hidrológico del Amazonas como el de La Plata están conectados (transporte de humedad y energía), lo que indica que una deforestación a gran escala del Amazonas tendrá implicaciones climáticas, económicas y sociales adicionales para América del Sur.) – niveles atmosféricos RCP8.5 (00DEF), y ii) deforestación total del Amazonas simultáneamente conla atmósfera

Gráficamente abstracto

Introducción

Los impactos de la deforestación del Amazonas se han evaluado desde la década de 1990 mediante modelos climáticos u observaciones in situ. 

Los efectos atmosféricos son bien conocidos en América del Sur (SA) ya nivel mundial (Nobre et al., 1991; Nobre et al., 2007; Sampaio et al., 2007; Costa y Pires, 2010; Lejeune et al., 2015 ; Alves et al., 2017; Ruiz-Vásquez et al., 2020). 

Sin embargo, faltan estudios que utilicen los niveles de calentamiento específicos (SWL) para combinar los efectos del calentamiento global con el cambio de cobertura del uso del suelo (LUCC), lo que puede indicar algunas diferencias en los cambios físicos, como lo muestra Sampaio. et al. (2019) y Ruv Lemes et al. (2023). High-End cLimate Impacts and eXtremes (HELIX – 2014 y 2017) fue el primer proyecto que manifestó los efectos de un calentamiento mundial de 2 °C a través del índice de nivel de calentamiento global (GWL). 

Según los resultados de HELIX, que se centró en Europa, el sur de Asia y el norte de África, el aumento de temperatura no es homogéneo y puede aumentar la cantidad de vapor de agua en la atmósfera media y baja (Marengo et al., 2021). Las predicciones del modelo (modelos HELIX y CMIP5-CMIP6) indican un nuevo estado climático para SA. 

Por ejemplo, Chadwick et al., 2022 mostraron cambios en los flujos de energía en la superficie y evaluaciones CMIP5 del transporte de humedad de Penna et al., 2021. Recientemente, dos Santos et al. (2021) aplicaron estas evaluaciones al territorio brasileño considerando SWL2 y Vía de Concentración Representativa 8.5 (RCP8.5). 

Concluyeron que habrá un aumento no homogéneo de la temperatura superficial en todo el continente, con una fuerte anomalía positiva encontrada en la zona del Amazonas (+5 °C). La deforestación conduce a un cambio severo en el clima local como potencial propulsor de altas temperaturas, principalmente durante la estación seca (Baker y Spracklen, 2019).

Los aumentos en la concentración de CO ₂ atmosférico son la principal fuente de cambios físicos y químicos en la cuenca del Amazonas (IPCC, 2023), especialmente en la biosfera y los sistemas acoplados a la atmósfera. 

Además, una mayor concentración de CO ₂ atmosférico conduce a una reducción de la evapotranspiración (ET) y de la precipitación (Sampaio et al., 2021; Swann et al., 2021; Rezende et al., 2022) en el este de la cuenca del Amazonia, la zona con mayor superficie deforestada en estos momentos. 

Los cambios en los flujos de agua, debido a la reducción de la ET inducida por el exceso de CO₂ La conductancia estomática es un proceso fisiológico mediante el cual las plantas, pequeñas aberturas en la superficie de las hojas y tallos, regulan el intercambio de vapor de agua, CO 2 _y otros gases (da Costa et al. (2017) y Saleska et al(2019)). Jones y cols. (2018) demostraron que altas concentraciones de CO ₂ conducen a una reducción de la conductancia estomática en especies arbóreas, lo que resulta en una menor pérdida de agua por transpiración y, posteriormente, conducen a niveles reducidos de ET. 

Estos cambios en la conductancia estomática y la ET pueden influir significativamente en los flujos de energía, agua y masa dentro del ecosistema forestal. 

Los cambios en el intercambio de energía y agua entre la superficie de la Tierra y la atmósfera también pueden afectar la altura de la capa límite planetaria (PBLH) sobre las áreas boscosas (Silva et al., 2018; Knohl et al., 2019; Lee et al., 2020). 

