Climatic changes and distribution of plant formations in the state of Paraíba, Brazil

Abstract

The state of Paraíba in northeast Brazil contains four of the seven biomes present in the country: Mata Atlântica, Cerrado, Caatinga and Matas Serranas. On the other hand, Amazônia, Pantanaland Pampa were not found in this area. This special situation allows us to analyse changes in the distribution of these four large Brazilian biomes according to bioclimatic conditions, using the methodology of bioclimatic regime types. Based on the analysis of variables from periods of hydric and thermal vegetation stagnation, obtained from hydric and bioclimatic balances, average monthly temperature and rainfall, that methodology enables us to establish a typology of 27 types of bioclimatic regimes and 243 bioclimatic regime subtypes with the 9 Thornthwaite ombrothermal levels. In Paraíba 4 types of bioclimatic regimes are currently identified (mesophyllo, tropophyllo, xerophyllo and eurythermophilous) and 9 subtypes according to ombrothermal levels. In order to analyse the changes, extreme change situations were chosen: a past scenario with the Last Glacial Maximum (40 ky); and an RCP 8.5 climate change scenario for the CMSS 4.0 model for the year 2070. This enabled 3 bioclimatic regime maps of each of the 3 aforementioned situations to be obtained, providing a map of potential distribution of the plant formations of Paraíba state according to the specific field knowledge and bioclimatic mapping obtained for the present. This paper concludes that a retrocession of the Mata Atlântica can be seen from the Last Glacial Maximum up to the present, losing its optimal bioclimatic conditions and therefore remaining in a highly fragile relict situation in the face of anthropic pressure (sugarcane cultivation and urban expansion); an advance toward 2070 of the Caatinga in its shrub form as a predominant formation is indicated by the projection of climate change in 2070 for the analysed situation, specifically resulting from anthropic pressure, in this case due to livestock activities which have affected this biome in Paraíba since the mid-19th century.

El estado de Paraiba en el nordeste del país, recoge cuatro de los siete biomas presentes en Brasil: la Mata Atlántica, el Cerrado, la Caatinga y las Matas Serranas.Por otro lado, Amazonia, Pantanal y Pampa no se encontraron en esta área. Esta situación especial nos permite hacer un análisis de los cambios en la distribución de estos cuatro grandes biomas brasileños en función de las condiciones bioclimáticas con el uso de la metodología de tipos regímenes bioclimáticos. Dicha metodología, a partir del análisis de las variables de los periodos de paralización vegetativa hídrica y térmica, obtenidos de los balances hídricos y bioclimáticos, la precipitación y la temperatura media mensual, nos permite establecer una tipología de 27 tipos de regímenes bioclimáticos y 243 subtipos de regímenes bioclimáticos con los 9 niveles ombrotérmicos de Thornthwaite. Se identifican actualmente para Paraiba 4 tipos de regímenes bioclimáticos (mesophyllo, tropophyllo, xerophyllo y euritermophyllo) y 9 subtipos en función de los niveles ombrotérmicos. Para poder hacer un análisis de cambios se han elegido situaciones extremas de cambio: por un lado, un escenario del pasado con el Ultimo Máximo Glaciar (40 ky), y por otro un escenario de cambio climático RCP 8.5 para el modelo CMSS 4.0 para el año 2070. Se obtienen así 3 cartografías de regímenes bioclimáticos de cada una de las tres situaciones citadas y se aporta una cartografía de la distribución potencial de las formaciones vegetales del estado de Paraiba en función de los propios conocimientos de campo y de la cartografía bioclimática que se ha obtenido para la actualidad. Como conclusión de este trabajo se puede ver un retroceso de la Mata Atlántica desde el Ultimo máximo Glaciar hasta la actualidad, perdiendo son condiciones bioclimáticas óptimas y quedando por lo tanto en una situación relicta de alta fragilidad ante la presión antrópica (cultivos de caña de azúcar y expansión urbana) y un avance hacia el 2070 de la caatinga en su forma arbustiva como formación predominante según marca la proyección del cambio climático en el 2070 para el escenario analizado, y como resultado de la propio acción antrópica, en este caso con actividades ganaderas, que se viene ejerciendo sobre este bioma en Paraiba desde mediados del siglo XIX.