IBIS-2

IBIS-2 é um simulador computadorizado dos ecossistemas terrestres da Terra. É a segunda versão do modelo de superfície terrestre Integrated Biosphere Simulator (IBIS) que inclui importantes melhorias ao modelo protótipo desenvolvido por Foley et al. [1996].

Desenvolvido por cientistas no SAGE (Center for Sustainability and the Global Environment), o IBIS foi projetado para ligar explicitamente processos de superfície terrestre e hidrológicos, ciclos biogeoquímicos terrestres, e dinâmica da vegetação em um único framework fisicamente consistente [Kucharik et al. 2000]. O modelo considera mudanças transientes na composição e estrutura da vegetação em resposta a mudanças no meio ambiente e é, portanto, classificado como um Modelo de Vegetação Global Dinâmica (DGVM, do inglês Dynamic Global Vegetation Model) [Steffeen et al. 1992; Walker, 1994; W. Cramer et al., Dynamic responses of global terrestrial vegetation changes in CO2 and climate, submitted to Global Change Biology, 1999]. Esta nova versão do IBIS possui representações aperfeiçoadas da física da superfície, fisiologia das plantas, fenologia do dossel, diferenças de tipos funcionais de plantas (PFTs, do inglês Plant Functional Type), e alocação de carbono. Além do mais, o IBIS-2inclui um novo sub-modelo de biogeoquímica do subsolo, que é acoplado a produção de detritos. Todos os processos são organizados em um framework hierárquico, e operam em diferentes intervalos de tempo, variando de 60 minutos a 1 ano. Tal abordagem permite o acoplamento explícito entre processos ecológicos, biofísicos e fisiológicos ocorrendo em diferentes escalas de tempo.

Estrutura do IBIS

O módulo de superfície terrestre é baseado no pacote de modelo de transferência de superfície terrestre (LSX) de Thompson and Pollard [1995a,b], e simula o balanço de energia, água, carbono e momentum do sistema solo-vegetação-atmosfera. O modelo representa dois dosséis (e.g árvores versus arbustos e gramíneas), oito camadas de solo e três camadas de neve (quando necessário).

O esquema de transferência radiativa solar do IBIS-2 foi simplificado em comparação com o LSX e o IBIS-1; frações ensolaradas e sombreadas dos dosséis não são mais tratadas separadamente. O modelo agora segue a abordagem de Sellers et al. [1986] e Bonan [1995]. Radiação infravermelha é simulada como se cada camada de vegetação fosse um plano semi-transparente; a emissividade do dossel depende da densidade da folhagem.

Outra diferença entre o IBIS-2 e o IBIS-1 e LSX é que o IBIS-2 usa uma função linear empírica da velocidade do vento para estimar transferências turbulentas entre a superfície do solo e o dossel inferior. O IBIS-1 e o LSX usam um perfil do vento logarítimico.

A evapotranspiração total da superfície terrestre é tratada como a soma de três fluxos de vapor d água: evaporação da superfície do solo, evaporação da água interceptada pelos dosséis da vegetação e transpiração do dossel.

O IBIS simula as variações de calor e umidade no solo. As oito camadas de solo são descritas em termos de temperatura do solo, volume de água e quantidade de gelo [Pollard and Thompson, 1995; Foley et al. 1996]. Todos os processos ocorrendo no solo são influenciados pela textura do solo e quantidade de matéria orgânica nele.

Uma diferença dos processos fisiológicos da versão anterior do modelo é que o IBIS-1 calcula a capacidade de Rubisco máxima (Vm) otimizando a assimilação líquida de carbono pela folha [Haxeltine and Prentice, 1996]. IBIS-2 determina valores constantes de Vm para os tipos funcionais de plantas.

Biogeoquímica do solo

Na versão origina do IBIS [Foley et al. 1996] não havia um modelo de biogeoquímica de subsolo para o fluxo completo de carbono entre a vegetação, detritos e reservatórios e matéria orgânica no solo. O IBIS-2 inclui um novo módulo de biogeoquímica do solo [Kucharik et al., submitted manuscript, 1999].

Bibliografia

Kucharik, C. J., J. A. Foley, C. Delire, V. A. Fisher, M. T. Coe, J. D. Lenters, C. Young-Molling, N. Ramankutty, J. M. Norman, S. T. Gower, Testing the performance of a Dynamic Global Ecosystem Model: Water balance, carbon balance, and vegetation structure, Global Biogeochem. Cycles, 14(3), 795-826, 10.1029/1999GB001138, 2000. http://www.agu.org/pubs/crossref/2000/1999GB001138.shtml

Foley, Jonathan A.; Prentice, I. Colin; Ramankutty, Navin; Levis, Samuel; Pollard, David; Sitch, Steven; Haxeltine, Alex, An integrated biosphere model of land surface processes, terrestrial carbon balance, and vegetation dynamics Global Biogeochemical Cycles, Volume 10, Issue 4, p. 603-628. http://adsabs.harvard.edu/abs/1996GBioC..10..603F

Integrated Biosphere Simulator Model (IBIS), Version 2.5. https://web.archive.org/web/20070821062540/http://www.daac.ornl.gov/MODELS/guides/IBIS_Guide.html

IBIS (Integrated BIosphere Simulator). https://web.archive.org/web/20070612005352/http://www.sage.wisc.edu/download/IBIS/ibis.html