7
Summary 7.1
Summary and conclusions
Much of the current research into the effects on climate of (large-scale) tropical forest conversion into other land use types (mostly pasture) focuses on the Amazon basin. The latter represents a largely continental situation in which oceanic influences are limited. Much less is known about the climatic impacts of deforestation under more maritime tropical conditions, although evidence exists. For example, during the 20th century annual precipitation totals were found to have decreased significantly at a rate of 1.6-4.9 mm yr−1 for six out of the eight stations with the longest period of record on Puerto Rico. This trend coincided with island-wide deforestation, which reached a maximum of 94 percent in the 1940’s (chapter 1), whereas secondary forest cover is currently more than 30 percent. In addition, a relationship between land cover and cloud formation is suggested by the observation that the cloud base was lifted temporarily to a level above the highest peaks on Puerto Rico after massive defoliation occurred during the passage of hurricane Hugo in 1989, whereas these are normally enshrouded in clouds. Considering that a continuing decrease in precipitation totals would threaten the island’s supply of fresh water for human, agricultural and industrial demands, the primary objective of this study was to determine the meteorological impact of land cover transformation on the meso-scale atmospheric circulation under maritime tropical conditions. Puerto Rico offers a particularly suitable location for such a study, because long-term records of vegetation cover and climatic variables are available, in addition to an excellent infrastructure for research. In order to determine the surface energy fluxes associated with a number of typical vegetation types on Puerto Rico, a field campaign was organized by the Faculty of Earth Sciences, Vrije Universiteit Amsterdam in collaboration with the International Institute of Tropical Forestry, Rio Piedras, Puerto Rico, lasting from 15 May 1997 until 14 May 1998 (chapter 2). Extensive micro-meteorological observations, including eddy-correlation flux measurements, were carried out at two sites on the northern coastal plain near the town of Sabana Seca: one site was covered by a 185
Chapter 7 Pterocarpus officinalis wetland forest, which once was a common vegetation type in the coastal plains, the other site was a pasture dominated by Paspalum spp., being the most frequently occurring post-forest vegetation type. It was assumed that the differences between the micro-meteorological behavior of the two sites would be representative of the micro-meteorological changes accompanying a conversion of lowland forest to pasture under the prevailing climatic conditions. In addition, yearlong or shorter term micro-meteorological observations were made at five forest types at increasing elevations within the Luquillo Experimental Forest (LEF): (1) in tall submontane rain forest at 340 m a.s.l. (tabonuco forest), (2) upper montane rain forest of intermediate stature at 780 m a.s.l. (colorado forest), (3) palm forest at 900 m a.s.l., also occurring on wet and steep slopes, riparian areas and flood plains in elevation bands where tabonuco and colorado forests are common, and (4,5) tall and short cloud forest at 995 and 1025 m a.s.l., respectively, which are also referred to as dwarf forests, due to their stunted stature. The results (chapter 4) from the field campaign indicate that lowland forest conversion to pasture is associated with an increase in albedo from 0.13 to 0.20 and a related decrease in net radiation of 9 percent. Typically, the latent heat flux at the lowland forest site consumes about 300 W m−2 at midday, resulting in an average evapo-transpiration rate of 3.34 mm day−1 , which is fairly constant throughout the year. Over pasture, the latent heat flux makes up about 75 percent of net radiation, corresponding with an average evapo-transpiration rate of 3.79 mm day−1 . Due to the larger latent heat flux and the smaller net radiation over pasture, the sensible heat flux is reduced by about 50 percent after deforestation (from 5.02 to 2.45 MJ m−2 day−1 ) (section 4.1). This result deviates from the findings reported elsewhere in the tropics, including Amazonia, of a reduction in latent heat flux and a corresponding increase in sensible heat flux after forest replacement by grassland. The reason for this lies partly in the vigorous growth of the grass due to abundant soil moisture and partly in reduced water uptake rates by the wetland forest, possibly because of physiological stress associated with excess soil water. However, similar wet pastures are found in Central America, for example, and are not unique for Puerto Rico. The albedo of the submontane tabonuco forest was very similar to that found for the lowland forest in Sabana Seca (0.12 vs. 0.13), whereas the measured mean evapo-transpiration of 2.92 mm day−1 was about 25 percent lower. However, there