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Desafios para a modelagem de mudanças terrestres
Sérgio Souza Costa
Universidade Presidente Antônio Carlos (2008)
Mudanças Globais e as Ações Humanas
Efeitos das Mudanças Globais
Sistema terrestre Um Sistema de Sistemas
Sistema terrestre Um Sistema de Sistemas
Mudanças terrestres
Mudanças terrestres
Fonte: Carlos Nobre (INPE)
Amazônia e as Mudanças Globais Devido ao desflorestamento da Amazônia o Brasil é o quarto emissor mundial de CO2.
Amazônia e as Questões sociais
Amazônia e as Questões sociais
Como prever o efeito de uma determinada ação nas mudanças terrestres?
Modelagem de sistemas terrestres
Criando representações computacionais (e modelos) das mudanças terrestres
Roteiro
n Modelagem terrestre e o INPE
n Breve evolução da geoinformática
n Modelagem de mudanças terrestre
n Desafio a modelagem de mudanças
Clima e tempo Engenharia e Tecnologia Espaciais
Observação da Terra Ciências Espaciais e Atmosféricas
Missões do INPE
Clima e tempo Engenharia e Tecnologia Espaciais
Observação da Terra Ciências Espaciais e Atmosféricas
Missões do INPE
Compreender melhor o “espaço dos homens”
Observação da terra
A epidemia de
cólera em Londres,
século XIX, Doutor
John Snow 1854
Fonte: Barcellos,C.;2001
Observação da terra Por que estudar o espaço ?
Dr. John Snow London, 1854
doenças
Agricultura Meio ambiente
Energia
Observação da terra Foco nos serviços espaciais
Sensoriamento remoto Geoinformática
Observação da terra Divisões da observação da terra
Geoinformática
“Geoinformática é o conjunto de técnicas e de
conceitos sobre representação computacional do
espaço” (Câmara,2005)
Cartografia
Computação
Estatística
Geografia
SIG
1. Mapear e gerenciar (SIG)
2. Análise espacial
3. Modelar e prever
Geoinformática
Desáfios da geoinformática
1. Mapear e gerenciar (SIG)
2. Análise espacial
3. Modelar e prever
Geoinformática
Desáfios da geoinformática
Desáfios da geoinformática
Mapear e gerenciar Mundo Real VS Representação computacional
¨ Estrutura de dados
¨ Escala e resolução (incerteza)
¨ Projeção, tela e mundo real
¨ Vizualização
Armazenamento
¨ Formato de arquivos
¨ Banco de dados
¨ Interoperabilidade
elevação
rios
divisão política
Desáfios da geoinformática
Análise espacial Entender as relações das
variáveis socio-economicas e
biofisicas com a configuração
espacial.
¨ Kernel, estimadores …
¨ Geoestatisticas, regressões …
¨ Linguagens, algebras de mapa
Limite atual e Desáfios da geoinformática
Limite Atual: Mapear e manipular o passado
Desáfio: Modelar o Futuro
Mudanças terrestres: Perda de Floresta
Fonte: http://mapas.sosma.org.br/
Mata atlântica em 2005 - Congonhas – MG
Mudanças terrestres: Perda de Floresta
Fonte: http://mapas.sosma.org.br/
Mata atlântica em 2005 - Congonhas – MG
Mudanças terrestres: Perda de Floresta
Fonte: http://mapas.sosma.org.br/
Mata atlântica em 2005 - Congonhas – MG
Mudanças terrestres: Perda de Floresta Mata atlântica em 2005 - Congonhas – MG
Mudanças terrestres: Perda de Floresta Mata atlântica em 2020 ? - Congonhas – MG
n Extrapolar tendências
¨ Comparar com o que ocorreu com a instalação da Açominas na
década de 80.
n Construir cenários
¨ Levar em conta o contexto socioeconômico atual.
Mudanças terrestres: Perda de Floresta Mata atlântica em 2020 ? - Congonhas – MG
tp - 20 tp - 10 tp
calibrar calibrar tp + 10
Previsto
Modelagem terrestre
Fonte: Cláudia Almeida
Ferramentas atuais DINAMICA EGO - UFMG
http://www.csr.ufmg.br/dinamica/
Ferramentas atuais TERRAME- UFOP/INPE
Eclipse & LUA plugin• model description• model highlight syntax
TerraView• data acquisition• data visualization• data management• data analysis
TerraLibdatabase
data
Model source code
MODEL DATA
mod
el
• model syntax semantic checking• model execution
TerraME INTERPRETER
LUA interpreter
TerraME framework
TerraME/LUA interface
model da
ta
http://www.terralab.ufop.br/dokuwiki/doku.php
n Componentes ¨ conjunto de células georeferenciadas ¨ identificador único ¨ vários atributos por células ¨ matriz genérica de proximidade - GPM
Ferramentas atuais TERRAME- UFOP/INPE
O Brasil “Visto do Espaço” 2000
Serra do Espinhaço
Minas Gerais “Visto do Espaço”
2000
Pico do Itacolomi do Itambé
Serra do Lobo
Pico do Itacolomi do Itambé
Serra do Lobo
chuva chuva chuva
Pico do Itacolomi do Itambé Serra do Lobo
Sentido da Foto
Pico do Itacolomi do Itambé
Serra do Lobo
Resultado Simulação
Como modelar as mudanças terrestres
Quais teorias e desafios
Desafio 1:Como as pessoas usam o espaço?
Madereiros
Competindo pelo espaço
Agricultura
Colonos Pecuaristas
Source: Dan Nepstad (Woods Hole)
Paradigmas: Relógios, Nuvens ou Formigas
Paradigma newtoniano Causa e efeito (deterministico)
Modelos estocásticos Sistemas caóticos
Modelos emergentes Sistemas complexos
Paradigmas: Relógios, Nuvens ou Formigas
Paradigma newtoniano Causa e efeito (deterministico)
Modelos estocásticos Sistemas caóticos
Modelos emergentes Sistemas complexos
Logístico de Difusão
Estatísticos Regressão
Baseado em agentes
Paradigmas: Relógios, Nuvens ou Formigas
Paradigma newtoniano Causa e efeito (deterministico)
Modelos estocásticos Sistemas caóticos
Modelos emergentes Sistemas complexos
Logístico de Difusão
Estatísticos Regressão
Baseado em agentes
Desafio 2: Integrar as dimensões espaciais e sociais Acoplamento de modelos
Atmospheric Physics/Dynamics
Tropospheric Chemistry
Global Moisture
Ocean Dynamics
MarineBiogeochemistry
Terrestrial Ecosystems
Terrestrial Energy/Moisture
Climate Change
Pollutants
CO2
CO2
Soil
Land Use
Physical Climate System
Biogeochemical Cycles
Human Activities
(from Earth System Science: An Overview, NASA, 1988)
Feedbacks e Escala
Decisão do produtor
Preço do produto
regional
local
Processos locais e regionais Fatores e efeitos
Organização espacial e social
Por que é tão difícil modelar as mudanças?
Fonte: John Barrow (after David Ruelle)
Complexity of the phenomenon
Unc
erta
inty
on
basi
c eq
uati
ons
Solar System Dynamics Meteorology
Chemical Reactions
Hydrological Models
Particle Physics
Quantum Gravity
Living Systems
Global Change
Social and Economic Systems
http://lucc.ess.inpe.br/doku.php
Obrigado