NASA-CASA Project
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Guías Informativas Para el Conjunto de Datos
Objetivo de las Guías Informativas Para el Conjunto de Datos CQUEST
Para cada uno de los conjuntos de datos presentados en la aplicación CQUEST, se ofrecen las siguientes Guías de Información para describir las características del conjunto de datos, los usos (potenciales) del conjunto de datos para la gestión del carbono, enlaces a los conjuntos de datos complementarios, además de referencias y créditos para los conjuntos de datos.
Antecedentes de CQUEST
Prediction of North American Carbon La gestión de carbono en los bosques y las tierras agrícolas de los Estados Unidos es responsabilidad de varios organismos federales (incluyendo el Departamento de Agricultura de EE.UU. y el Departamento del Interior . USDA y DOI respectivamente, por sus siglas en inglés), que, junto con el Departamento de Energía (DOE, por sus siglas en inglés), tienen numerosos programas para recopilar datos de seguimiento sobre la captura de carbono a nivel local y nacional.
La aplicación CQUEST de NASA Ames proporciona apoyo a estas agencias federales y a sus colaboradores para la cuantificación de las reducciones de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Importantes brechas informativas en el inventario nacional de captación de carbono pueden ser resultas por los conjuntos de datos presentados en la aplicación CQUEST, cada uno de los cuales combina tecnologías de teledetección de la NASA, modelos de los procesos de los ecosistemas, y mediciones sobre el terreno para caracterizar los impactos de la gestión de tierras en el ciclo del carbono.
Existe una alternativa al enfoque de inventario para estimar los flujos anuales de carbono … A través del uso de modelos de los efectos de ciertas prácticas forestales en los flujos de carbono hacia y desde los sumideros forestales de carbono. -- Fuente: Directrices Generales para el Programa Voluntario de Reporte de Gases de Efecto Invernadero, 1994, Vol. II Sector Forestal
 
Predicciones de Líneas de Base del Modelo de Carbono
Las plantas verdes eliminan (capturan o secuestran) carbono de la atmósfera a través de la fotosíntesis, extrayendo dióxido de carbono del aire, y utilizando el carbono para generar biomasa en forma de raíces, tallos y follaje. -- Fuente: Reporte Voluntario de los Gases de Efecto Invernadero, 2002, Informe número DOE/EIA-0608.
Características del Conjunto de Datos
Las "líneas de base" representan el valor de referencia contra el cual se miden los cambios en las emisiones o remociones de GEI. El modelo de NASA-CASA puede predecir el almacenamiento de carbono en los principales grupos de referencia de cuatro 'estratos' diferentes en cualquier ecosistema terrestre. Estos estratos son carbono de hojas vivas, carbono de maderas de árboles y arbustos, carbono de maderas muertas y carbono del suelo mineral superficial. Las definiciones de los grupos de línea de base en este conjunto de datos CQUEST son las siguientes (todas en unidades de g C m-2):
“Carbono de Hojas Vivas” es el carbono almacenado en los tejidos foliares vivos (verdes) al final de la temporada anual de crecimiento vegetal.
“Potencial de Carbono de Maderas Vivas ” es el carbono almacenado en tejidos leñosos vivos. (Estimaciones potenciales están pendientes de correcciones relacionadas a la edad de las masas forestales)
“Carbono de Maderas Muertas y Hojarasca” es el carbono almacenado en depósitos de detritus de madera muerta en la superficie del suelo.
Baseline Carbon Model Predictions
“Carbono del Suelo Mineral Superficial” es el carbono almacenado en las capas minerales del suelo a una profundidad aproximada de 30 cm. (Las cantidades de carbono del suelo superficial que han sido predichas no incluyen las reservas de carbono del suelo medidos en capas más profundas de 30 cm., ni el carbono del suelo que tiene un tiempo promedio de residencia de más de aproximadamente 25 años en la fracción mineral del suelo).
Usos del Conjunto de Datos
En las etapas preliminares de un proyecto de reducción de emisiones, los usuarios generalmente necesitan determinar si las actividades planificadas para el proyecto resultarán en una reducción neta de las emisiones de GEI y, de ser así, cuantificar las tasas de reducción por unidad de tiempo. Se pueden lograr reducciones ya sea evitando emisiones, o incrementando la captación neta de carbono en los suelos de línea de base y en las reservas de biomasa leñosa. Los informes requerirán la cuantificación de los niveles y flujos de carbono correspondientes a un año de referencia y a los futuros años proyectados para la vida útil del proyecto.
Este conjunto de datos de CQUEST de líneas de referencia para los ecosistemas de los EE.UU. puede ser utilizado para definir los niveles iniciales de carbono en el área del proyecto, incluso en casos tan complejos como los de programas regionales de gestión. El conjunto de datos permite la estratificación del área del proyecto en línea de base y contribuciones de escenarios futuros. Los usuarios pueden calcular el almacenamiento neto de carbono durante los años de vida del proyecto, restando el tamaño de las reservas en los escenarios, del tamaño del grupo de referencia para cada estrato principal del ecosistema. Líneas de base regionales pueden ser estimadas y utilizadas como una restricción en las líneas de base para los proyectos de menor escala en la región. (Fuente: Informe especial del IPCC sobre el Uso de Tierras, Cambios en el Uso de Tierras y Silvicultura, 2000)
Un bosque de reciente creación captará carbono en los árboles a una velocidad baja al principio, y luego pasará a un período de captura de carbono relativamente rápido. La absorción de carbono típicamente disminuye a medida que el crecimiento se equilibra con la mortalidad en el bosque viejo. Las medidas de los flujos de carbono deben tener en cuenta estos efectos dinámicos. -- Fuente: Directrices Generales para el Programa Voluntario de Reporte de Gases de Efecto Invernadero, 1994, Vol. II Sector Forestal.
Conjuntos de Datos Complementarios