is strong evidence from previous measurements of rainfall interception at this forest site that the wet canopy evaporation rates have been severely underestimated because of the additional supply of advected heat during wet canopy conditions (Schellekens et al., 2000). At the palm forest at 900 m a.s.l., net radiation was reduced by about 40 percent on an annual basis in comparison with the lowland forest, mostly due to more frequent cloudiness. The measured Bowen ratio was typically 0.73, so that on average latent heat takes up 63 percent of the net radiation, resulting in an average evapo-transpiration rate of 1.9 mm day−1 . The Bowen ratios, obtained with the temperature fluctuation method, observed above the montane forest types proved to be very similar to those found for the 186
Summary palm forest (sections 4.2 and 4.3). The most important differences in the energy budgets for those forest types are caused by the increasing cloudiness with altitude, which causes the energy available through net radiation for evapo-transpiration to decrease. The average evapo-transpiration rates derived for the colorado forest was 2.86 mm day−1 and for the tall and short cloud forests 2.0 ± 0.1 mm day−1 , although direct comparison between the sites is not possible because the measurements were not performed simultaneously. Unlike in the tabonuco forest, rainfall interception and thus wet canopy evaporation is much lower for the colorado, palm and cloud forests. As such, the danger of seriously underestimating the evapo-transpiration of the montane forests is slight. A numerical meso-scale atmospheric circulation model, RAMS, was configured to simulate the impact of deforestation on Puertorican climate, based on the observational data collected during the field campaign. Model experiments consisted of two separate runs each, a forest run, in which the entire coastal plains are covered with lowland forest and a pasture run, in which the coastal plains are converted to pasture. In both runs all areas above 300 m elevation were assumed to be covered with so-called ’upland forest’, representing about one third of the island. This configuration represents a simplified present-day land use scenario, as the current forest area is about 30 percent and secondary forest grows mainly on steep abandoned hill-sides. The parameterizations of the three vegetation types included in the model experiments, i.e. lowland forest, pasture and upland forest, were derived from the observations performed at the lowland forest and pasture field sites in Sabana Seca and the palm forest in the LEF, respectively, for which the energy partitioning proved to be similar to the other montane forest types (sections 4.3.2 and 5.2.6). Model experiments carried out for selected clear, calm days showed that the development of a sea breeze dominates the atmospheric flow over Puerto Rico on such days (chapter 6). Due to the larger sensible heat flux in the coastal plains in the forest runs, the simulated boundary layer near the surface became warmer (30-32 oC), but also drier (17 g kg−1 ) than in the pasture runs (28-30 oC, 19 g kg−1 ), while the sea surface temperature was 29-29 oC. Because the sea breeze is a result of differential heating over land and ocean surfaces, the modeled sea breeze was stronger in the forest runs (6 m s−1 ) than in the pasture runs (4 m s−1 ). Consequently, the simulated convergence at the sea breeze front was stronger in the forest runs, leading to stronger updrafts and more moisture being transported to higher levels, even though the air near the surface does not contain as much moisture as in the pasture runs. Between 1.5 and 2.0 km height, the air in the model simulation was about 1 oC cooler, but 4-8 g kg−1 more humid in the forest run than in the pasture runs (section 6.4). As a result of the cooler and moister air near the surface in the pasture runs, the cloud base was typically lowered by 200 m in the model solutions. Simulated cloud condensation was heavier in the forest runs, due to the stronger updrafts. Typically, the liquid water content was 1-3 times larger in the forest runs than in the pasture runs, under conditions of weak or moderate wind speeds. As the simulated precipitation rates were about proportional to the liquid water mass, 187
Chapter 7 a considerable decrease of precipitation totals may be expected after complete deforestation of the coastal plains and conversion to pasture. The numbers given above were obtained from six model experiments with synoptical conditions such that the sea breeze circulation played a dominant role in the atmospheric flow over Puerto Rico. In three additional experiments, the synoptical conditions were unfavorable for the development of a sea breeze, due to strong winds, wind shear at higher levels, reduced solar radiation, and/or a very stable free atmosphere. In these situations the differences between the forest and pasture runs tended to be smaller or even slightly reversed.