Además, la selva amazónica desempeña un papel crucial en el almacenamiento de CO 2 atmosférico (Artaxo et al., 2005). Recientemente, Gatti et al. (2023) observaron que la Amazonia oriental está actuando ahora como emisora ​​de CO ₂ , ya que el bioma forestal no absorbe CO ₂ debido a los cambios en el clima local.

La deforestación de la Amazonía es uno de los temas más preocupantes respecto al calentamiento global considerando su impacto a escala climática regional y global (IPCC, 2023). 

Alrededor del 20% de toda el área natural del Bosque Tropical Amazónico está deforestada según el sistema de monitoreo de la Selva Amazónica (PRODES, 2023). Además de ser un sumidero de carbono esencial, la selva amazónica desempeña un papel crucial en la regulación del transporte de humedad en todo el continente sudafricano (Sampaio et al., 2007; van der Ent et al., 2010; Arraut et al., 2012).

Muchos estudios han evaluado el mecanismo de transporte de humedad desde la selva amazónica hasta el sureste de Brasil mediante observaciones in situ y/o reanálisis (Arraut et al., 2012; Satyamurti et al., 2013, Ruv Lemes et al., 2020). 

Este transporte también se conoce como río aéreo. El régimen de precipitaciones en América del Sur está directamente correlacionado con el transporte de humedad desde el Amazonas durante el verano austral (durante febrero – DJF) (Gimeno et al., 2016; Penna et al., 2021; Wongchuig et al., 2023) y podría afectar a otras regiones remotas (Blamey et al., 2018).

Los mecanismos que son cruciales para este régimen son el Sistema de Altas Presiones del Atlántico Sur, la alta convección en el Océano Atlántico Tropical (AT), las inundaciones de bajo nivel y el Sistema de Altas Presiones de Bolivia (Fisch et al., 1998; Reboita et al. ., 2010; Llopart et al., 2018). Utilizando el reanálisis Arraut et al. (2012) y Penna et al. (2021) mostraron una correlación entre la humedad producida y reciclada en la cuenca del Amazonas y la humedad que ingresa al sureste, específicamente en el área de Sao Paulo. Ruv Lemes et al. (2020) calcularon una relación de 3 a 1 entre la humedad que proviene del bosque y la humedad que llega a los embalses del estado de Sao Paulo. 

Sin embargo, los estudios de modelización y observación han considerado el proceso de deforestación, el aumento del CO ₂ atmosférico y el calentamiento global actuando juntos. Sampaio et al. (2021) y Ruv Lemes et al. (2023) utilizando el mismo modelo (CPTEC-BAM) pero con diferentes enfoques mostraron un efecto de reducción en el balance de humedad en la cuenca del Amazonas debido al aumento de CO 2 _y la deforestación total de la selva amazónica. Ruv Lemes et al. identificó una reducción del 10% en el transporte de humedad sobresaliente en la parte sur del bosque. (2023).

El calentamiento global (forcing) tiene un impacto directo en la intensidad de estos cambios, por lo que nuestro estudio presenta diferencias con estudios previos que no consideraron el calentamiento global como modelo de forzamiento y el forzamiento de la temperatura de la superficie del mar (SST). CMIP6) (Nobre et al., 1991; Sampaio et al., 2007; Sampaio et al., 2021). 

Finalmente, todos los efectos de la atmósfera pueden conducir a un cambio completo en la cobertura del bioma en Sudáfrica (Sampaio et al., 2007; Lapola et al., 2009, Lapola et al., 2011). Desde la década de 1990, el proceso de saneamiento en la selva amazónica ha sido una posibilidad real (Nobre et al., 1991). Recientemente, Alves de Oliveira et al. (2021) y Requia et al. (2022) indican que el proceso de forestación puede empeorar con el calentamiento global y cuando hay un aumento en la deforestación esto puede cambiar a un proceso de desertificación.

Las evaluaciones en nuestro estudio se basan en el índice GWL para el Nivel de Calor Específico 2 (SWL2) (Moss et al., 2010), como se explica en la metodología (Sección 2). Nuestro principal objetivo es evaluar cómo la deforestación total de la región Panamazónica (todos los países con selva amazónica), el calentamiento global y el aumento de la concentración atmosférica de CO 2 pueden afectar el supuesto de transporte de humedad en el sureste de Brasil y su _impacto en la Cuenca del Plata. 