Proyecto de Modelización y Análisis de Vegetación / Ecosistema (VEMAP, por sus siglas en inglés), Conjuntos de Datos Climáticos Fase 1

Referencias Para el Conjunto de Datos
Potter, C. S. 1999. Terrestrial biomass and the effects of deforestation on the global carbon cycle. BioScience. 49: 769-778.

Créditos del Conjunto de Datos
Steven Klooster y Vanessa Genovese (California State University Monterey Bay), Christopher Potter (NASA Ames)

 
Flujo de CO2 Asociado a Escenarios Climáticos
Climate Scenario CO2 Fluxes Los riesgos del cambio climático global son considerables. Cambios en los patrones de precipitación e incrementos en la variabilidad de eventos climáticos de entre moderados a extremos podrían requerir la adaptación de técnicas de gestión. -- Fuente: Directrices Generales para el Programa Voluntario de Reporte de Gases de Efecto Invernadero, 1994, Vol. II Sector Agrícola

Características del Conjunto de Datos

Los flujos de CO2 asociados a escenarios climáticos de las predicciones del modelo NASA-CASA están disponibles en este conjunto de datos CQUEST para su uso en la evaluación de sumideros de carbono o fuentes potenciales para cualquier determinado lugar bajo diferentes escenarios climáticos, ya sea por encima o por debajo de la temperatura promedio del aire (TEMP ), o de la precipitación superficial (PREC), o ambos TEMP y PREC.