7.2
Recommendations for further research
The following recommendations are thought to contribute to a better understanding of micro-meteorological processes within the vegetation, an improved parameterization of different vegetation types in the atmospheric circulation model and to a more realistic deforestation scenario and ultimately to a better assessment of the climate consequences of deforestation under the climatic conditions prevailing in the maritime tropics. • The fluxes of radiation, heat and moisture at the soil surface level proved to form substantial part of the energy balance in the lowland forest, due to the fairly open canopy at the start of the field campaign and because the forest floor was regularly covered with water (section 4.1.3). Insufficient observations were available to accurately determine these fluxes (section 3.2.5) and to derive a full parameterization for the flux resistance between the soil and the canopy air, which is a requirement for the proper parameterization of the vegetation in the atmospheric circulation model. Paying close attention is recommended to observe the energy fluxes at the soil surface in forests during later field campaigns. • Vegetation is represented as a single level in the current parameterization, assuming that all leaves are directly exposed to sunlight. In reality leaves at the lower levels of the vegetation are (partly) shaded and therefore have a lower temperature and saturation mixing ratio. As a result of this model simplification, the temperature and mixing ratio gradients were overestimated in the simulations and consequently led to a considerable overestimation of the transpiration rate. While this problem was handled by optimizing the surface resistance to transpiration, a correct representation of the vegetation in the surface model is obviously preferable and can be achieved by refining the vegetation parameterization through the introduction of multiple vegetation levels. This would require observations of temperature, mixing ratio, wind speed, as well as radiative, heat and moisture fluxes at multiple levels in the vegetation, in order to derive expressions for the corresponding energy exchange rates between those levels. This issue proved to be more important for forest than for pasture vegetation (sections 5.2.6 and 6.2.2). 188
Summary • The observations made at the lowland forest and pasture sites in Sabana Seca are performed under rather wet conditions, where the groundwater level was consistently high at the pasture site and often above the surface at the lowland forest site. Groundwater levels are likely to be lower in areas further away from the coast, which may effect the transpiration rates of the two vegetation types in a different manner. An investigation of the representativity of the measurements performed at the field sites along the coast for drier areas further inland is recommended and, if necessary, micro-meteorological observations should be carried out at selected suitable locations. • In this study, pasture represents the post-deforestation land cover in the model simulations, as it indeed covers the largest percentage of deforested land on the island. However, coffee and banana plantations, sugar cane and small crops, as well as urbanizations and industrial areas also cover substantial parts of Puerto Rico (table 2.1). These land cover types should also be incorporated in simulations with the atmospheric circulation model, because especially the urban and industrial areas may well exert a significant influence on the atmospheric circulation. If need be, field observations must be carried out in order to derive the corresponding land cover parameterizations. • The process of heat advection during wet canopy conditions, through which the annual evapo-transpiration totals in the tabonuco forest are possibly enhanced by as much as 100 percent, needs to be comprehended (section 4.3.2), before its representation in the model simulations can be verified. Simulating this process correctly is important, because experimental evidence suggests that annual interception evaporation in the tabonuco forest may be larger than annual transpiration totals, thereby directly influencing the moisture convergence. Therefore, rainfall interception, wet canopy evaporation and throughfall processes need to be parameterized and validated in the model simulations for each corresponding vegetation type. • The number, size and location of the clouds produced in the model simulations need to be verified by either ground-based or satellite-derived observations. This may lead to adaptations of the horizontal and vertical diffusion parameterization and/or the configuration of the microphysics scheme in the atmospheric circulation model. Preferably, this should be combined with a comparison of the amount and distribution of the precipitation that falls from these clouds against observed amounts. • Additional model experiments need to be carried out for a representative set of synoptic conditions in order to provide a statistical foundation for the results from the limited number of simulations in this study (section 6.5).
