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Tipo: Artigo Cientifico
Título: Modelling forest regeneration for performance-oriented riparian buffer strips
Autor(es): Richit, Luiz Augusto
Primeiro Orientador: Grzybowski, Jose Mario Vicensi
Primeiro coorientador: Silva, Roberto Valmir da
Resumo: As zonas ripárias (ZPs) desempenham um papel importante na conservação dos corpos d’água. No entanto, até o momento, a crescente degradação da vegetação ripária é uma preocupação importante devido ao risco inerente que representa para a qualidade e a quantidade de água potável. Por sua vez, a regeneração florestal é conhecida por ser um processo que evolui em uma escala de tempo de anos, de modo que a regeneração de uma área florestal após uma perturbação pode demorar várias décadas. Neste contexto, a exploração de modelos de crescimento vegetal pode contribuir para a compreensão e reconhecimento de diversos aspectos desse fenômeno. Além disso, do ponto de vista dos projetos de conservação, a aplicação de modelos permite a avaliação de diferentes cenários futuros resultantes da aplicação de diferentes práticas de gestão, permitindo antecipar os prováveis resultados do processo de gerenciamento. Neste trabalho, estudamos a aplicação do modelo Logístico-Difusivo de crescimento (modelo LDC) ao problema da regeneração florestal. Concentramo-nos nas vegetações pertencentes a áreas de preservação permanente, como as ZPs. A principal contribuição deste estudo é propor e ilustrar uma metodologia minuciosa aplicável como ferramenta auxiliar de avaliação e design para projetos de conservação. O estudo é desenvolvido em duas etapas. Baseamo-nos em resultados recentes que estudam o desempenho das zonas ripárias na remoção de nitrogênio em bacias agrícolas em que foi aplicado um conjunto de Redes Neurais Artificiais (RNAs) para avaliar a largura das faixas ripárias necessária para realizar a filtragem de 90% Nitrogênio residual. Tendo isso como base, calibramos e validamos os parâmetros do modelo logístico-difusivo de crescimento florestal para estimar a evolução da regeneração em zonas ripárias, considerando as larguras obtidas pelas RNAs. Implementamos a solução em GPGPU (General Purpose Graphics Processing Unit) e, em seguida, simulamos o crescimento para além de quarenta anos para verificar o efeito provável da conservação sobre as zonas ripárias na bacia hidrográfica. Os resultados da calibração e validação mostram que o modelo logístico-difusivo de crescimento fornece uma descrição temporal e espacial bastante precisa da regeneração florestal. A aplicação do modelo para o estudo de caso da bacia hidrográfica do rio Ligeiro, no Brasil, mostra que o modelo pode fornecer informações valiosas para a tomada de decisões no contexto da conservação e gestão ambiental.
Abstract/Resumen: Riparian buffer strips (RBS) play an important role in the conservation of water bodies. Yet to date the increasing degradation of riparian vegetation is a major concern due to the inherent risk it poses to quality and quantity of drinkable water. In turn, forest regeneration is known to be a process that evolves in a time-scale of years, such that the regeneration of a forested area after a perturbation can take several decades. In this context, the exploration of models of vegetation growth can contribute to the understanding and acknowledgement of diverse aspects of such phenoma. Further, from the standpoint of conservation projects, the application of models allows the assessment of different future scenarios resulting from the application of different management practices, thus allowing anticipating the likely outcomes of the management process. In this paper, we study the application of the diffusive-logistic model (DLG model) to the problem of forest regeneration. We concentrate in vegetation belonging to permanent preservation areas, such as RBS. The main contribution of this study is to propose and illustrate a thorough methodology applicable as auxiliary assessment and design tool for conservation projects. The study is developed in two steps. We build upon recent results that study on the performance of riparian buffer strips in the removal of nitrogen in agricultural catchments in which an Artificial Neural Network Ensemble (ANNE) was applied to evaluate the riparian buffer strip width needed to accomplish filtering of 90% of the residual nitrogen. On this basis, we calibrate and validate the parameters of the diffusive-logistic model of forest growth to estimate the evolution of regeneration in riparian buffer strips, considering the buffer widths obtained by the ANNE. We implement the solution in GPGPU (General Purpose Graphics Processing Unit) and then simulate for forty years ahead to verify the likely effect of conservation upon the riparian buffer strips in the watershed. The results of calibration and validation show that the diffusive-logistic model provides a rather accurate temporal and spatial account of forest regeneration. The application of the model to a case study of the Ligeiro River watershed, Brazil, shows that the model can provide valuable insights for decision-making in the context of environmental conservation and management.
Palavras-chave: Zonas ripárias
Remoção de nitrogênio
Redes Neurais Artificiais
Modelo logístico-difusivo de crescimento
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal da Fronteira Sul
Sigla da Instituição: UFFS
Faculdade, Instituto ou Departamento: Campus Erechim
Tipo de Acesso: Acesso Restrito
URI: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/1941
Data do documento: 13-Jul-2017
Aparece nas coleções:Engenharia Ambiental

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