Los datos del clima promedio provienen del conjunto de datos del Proyecto de Modelización y Análisis de Vegetación / Ecosistema (VEMAP, por sus siglas en inglés) Fase 1 para los Estados Unidos continentales de 10 km de resolución espacial. El flujo de CO2 de la producción neta del ecosistema (NEP) se calcula en el modelo de NASA-CASA para cada uno de estos escenarios de variación del clima como la diferencia entre la producción primaria neta (PPN) de la vegetación y la pérdida de CO2 por la respiración de los microbios en el suelo (Rh) cada año. Los archivos de mapas de CQUEST muestran en rojo los flujos netos anuales de los sumideros de los ecosistemas (valores positivos de NEP; absorción neta de CO2 de la atmósfera), en azul los flujos anuales netos de las fuentes en los ecosistemas (valores negativos de NEP; pérdida neta de CO2 hacia la atmósfera), y en blanco cuando los valores anuales de flujo son cero, todo en unidades de g C m-2 año-1.
Usos del Conjunto de Datos
Estos conjuntos de datos de escenarios climáticos asociados a la productividad neta del ecosistema se pueden utilizar en combinación con cualquier mapa climático adecuado de Estados Unidos para estimar los rangos en las tasas de secuestro de carbono de cualquier año escenario. Los mapas climáticos son necesarios como datos complementarios para identificar áreas de condiciones climáticas cálidas o frías (TEMP) y húmedas o secas (PREC), que luego se pueden combinar con los resultados correspondientes de flujos CQUEST NEP en áreas geográficas de interés. Mapas climáticos históricos pueden ser utilizados para estimar antiguos sumideros de carbono y fuentes pasadas utilizando los resultados correspondientes de flujos CQUEST NEP, mientras que se pueden utilizar mapas predictivos para predecir futuros flujos anuales de sumideros o de fuentes. No se afirma en estos escenarios de variación del clima ningún alto grado de similitud con ningún año climático pasado o futuro, ni con escenarios de variación del clima de larga duración (varios años). Estos resultados hipotéticos de productividad neta de ecosistemas (NEP) del modelo NASA-CASA se basan en escenarios de variación climática que generan una predicción de flujo NEP no nula para un solo año, seguidos por el supuesto de un retorno a condiciones climáticas promedio a largo plazo (30 años).
Los efectos (sobre el almacenamiento y la pérdida de carbono) de anomalías regionales como sequías, nubosidad y duración de la temporada de crecimiento deben ser determinados. -- Fuente: Plan del Programa de Carbono de Norte América (NACP), Informe de la Comisión del Grupo Directivo del Estudio Científico del Ciclo de Carbono de Estados Unidos, 2002.
Conjuntos de Datos Complementarios

Mapas de previsión del clima para los EE.UU. están disponibles en el Centro de Predicción Climática del Servicio Meteorológico Nacional (CPC, por sus siglas en inglés). Las predicciones del CPC de 12 meses de temperaturas y precipitación por encima o por debajo de los promedios se basan en una compilación de ejecuciones del modelo de circulación global (GCM) circunscrita por un modelo dinámico acoplado océano-atmósfera.

Haga clic en el siguiente enlace para ver el mapa nacional más reciente de predicciones climáticas

Proyecto de Modelización y Análisis de Vegetación / Ecosistema (VEMAP, por sus siglas en inglés), Conjuntos de Datos Climáticos Fase 1


Referencias Para el Conjunto de Datos

Metodología del CPC para la predicción climática

Pronóstico del Clima

Potter, C., S. Klooster, R. Myneni, V. Genovese, P. Tan, V. Kumar, 2003, Continental scale comparisons of terrestrial carbon sinks estimated from satellite data and ecosystem modeling 1982-98. Global and Planetary Change, 39, 201-213.

Créditos del Conjunto de Datos
Steven Klooster y Vanessa Genovese (California State University Monterey Bay), Christine Hlavka y Christopher Potter (NASA Ames)

 
Predicciones de Carbono Asociadas a Cambios en la Cobertura Terrestre
La forestación de tierras agrícolas puede ocasionar un gran aumento en la captura y almacenamiento de carbono. La reforestación de tierras forestales cosechadas puede acelerar el proceso de regeneración natural. -- Fuente: Directrices Generales para el Programa Voluntario de Reporte de Gases de Efecto Invernadero, 1994, Vol. II Sector Forestal

Características del Conjunto de Datos

Resultados del modelo NASA-CASA para tres coberturas terrestres, .bosque., .cultivo., y .hierba. se ofrecen como productos de cobertura uniforme para los EE.UU. Estos mapas CQUEST le proporcionan a los usuarios predicciones de estimaciones de reservas de carbono y flujos de NPP para tipos de cobertura terrestres secundarios y terciarios en lugares en los cuales estas clases no están especificadas como la cobertura terrestre primaria a una resolución de pixeles de 8-km.