189
Chapter 7
190
8
Samenvatting 8.1
Samenvatting en conclusies
Een groot deel van het onderzoek dat de laatste tijd wordt gedaan naar de gevolgen van ontbossing op het klimaat is gericht op het Amazonegebied, dat een landklimaat heeft. Er is veel minder bekend over de eventuele gevolgen van ontbossing in tropische gebieden met een zeeklimaat, hoewel er aanwijzingen zijn dat de effekten er wel degelijk zijn. Op het Cara¨ıbische eiland Puerto Rico, bijvoorbeeld, nam de jaarlijkse neerslag in de 20e eeuw af met 1.6 tot 4.9 mm jr−1 op zes van de acht meetstations met de langste meetreeks. Deze neerwaartse trend in de neerslag valt samen met de grotendeelse ontbossing van het eiland, die een maximum van 94 % bereikte in de jaren 1940 (hoofdstuk 1). (Op dit moment is door hergroei het bosoppervlak toegenomen tot 30 %). Daarnaast werd ook opgemerkt dat de wolkenbasis tijdelijk steeg tot boven de hoogste toppen op het eiland, nadat de bladeren massaal van de bomen waren gerukt door orkaan Hugo in 1989, terwijl de bergtoppen normaal in de wolken steken. Dit geeft aan dat er een verband bestaat tussen de vegetatie en wolkenvorming. Omdat een doorgaande afname van de neerslag de zoetwatervoorziening voor menselijk, landbouw en industrieel gebruik in gevaar zou kunnen brengen, is het onderzoek gestart, dat in dit proefschrift (met titel Meteorologische effekten van landgebruiksverandering in de maritieme tropen) wordt gepresenteerd. Het doel is om de meteorologische gevolgen van landgebruiksverandering op de mesoschaal atmosferische stroming te bepalen onder tropisch maritieme omstandigheden. Het eiland Puerto Rico is bij uitstek geschikt om dit onderzoek op uit te voeren, omdat er lange-termijngegevens beschikbaar zijn over het landgebruik en klimaat, in combinatie met een zeer goede infrastructuur voor onderzoek. Het landoppervlak en de atmosfeer staan voornamelijk met elkaar in contact door middel van uitwisseling van (zonne-)straling, warmte en waterdamp (verdamping). Deze termen kunnen allemaal worden uitgedrukt als energiestromen. Daarnaast is ook de ruwheid van het oppervlak belangrijk. Als de vegetatie verandert, bijvoorbeeld ten gevolge van het kappen van bos om dit te vervangen door 191
Hoofdstuk 8 grasland, akkerbouw of stedelijk gebied, heeft dit direkt effekt op de balans tussen de energiestromen, bijvoorbeeld omdat er meer zonlicht gereflecteerd wordt aan het oppervlak of omdat de nieuwe vegetatie meer water verdampt en/of minder ruw is. Om de grootte van deze energiestromen te bepalen voor een aantal typische vegetatiesoorten heeft de Faculteit der Aardwetenschappen van de Vrije Universiteit Amsterdam een meetcampagne georganiseerd, in samenwerking met het Internationale Instituut voor Tropische Bosbouw (IITF) in Rio Piedras, Puerto Rico, die duurde van 15 mei 1997 tot en met 14 mei 1998 (Hoofdstuk 2). Uitgebreide micrometeorologische metingen, inclusief eddy-correlatie metingen, zijn uitgevoerd op twee lokaties op de noordelijke kustvlaktes van Puerto Rico, bij het plaatsje Sabana Seca: op de eerste lokatie groeide een Pterocarpus officinalis mangrove/moerasbos, wat vroeger een veelvoorkomend vegetatietype was. De tweede lokatie was op een nabijgelegen grasland met Paspalum spp als dominante soort. Grasland is het meest voorkomende doel waarvoor land gebruikt wordt na ontbossing. In het onderzoek wordt aangenomen dat de micrometeorologische verschillen tussen deze twee lokaties representatief zijn om het effekt van het omzetten van bos naar grasland te beschrijven onder typisch Puertoricaanse omstandigheden. Behalve op deze twee lokaties in de kustvlakte, zijn er ook micrometeorologische metingen verricht boven vijf verschillende bostypes, die op toenemende hoogte voorkomen in