Muchos estudios detallan este mecanismo (Sampaio et al., 2007; Costa y Pires, 2010; Alves et al., 2017; Leite-Filho et al., 2019; Gomes et al., 2022; Segura et al., 2020; Swann et al., 2021; Sampaio et al., 2021; Wongchuig et al., 2023), nadie cuantifica las anomalías por las cuales estas fuerzas operan simultáneamente. 

Este estudio se centra en dos escenarios diferentes: (1) se preservó la forma natural de la selva amazónica y se incrementó la concentración atmosférica de CO ₂ según el escenario RCP8.5 y (2) la deforestación total del Amazonas combinada con RCP8 . 5 Escenario de emisiones de CO ₂ . Como resultado, nuestro estudio ampliará los hallazgos de estudios previos (Sampaio et al., 2021; Ruv Lemes et al., 2023) para relacionar la influencia de estas fuerzas en las cuencas de Amazonas y La Plata, utilizando una nueva metodología. que emplea SWL2. enfoque, TSM de CMIP6 y una evaluación potencial de la vegetación. Nuestra hipótesis es que la deforestación a gran escala en el Amazonas podría provocar un cambio completo en el régimen hidrológico del clima de Sudáfrica, debido a cambios en la intensidad y en las rutas de transporte de humedad.

Fragmentos de sección

Zona de estudio y coordenadas.

La Fig. 1 muestra las cuencas hidrográficas de Amazonas (AM) y La Plata (LP) delineadas por líneas negras gruesas. La Selva Amazónica (ZMA), que se utiliza para calcular el transporte de humedad, y las áreas de Sao Paulo (SP) se muestran con rectángulos rojos en la misma figura. Representan límites a partir de los cuales se calcula la cantidad de agua en las cuencas AM y LP. SP depende del régimen de transporte de humedad de la ZMA durante el verano austral, el cual ocurre a través de mecanismos fluviales aéreos y humedad superficial.

Resultados y discusión

Para cada escenario, el período de calefacción de 30 años se calculó como se muestra en la Tabla 1: 2026–2056 (BAM00-H6), 2024–2054 (BAM100-H6), 2028–2058 (BAM00-I6), 2026–2056 (BAM100 -I6), 2030–2060 (CESM00-H6), 2029–2059 (CESM100-H6), 2037–2067 (CESM00-I6) y 2036–2066 (CESM100-I6). En general, los modelos atmosféricos son más sensibles a los parámetros de TSM que a los cambios en la cobertura del suelo en términos de clima global (el LUCC está en una escala subcuádrica, excepto la escala amazónica). Usando criterios SWL2, Fig. 3

Consideraciones finales

Aquí se evaluó el impacto del calentamiento global (aplicación SWL2) combinado con la deforestación del Amazonas en el clima local y regional. Las condiciones CMIP6 SST, como IPSL-C6MA-LR y HadGEM3-GC31-LL, se utilizarán como fuerza para los modelos BAM y CESM. El análisis incluyó: temperatura de la superficie, precipitación, ET, flujo de humedad integrado verticalmente (superficie hasta 500 hPa), celda de Hadley, flujos de calor superficiales turbulentos, parámetros fisiológicos y evaluaciones CAPE.

La deforestación

Declaración de contribución de CRediT

Murilo Ruv Lemes: Conceptualización, Metodología, Software, Validación, Análisis formal, Investigación, Curación de datos, Escritura – borrador original, Visualización. Gilvan Sampaio: Conceptualización, Metodología, Validación, Análisis formal, Recursos, Investigación, Escritura – borrador original, Visualización, Supervisión, Administración de proyectos, Adquisición de fondos. Luis García-Carreras: Conceptualización, Metodología, Validación, Análisis formal, Recursos, Investigación, Escritura – borrador original,

Declaración de intereses opuestos

Los autores declaran que no tienen intereses económicos en la competencia ni relaciones personales conocidas que puedan haber influido en el trabajo presentado en este artículo.