Predicciones de Carbono Asociadas a Cambios en la Cobertura Terrestre
Las predicciones de cobertura terrestre uniforme se generaron utilizando datos climáticos promedio constantes junto con tres conjuntos de mapas interpolados de verdor mensual por satélite (FPAR, por sus siglas en inglés) exclusivos para coberturas de "bosque", "cultivo", y .hierba. del sensor MODIS. Aunque los efectos de riegos u otros sistemas de gestión de agua no se incluyen directamente en los resultados de los modelos NASA-CASA, los datos interpolados satelitales de verdor en los cuales se basan estos resultados pueden reflejar condiciones de riego en cultivos.

Usos del Conjunto de Datos

Estos diversos mapas que indican el tamaño de las reservas de carbono y los incrementos anuales (productividad primaria neta, NPP) de flujo de CO2 pueden ser comparados entre ellos como una manera para evaluar los cambios previstos a largo plazo en las tasas de captura de carbono resultantes de los cambios potenciales entre bosques, tierras de cultivo, y otras coberturas vegetales en cualquier ubicación en los EE.UU. Las tasas anuales promedio de acumulación de carbono en depósitos de biomasa leñosa pueden estimarse a partir de predicciones forestales como una fracción de los incrementos del NPP, en unidades de g C por m2 por año. Las reservas de línea de referencia de carbono de hojas vivas (y carbono de maderas vivas en bosques) se pueden comparar a los valores base de carbono en hojas vivas en diferentes coberturas de hierbas y cultivos. Los usuarios pueden comparar las reservas de línea de base y los flujos utilizando cualquiera de las opciones disponibles de clases de cubierta vegetal .bosque., .cultivo. y .hierba. en proporciones adecuadas para su región de interés.

Los proyectos de uso de la tierra que resulten en ..emisiones evitadas. o en una captura adicional de carbono en los suelos pueden ser evaluados en base a su capacidad potencial de generar reducciones de GEI. Las emisiones evitadas se puede calcular tomando la cantidad de carbono que se hubiera emitido en un escenario de producción sin cambios pero que fueron evitadas gracias a la implementación de alternativas en el uso o manejo de tierras que causaron la captura de carbono en el ecosistema.

Los entornos de pastizales permanentes almacenan más carbono orgánico del suelo que la tierra de cultivo agrícola. -- Fuente:Directrices Generales para la Presentación Voluntaria de Informes del Programa de Gases de Efecto Invernadero, 1994, Vol. II Sector Agrícola
Grassland

Los cambios en los niveles de carbono los determinan el equilibrio de los ingresos de carbono - a través de la fotosíntesis y de las aportaciones de materia orgánica - y las pérdidas de carbono a través de la respiración de plantas, animales y descomponedores; incendios; cosechas, y otros. Típicamente, pero no siempre, el uso humano intensivo de un ecosistema conduce a un agotamiento neto de almacenamiento de carbono en comparación con ecosistemas poco explotados. Fuente: IPCC Uso de Tierras, Cambios en el Uso de Tierras y Silvicultura, 2000.

Conjuntos de Datos Complementarios

Proyecto de Modelización y Análisis de Vegetación / Ecosistema (VEMAP, por sus siglas en inglés), Conjuntos de Datos Climáticos Fase 1

Referencias Para el Conjunto de Datos
Potter, C., S. Klooster, R. Myneni, V. Genovese, P. Tan, V. Kumar, 2003, Continental scale comparisons of terrestrial carbon sinks estimated from satellite data and ecosystem modeling 1982-98. Global and Planetary Change, 39, 201-213.