het Luquillo Onderzoeksbos (LEF) in het noordoosten van Puerto Rico - op sommige plaatsen gedurende een volledig jaar, op andere plaatsen voor een kortere periode. Deze bostypes zijn: (1) hoog submontaan regenwoud op 340 m boven zeeniveau (tabonucobos), (2) bergachtig regenwoud van gemiddelde hoogte op 780 m boven zeeniveau (coloradobos), (3) palmbos op 900 m hoogte en (4) en (5) hoge en lage mistbossen op respektievelijk 995 en 1025 m boven zeeniveau. De laatsten worden ook wel dwergbossen worden genoemd, vanwege hun gedrongen gestalte. De resultaten van de meetcampagne (hoofdstuk 4) geven aan dat het omzetten van laaglandbos in grasland een toename van de albedo (de reflectieco¨effici¨ent voor zichtbaar licht) van 0.13 tot 0.20 tot gevolg heeft, met een hieraan gerelateerde afname van de nettostraling (de hoeveelheid energie die in de vorm van straling door het oppervlak geabsorbeerd wordt, bestaande uit zichtbaar licht en infrarode straling) met 9 %. Midden op de dag wordt er in het laaglandbos zo’n 300 W m−2 van de nettostraling besteed aan verdamping, zodat er gemiddeld 3.34 mm dag−1 water wordt verdampt. Deze waarde was vrij constant door het jaar heen. Boven grasland wordt zo’n 75 % van de nettostraling besteed aan verdamping, wat overeenkomt met een gemiddelde verdamping van 3.79 mm dag−1 . Als gevolg van de grotere verdamping en de lagere nettostraling, wordt de sensibele warmtestroom (de hoeveelheid warmte die gebruikt wordt om de lucht boven het oppervlak op te warmen) gehalveerd van 5.02 tot 2.45 MJ m−2 dag−1 na ontbossing (paragraaf 4.1). Dit resultaat wijkt aanmerkelijk af van onderzoeksresultaten in andere tropische gebieden, waaronder het Amazonegebied, waar ontbossing meestal gepaard gaat met een afname van de verdamping en een toename van de sensibele warmtestroom. Dit 192
Samenvatting verschil kan voor een deel verklaard worden door de enorme groeisnelheid van het gras in verband met de overvloedige beschikbaarheid van grondwater en voor een ander deel uit de matige wateropname van het laaglandbos, mogelijk als gevolg van fysiologische stress in verband met de zeer hoge grondwaterstand. Overigens komen vergelijkbaar natte graslanden voor in Midden-Amerika, bijvoorbeeld, en zijn dus niet uniek voor Puerto Rico. De albedo van het submontane tabonucobos kwam overeen met dat van het laaglandbos in Sabana Seca (0.12 vs. 0.13), maar de gemeten verdampingssnelheid van 2.92 mm dag−1 was zo’n 25 % lager. Hierbij moet worden opgemerkt dat er sterke aanwijzingen zijn uit eerdere neerslaginterceptiemetingen in dit bos, dat de verdampingssnelheid tijdens nat-bladperiodes sterk onderschat wordt, omdat extra energie zou worden geleverd door advectie van warmte (Schellekens et al., 2000). In het palmbos op 900 m hoogte was de nettostraling zo’n 40 % kleiner dan in het laaglandbos, voornamelijk als gevolg van toenemende bewolking met de hoogte. De gemeten Bowenverhouding (de verhouding van de sensibele warmtestroom en de verdampingsenergie) was typisch 0.73, zodat de verdamping gemiddeld 63 % van de nettostraling gebruikt, met een totale dagverdamping van 1.9 mm dag−1 . De Bowenverhoudingen van de overige bergbossen bleken sterk overeen te komen met die van het palmbos. De belangrijkste verschillen tussen de energiebudgetten van deze bossen worden veroorzaakt door de toenemende bewolking met de hoogte, waardoor de hoeveelheid stralingsenergie die beschikbaar is voor verdamping (en de sensibele warmtestroom) afneemt. De gemiddelde verdampingssnelheid voor het coloradobos was 2.86 mm dag−1 en voor de mistbossen 2.0 ± 0.1 mm dag−1 , hoewel direkte vergelijking niet mogelijk is, omdat de metingen niet tegelijkertijd zijn uitgevoerd. In tegenstelling tot in het tabonucobos is de