Ecosystem services of thermoregulation in areas of the Atlantic Forest and Cerrado

As florestas tropicais desempenham um papel importante na regulação climática por sua característica funcional mais eficiente de absorver energia radiativa e transformá-la em umidade do ar superficial, que reduz a produção de calor sensível e promove resfriamento diurno. Neste sentido a antropização das áreas de vegetação nativa é uma das principais causas de modificação do clima em escalas local e regional. Esta tese visa quantificar os padrões de temperatura em áreas de coberturas florestais e nas áreas antropizadas de entornos para subsidiar informações ao entendimento dos serviços ecossistêmicos de regulação térmica. Foram utilizadas medidas da temperatura do ar com estação meteorológica em áreas de cerrado, cana-de-açúcar, eucalipto na região de Ribeirão Preto, SP e de áreas com pastagem e floresta na região da Serra do Mar na região de São Luiz do Paraitinga, SP, com dados obtidos parcialmente no intervalo de 2005 a 2018. Foram calculadas a temperatura de superfície (LST) e a temperatura aerodinâmica por meio de imagens de satélite de alta resolução e do modelo de balanço de energia por sensoriamento remoto SEBAL. Mostrou-se que a temperatura do ar máxima diurna foi maior em 1 ºC e a mínima foi menor em 3 °C sobre as áreas de cana-de-açúcar em relação ao cerrado. Para área de eucalipto, a temperatura máxima diurna foi de 1,2 °C menor e nas mínimas de 0,5°C em comparação com o cerrado. As áreas de pastagem foram mais quentes que as áreas de floresta de Mata Atlântica em 5 ºC na máxima diária e 1 ºC na mínima noturna. Os padrões da temperatura de superfície e aerodinâmica calculadas mostraram regimes semelhantes de aquecimento/resfriamento, mas com valores numéricos diferentes. A estimativa da LST na região de Mata Atlântica mostrou significativa dependência da topografia, que controlou o regime térmico médio entre 1 a 2 ºC devido ao aspecto do terreno e 2 a 4 ºC devido à altitude. A LST corrigida pela topografia mostrou uma relação de dependência com o grau de antropização florestal de Mata Atlântica. A taxa deaquecimento foi aproximadamente linear, em que cada 25 % de incremento de antropizada resultou em 1ºC de aquecimento da superfície. Nesta projeção média, o aquecimento máximo ocorre no caso de antropização total de 4ºC. A avaliação do regime térmico de superfície com modelos de balanço de energia por sensoriamento remoto, em conjunto com dados medidos de campo por estações meteorológicas adequadas, mostrou significativos indicadores dos padrões de funcionalidade climática em diferentes usos da terra na região de Cerrado e Mata Atlântica do estado de SP, que por sua vez estabelecem subsídios quantificadores ao levantamento dos serviços ecossistêmicos florestais de regulação térmica.Tropical forests play an important role in climate regulation due to their functional feature of being more efficient in absorbing radiation and turning it in surface air humidity, that reduces sensible heat production and promotes diurnal cooling. In this sense, the anthropization of native vegetation areas is one of the main causes of climate modification in local and regional scales. This thesis aims to quantify the temperature patterns on areas of forest cover and on anthropized areas in the surroundings, using both field weather data and satellite data, in order to subsidize information for the understanding of ecosystem services in thermal regulation. We used air temperature measurements from weather stations over areas of cerrado, sugar-cane and eucalyptus in Ribeirão Preto-SP region, and over areas of pasture and forest in the Serra do Mar region, next to São Luiz do Paraitinga-SP, with data obtained from 2005 to 2018. Land surface temperature (LST) and aerodynamic temperature were calculated using high resolution satellite images and the energy budget model by remote sensing, SEBAL. It was shown that the diurnal maximum and minimum air temperatures were 1ºC larger and 3°C smaller, respectively, over sugar-cane areas in comparison to cerrado. For eucalyptus areas, the diurnal maximum and minimum temperatures were 1,2°C and 0,5°C smaller, respectively, in comparison to cerrado. Pasture areas were 5ºC and 1ºC warmer than Atlantic forest areas in the daily maximum and minimum, respectively. The calculated LST and aerodynamic temperature patterns presented similar regimes of heating/cooling, but different numeric values. The estimated LST in Atlantic forest region showed significant dependence on topography, which controlled the mean thermal regime between 1 to 2ºC due to the aspect, and 2 to 4 ºC due to altitude. The LST corrected from topography was dependent on the level of anthropization of Atlantic forest, with an approximately linear heating rate, so that each 25% of increment in the anthropization area resulted in 1ºC of surface heating. In this mean projection, the maximum heating is 4ºC and happens in the case of total anthropization. The evaluation of the surface thermal regime using energy budget models via remote sensing, along with field data provided by appropriate weather stations, showed significant indicators of the climate functionality patterns in different land uses in cerrado and Atlantic forest regions, which in turn establish quantifying subsidies to the ecosystem services of forests in regulating temperature