Créditos del Conjunto de Datos
Steven Klooster y Vanessa Genovese (California State University Monterey Bay), Seth Hiatt, Matthew Fladeland y Christopher Potter (NASA Ames)

 
Efectos de los Usos de Tierras en los Niveles de Carbono
En la ausencia de prácticas de manejo especiales, tales como la labranza de conservación, las tierras agrícolas (sobre todo las que son candidatas para ser convertidas en bosques) generalmente no acumulan cantidades significativas de carbono de una temporada a la siguiente. -- Fuente: Directrices Generales para la Presentación Voluntaria de Informes del Programa de Gases de Efecto Invernadero, 1994, Vol. II Sector Forestal
Land Use Effects on Carbon

Características del Conjunto de Datos

Los cambios en los niveles de carbono en suelos agrícolas de los Estados Unidos durante el período 1982-1997 han sido reportados por Eve et al. (2002) y Sperow et al. (Cambio Climático, en prensa), utilizando el método del IPCC (Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático) para inventariar GEI. Tanto los cambios potenciales (+) y como los estimados reales (+ / -) en los niveles de carbono de suelos se basaron en el método de inventarios del IPCC y en el método del Major Land Resource Area (MLRA). Se han utilizado datos de suelos del Inventario Nacional de Recursos (NRI) de la agencia USDA, junto con conjuntos de datos complementarios del clima, los suelos y la gestión agrícola. Las coberturas MLRA fueron definidas por las agencias USGS y USDA de acuerdo a los patrones de los suelos, el clima, los recursos hídricos y los usos del suelo.

Los productos cartográficos nacionales originalmente desarrollados con una resolución de 1 km a partir del conjunto de datos de Sperow et al. para la aplicación CQUEST incluyen varias nuevas modificaciones. Se han excluido las tierras no agrícolas (bosques, humedales, desiertos), en base a los más recientes datos de cobertura vegetal a 1-km de resolución del sensor MODIS de la NASA, antes de hacerse los estimados de carbono basados en los mapas. Debido a que las tierras federales de pastoreo fueron excluidas de las muestras originales de carbono del suelo del NRI, estas también han sido retiradas del procedimiento de mapeo con datos reportados en el NRI.

Usos del Conjunto de Datos

Las unidades de medida de los cambios estimados (reales) en los niveles de carbono de suelos han sido convertidas a g C por m2 por año, en parte para facilitar la comparación con el modelo NASA-CASA y otras predicciones independientes de los cambios de carbono en las tierras de cultivo y los suelos de tierras de pastoreo. Los resultados muestran que los cambios en el uso del suelo y la gestión agrícola (incluida la labranza reducida, la reducción del barbecho baldío, y la aplicación de abonos orgánicos) han dado lugar a una ganancia neta de 17,1 MMT (millones de toneladas métricas) de C en suelos agrícolas de Estados Unidos durante el período comprendido entre 1982 hasta 1997. Los posibles cambios en los niveles de carbono en el suelo (basados en supuestos de mejoras generalizadas en la fertilidad del suelo, el agua, el manejo del pastoreo, el manejo agroforestal, la conversión de tierras y la restauración) podrían haber dado lugar a un total de almacenamiento de 66,1 MMT C durante el mismo período.

Nature
El manejo agroforestal implica mezclar árboles con cultivos anuales para secuestrar el carbono y producir leña y cultivos frutales. -- Fuente: Reporte Voluntario de los Gases de Efecto Invernadero, 2002, Informe número DOE/EIA-0608.

Conjuntos de Datos Complementarios

Sperow, M., M. Eve, and K. Paustian. 2001. Estimating soil C sequestration potential in U.S. agricultural soils using the IPCC approach. Proceedings paper for the U.S. DOE National Energy Technology Laboratory (NETL) First National Conference on Carbon Sequestration, Washington, D.C. May 14-17, 2001.

Inventario Nacional de Recursos (NRI) de la Agencia USDA

Referencias Para el Conjunto de Datos
Eve, M.D., M. Sperow, K. Paustian, and R. Follett. 2002. National-scale estimation of changes in soil carbon stocks on agricultural lands. Environmental Pollution, 116: 431-438.

Créditos del Conjunto de Datos
Mark Sperow (West Virginia University), Keith Paustain (Colorado State University), Ronald Follett (USDA Agricultural Research Service), Seth Hiatt, Vanessa Genovese (California State University Monterey Bay), Peggy Gross, Christopher Potter (NASA Ames)

 

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