neerslaginterceptie, en dus de verdamping in nat-bladsituaties, klein in de colorado-, palmen mistbossen, en daarmee de kans op een grove onderschatting van de totale verdamping. Met behulp van een numeriek mesoschaal atmosferisch stromingsmodel, RAMS, zijn vervolgens de effekten van ontbossing op het Puertoricaanse klimaat gesimuleerd. De modelexperimenten die zijn uitgevoerd, bestonden elk uit twee aparte runs, namelijk een zogenaamde bosrun, waarin de hele kustvlaktes bebost zijn, en een grasrun, waarin deze kustvlaktes bedekt zijn met grasland. In zowel de bos- als de grasrun, zijn alle gebieden boven 300 m bedekt met zogenaamd bergbos, dat op deze manier ongeveer 30 % van het eiland bedekt. Deze modelinstellingen stellen een versimpeld aktueel landgebruik voor, gezien het huidige percentage bebost gebied van 30 %, dat voornamelijk in bergachtig gebied groeit. De parameterisaties van de drie landgebruikstypes, die in het model voorkomen, nl. laaglandbos, grasland en bergbos, zijn afgeleid van de metingen die respektievelijk gedaan werden op de meetlokaties in het laaglandbos en het grasland in Sabana Seca en het palmbos in het LEF. Voor de andere bergbossen bleek de verdeling van energie over sensibele warmtestroom en verdamping immers goed overeen te komen met die in het palmbos (hoofdstuk 5). Modelexperimenten uitgevoerd voor heldere, rustige dagen lieten zien dat de ontwikkeling van een zeewind veel invloed heeft op de atmosferische stroming 193
Hoofdstuk 8 over Puerto Rico (hoofdstuk 6). Als gevolg van de grotere sensibele warmtestroom boven laaglandbos t.o.v. grasland werd de gesimuleerde atmosferische grenslaag aan het oppervlak warmer (30-32 oC), maar ook droger (17 g kg−1 ) in de bosruns dan in de grasruns (28-30 oC, 19 g kg−1 ), terwijl de zeewatertemperatuur is 2829 oCwas. De zeewind is een gevolg van het verschil in oppervlakteverwarming tussen land en zee. Omdat het verschil in deze opwarming dus groter is in de bosruns werd de zeewind hier sterker (6 m s−1 ) dan in de grasruns (4 m s−1 ). Als gevolg van de sterkere zeewind is er meer convergentie aan het zeewindfront, wat weer leidt tot sterkere opwaartse bewegingen. Deze sterkere opwaartse bewegingen, die lucht van het landoppervlak naar grotere hoogtes transporteren, zorgen ervoor dat er in de bosruns meer waterdamp naar boven wordt gebracht, hoewel de lucht aan het oppervlak droger was dan in de grasruns. Bijvoorbeeld: op 1.5 tot 2.0 km hoogte is de lucht 1 oC koeler, maar 4-8 g kg−1 vochtiger in de bosruns in vergelijking met de grasruns (paragraaf 6.4). Omdat de lucht op deze hoogtes dus koeler en vochtiger is, treedt condensatie op een lager niveau op, zodat de wolkenbasis typisch 200 m lager is in de bosruns. Door de sterkere opwaartse bewegingen in de bosruns zijn de wolken groter en bevatten ze 1-3 keer zoveel water. Dit geldt vooral onder omstandigheden met zwakke tot matige windsnelheden. Omdat de gemodelleerde neerslaghoeveelheden sterk afhankelijk blijken te zijn van de hoeveelheid vocht in de wolken, mag verwacht worden dat de totale neerslag aanzienlijk zal afnemen na komplete omzetting van de laaglandbossen op Puerto Rico in grasland. De getallenvoorbeelden die hierboven gegeven zijn, geven een goed beeld van 6 modelexperimenten waarin de zeewindcirculatie een dominante rol bleek te spelen, in verband met de grootschalige weersituatie. In drie andere experimenten liet de grootschalige weersituatie de ontwikkeling van een sterke zeewind niet toe, vanwege sterke wind, windschering op grotere hoogte, lage input van zonnestraling en/of een zeer sterke stabiliteit van de bovenlucht. Onder deze omstandigheden bleken de verschillen tussen de bos- en grasruns veel kleiner te zijn of zelfs lichtelijk omgekeerd.
