Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/6761
Tipo: Tese
Título: "MODELAGEM PREDITIVA, AVALIAÇÃO E VALORAÇÃO DE SERVIÇOS ECOSSISTÊMICOS DE ESTOQUE E SEQUESTRO DE CARBONO NA BACIA HIDROGRÁFICA DO CÓRREGO BEBEDOURO, MATO GROSSO DO SUL, BRASIL.
Autor(es): Bruna Dienifer Souza Sampaio
Primeiro orientador: Vitor Matheus Bacani
Resumo: Os serviços ecossistêmicos (SE) são definidos como sendo todos os benefícios diretos e indiretos que a população humana obtém da natureza. O sistema econômico é fortemente dependente do fluxo de bens e serviços, que com a crescente demanda aumenta a pressão sobre os recursos naturais, afetando a capacidade dinâmica dos ecossistemas em oferecer os serviços ecossistêmicos. As transformações no uso e cobertura da terra através dos processos de conversão da vegetação nativa em área de produção agrícola, intensificam a exploração dos recursos naturais – os principais motores da degradação ambiental, de modo que alteram o fluxo dos serviços ecossistêmicos. O bioma Cerrado é considerado como hotspot em biodiversidade, serve como um reservatório ou “esponja”, que distribui água para os demais biomas, além de ser berço de nascentes de algumas das maiores bacias da América do Sul. O Cerrado proporciona serviços ecossistêmicos abrangentes como: fornecimento de água por meio do escoamento superficial, recarga de água subterrânea e fluxos atmosféricos de vapor de água; armazenamento de grande quantidade de carbono em suas florestas, especialmente nas raízes profundas das árvores; alta biodiversidade de modo a oferecer recursos para o sustento da vida de agricultores familiares. O Estado de Mato Grosso do Sul se destaca na política de expansão de áreas agrícolas, com uma produção diversificada no agronegócio/agroindústria, fornecedora de produtos como a cana-de-açúcar, milho, minério de ferro, gado/carne, soja e com ênfase na produção de papel e celulose, que por sua vez tem intensificado o processo de transformação na paisagem. O bioma Cerrado está sendo ameaçado devido às atividades antrópicas, com destaque para a pecuária, silvicultura e a redução da vegetação nativa. Os fragmentos de vegetação de Cerrado constituem sumidouros de carbono e possuem um papel importante para a mitigação das mudanças climáticas. Isso ocorre porque, após ser retirado da atmosfera, o carbono se acumula nas plantas e no solo. Porém, a conversão da formação savânica-florestal para outros tipos de uso e cobertura pode liberar grandes quantidades de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera. Assim, as transformações no uso e cobertura da terra são fatores importantes que afetam a prestação de serviços ecossistêmicos. A quantificação, mapeamento e avaliação desses serviços desempenham um papel essencial nas estratégias voltadas para a conservação ambiental. O objetivo geral desta tese foi estimar os serviços ecossistêmicos resultantes do estoque e sequestro de carbono em cenários de tendência de mudanças atuais e conservacionista na bacia hidrográfica do Córrego Bebedouro (MS), localizada entre os municípios de Três Lagoas e Selvíria (MS), onde se encontra a indústria motriz da produção de papel e celulose. A metodologia consistiu na utilização do sensoriamento remoto e técnicas de geoprocessamento, por meio do processamento digital das imagens dos sensores Landsat 5/TM e Landsat 8/ OLI e utilização da plataforma Google Earth Engine (GEE) em linguagem JavaScript, utilizando algoritmo classificador baseado em árvore de decisão Random Forest (RF). Foram analisadas as mudanças espaço-temporais (1984, 2004, 2009, 2015 e 2021) no uso e cobertura da terra, e a modelagem preditiva para estimar o sequestro de carbono em 2033 e 2051 em diferentes cenários. Foram definidas as seguintes classes: água, vegetação aluvial, formação savânica-florestal, pastagem, silvicultura e áreas construídas. Realizou-se a classificação supervisionada e identificação das principais mudanças para o uso e cobertura da terra ocorridas durante a análise temporal. Para validação da classificação utilizou-se o software ENVI e estimou-se a exatidão global e o índice Kappa, além do software ArcGIS para edição e quantificação da classificação. Os dados foram correlacionados por meio da tabulação cruzada e do cálculo de áreas. Os resultados demonstram que o algoritmo RF foi um classificador satisfatório com índice Kappa variando de 0,88 (1984) à 0,96 (2021). Houve mudanças no uso e cobertura da terra, primeiramente com a substituição da formação savânica-florestal (vegetação de Cerrado) para pastagem e fragmentações de áreas de Cerrado. Posteriormente, ocorreu a substituição de áreas de pastagens pelo cultivo de eucalipto, sendo estas áreas destinadas em sua grande maioria a produção de celulose. A projeção histórica para o cenário CMA, aponta que 35% da área (2033) e aproximadamente 38% (2051) da área da bacia hidrográfica será de silvicultura. Entretanto para o cenário conservacionista (PF) aponta um crescimento percentual de área na classe vegetação aluvial de 10,2% (2021) para 11,52% (2033) e 11,86% (2051). Conclui-se que no cenário conservacionista a valoração de serviços ecossistêmicos possui o dobro de sequestro de carbono, e consequentemente, de ganhos em relação ao valor presente líquido de C quando comparado com o cenário de tendência atual.
Abstract: Ecosystem services (ES) are defined as all the direct and indirect benefits that the human population obtains from nature. The economic system is heavily dependent on the flow of goods and services, which, with growing demand, increases pressure on natural resources, affecting the dynamic capacity of ecosystems to offer ecosystem services. Transformations in land use and coverage through the processes of converting native vegetation into agricultural production areas, intensify the exploitation of natural resources – the main drivers of environmental degradation, in a way that alters the flow of ecosystem services. The Cerrado biome is considered a biodiversity hotspot, it serves as a reservoir or “sponge”, which distributes water to other biomes, in addition to being the birthplace of springs in some of the largest basins in South America. The Cerrado provides comprehensive ecosystem services such as: water supply through surface runoff, groundwater recharge and atmospheric water vapor fluxes; storing large amounts of carbon in its forests, especially in the deep roots of trees; high biodiversity in order to offer resources to sustain the lives of family farmers. The State of Mato Grosso do Sul stands out in the policy of expanding agricultural areas, with a diversified production in agribusiness/agroindustry, supplying products such as sugar cane, corn, iron ore, cattle/meat, soybeans and emphasis on the production of paper and cellulose, which in turn has intensified the process of transformation in the landscape. The Cerrado biome is being threatened due to human activities, with emphasis on livestock, forestry and the reduction of native vegetation. Cerrado vegetation fragments constitute carbon sinks and play an important role in mitigating climate change. This occurs because, after being removed from the atmosphere, carbon accumulates in plants and soil. However, the conversion of savanna-forest formation to other types of use and coverage can release large amounts of carbon dioxide (CO2) into the atmosphere. Thus, transformations in land use and cover are important factors that affect the provision of ecosystem services. The quantification, mapping and evaluation of these services play an essential role in strategies aimed at environmental conservation. The general objective of this thesis was to estimate the ecosystem services resulting from carbon stock and sequestration in current and conservationist change trend scenarios in the Córrego Bebedouro (MS) watershed, located between the municipalities of Três Lagoas and Selvíria (MS), where is the driving industry for the production of paper and cellulose. The methodology consisted of using remote sensing and geoprocessing techniques, through digital processing of images from Landsat 5/TM and Landsat 8/OLI sensors and use of the Google Earth Engine (GEE) platform in JavaScript language, using a classifier algorithm based on Random Forest (RF) decision tree. Spatio-temporal changes (1984, 2004, 2009, 2015 and 2021) in land use and cover were analyzed, and predictive modeling was used to estimate carbon sequestration in 2033 and 2051 in different scenarios. The following classes were defined: water, alluvial vegetation, savanna-forest formation, pasture, forestry and built areas. Supervised classification and identification of the main changes to land use and cover that occurred during the temporal analysis were carried out. To validate the classification, the ENVI software was used and the global accuracy and Kappa index were estimated, in addition to the ArcGIS software for editing and quantifying the classification. The data were correlated through cross-tabulation and area calculations. The results demonstrate that the RF algorithm was a satisfactory classifier with a Kappa index ranging from 0.88 (1984) to 0.96 (2021). There were changes in land use and coverage, primarily with the replacement of savanna-forest formation (Cerrado vegetation) for pasture and fragmentation of Cerrado areas. Subsequently, pasture areas were replaced by eucalyptus cultivation, with the vast majority of these areas destined for cellulose production. The historical projection for the BAU scenario indicates that 35% of the area (2033) and approximately 38% (2051) of the river basin area will be forestry. However, for the conservation scenario (PF), it points to a percentage increase in area in the alluvial vegetation class from 10.2% (2021) to 11.52% (2033) and 11.86% (2051). It is concluded that in the conservationist scenario the valuation of ecosystem services has twice the carbon sequestration, and consequently, gains in relation to the net present value of C when compared to the current trend scenario.
Palavras-chave: Sensoriamento remoto. Serviços ecossistêmicos. Sequestro de carbono. Google Earth Engine. InVEST. Valoração ambiental. Córrego Bebedouro. Mato Grosso do Sul. Brasil.
País: Brasil
Editor: Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Sigla da Instituição: UFMS
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/6761
Data do documento: 2023
Aparece nas coleções:Programa de Pós-graduação em Geografia (Campus de Três Lagoas)

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