8.2
Aanbevelingen
In deze paragraaf wordt een aantal aanbevelingen gedaan die zullen bijdragen tot het beter begrijpen van de micrometeorologische processen die plaatsvinden in de vegetatie, tot een verbeterde parameterisatie van verschillende vegetatietypen in het atmosferische stromingsmodel en tot een realistischer ontbossingsvoorstelling in de modelexperimenten, zodat uiteindelijk de gevolgen van ontbossing op het klimaat in de maritieme tropen beter beoordeeld kunnen worden. • In het laaglandbos bleken er aan het grondoppervlak behoorlijk grote energiestromen (straling, warmte, verdamping) te zijn als gevolg van het nogal open bladerdak aan het begin van de meetcampagne en omdat de bodem regelmatig onder water stond (paragraaf 4.1.3). Er waren onvoldoende metingen 194
Samenvatting beschikbaar om de grootte van deze stromen nauwkeurig te kunnen bepalen (paragraaf 3.2.5) en om een volledige parameterisatie van de weerstanden, die deze stromen moeten overwinnen, af te leiden. Dit laatste is nodig om de vegetatie behoorlijk te representeren in het atmosferische model. Het wordt aanbevolen om tijdens toekomstige meetcampagnes meer aandacht te besteden aan energiestromen van en naar de bodem in het bos. • In de bestaande parameterisatie in het model wordt vegetatie voorgesteld als een enkele laag, waardoor indirekt wordt aangenomen dat alle bladeren aan zonlicht zijn blootgesteld. In wekelijkheid zijn bladeren op lagere niveaus (gedeeltelijk) in de schaduw. Deze bladeren zijn daarom minder warm en hebben dus een lagere verzadigingsmengverhouding dan in het model wordt voorgesteld. Deze modelversimpeling heeft tot gevolg dat de gradi¨enten van temperatuur en (waterdamp-)mengverhouding boven de vegetatie sterk wordt overdreven, waardoor uiteindelijk de verdampingssnelheid te groot werd. Hoewel dit probleem aangepakt is door de oppervlakteweerstand kunstmatig aan te passen, is een juiste voorstelling van de vegetatie uiteraard te verkiezen. Dit kan bereikt worden door het bos te beschrijven met behulp van meerdere lagen. Daartoe zijn metingen van temperatuur, mengverhouding en windsnelheid, maar ook van de stralings-, warmte- en waterdampstromen, nodig op verschillende niveaus in het bos, zodat een afdoende parameterisatie van de energieuitwisseling tussen die verschillende lagen kan worden afgeleid. Het blijkt belangrijker te zijn dit voor bos te doen dan voor grasland (paragraaf 5.2.6). • De metingen in het laaglandbos en op het grasland in Sabana Seca zijn uitgevoerd onder nogal natte omstandigheden, het grondwaterpeil was het hele jaar door hoog in het grasland en in het bos zelfs regelmatig boven de grond. Het is aannemelijk dat het grondwaterpeil lager is in hoger gelegen gebieden verder van de kust, wat gevolgen zal hebben voor de verdampingssnelheid van de twee vegetatietypen. Het is goed om na te gaan hoe representatief de meetlokaties langs de kust zijn voor gebieden die meer landinwaarts liggen. Zo nodig moeten er ook micrometeorologische metingen worden uitgevoerd op andere, geselecteerde, plaatsen. • In de model experimenten worden de ontboste gebieden voorgesteld als grasland, omdat het laatste inderdaad het grootste percentage van het ontboste gebied bedekt. Toch moet worden opgemerkt dat koffie- en bananenplantages, suikerriet en akkerbouw ook behoorlijke oppervlaktes bedekken, nog afgezien van stedelijk en industrieel gebied (tabel 2.1). Om de gevolgen van ontbossing correct te simuleren, moeten deze landgebruikstypen ook in het model worden ingebouwd, omdat met name stedelijke en industri¨ele gebieden een sterk afwijkende invloed op de atmosfeer kunnen uitoefenen. Eventueel moeten veldmetingen verricht worden om parameterisaties af te leiden voor deze landgebruikstypen.
195
Hoofdstuk 8 • Het proces van warmteadvectie, waardoor tijdens nat-blad periodes de verdamping in het tabonucobos zo sterk wordt vergroot, dat de jaarlijkse totalen verdubbeld zouden worden, verdient verder onderzoek (paragraaf 4.3.2). Het is belangrijk om dit proces correct te representeren in het model, omdat door interceptieverdamping jaarlijks vergelijkbare hoeveelheden vocht in de atmosfeer worden gebracht als door transpiratie, zodat het een belangrijke term is in de waterbalans van het bos. Dit vereist de ontwikkeling en controle van een parameterisatie van neerslaginterceptie, verdamping onder natte omstandigheden en doorval voor de verschillende vegetatietypen. • Het aantal, de grootte en de plaats van de wolken in de modelsimulaties verdienen nadere verificatie. Dit kan gedaan worden met behulp van grond- of satellietwaarnemingen. Dit kan leiden tot nodige aanpassingen van de horizontale en verticale diffusieparameterisatie en/of de instellingen van het microfysische pakket (dat o.a. condensatie en neerslag modelleert) in het model. Idealiter wordt dit gecombineerd met een vergelijking van de hoeveelheid en de verdeling van de neerslag die het model produceert met waarnemingen. • In deze studie zijn modelexperimenten uitgevoerd voor een beperkt aantal grootschalige weersituaties. Om deze resultaten statistisch te verantwoorden is het nodig om modelexperimenten uit te voeren voor een representatieve steekproef van grootschalige weersituaties.
196
References Aide, T.M., J.K. Zimmerman, L. Herrera, M. Rosario and M. Serrano, 1995, Forest recovery in abandoned tropical pastures in Puerto Rico, For. Ecol. Manag., 77, 77– 86. Alvarez-Lopez, M., Ecology of Pterocarpus officinalis forested wetlands in Puerto Rico, in Forested wetlands, edited by A.E.. Lugo, M.. Brinson, and S.. Brown, vol. 15 of Ecosystems of the world, chap. 10, pp. 251–265, Elsevier Science B.V., Amsterdam, The Netherlands, 1990. Arya, S. Pal, Introduction to micrometeorology, vol. 42 of International Geophysics Series, 1st ed., Academic Press, Inc, San Diego, California, 1988. Ashby, M., 1999, Modelling the water and energy balances of Amazonian rainforest and pasture using Anglo-Brazilian Amazonian climate observation study data, Agric. For. Meteorol., 94, 79–101. Aston, A.R., 1985, Heat storage in a young Eucalypt forest, Agric. For. Meteorol., 35, 281–297. Atkinson, B.W., Meso-scale atmospheric circulations, Academic Press, Inc, London, 1981. Bates, C.Z., 1929, Efectos del hurac´an del 13 setiembre de 1928 a diferentes a´ rboles, Rev. Agric. Puerto Rico, 23, 113–117. Beard, J.S., The natural vegetation of windward and leeward islands, vol. 21 of Oxford Forestry Memoirs, Clarendon Press, Oxford, UK, 1949. Birdsey, R.A. and P.L. Weaver, The forest resources of Puerto Rico, vol. SO-85 of Resour. Bull., U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Southern Experiment Station, New Orleans, LA, 1982. Birdsey, R.A. and P.L. Weaver, Forest area trends in Puerto Rico, vol. SO-331 of Research Note, U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Southern Experiment Station, New Orleans, LA, 1987.
197
References Bonell, M. and J. Balek, Recent scientific developments and research needs in hydrological processes of the humid tropics, in Hydrology and water management in the humid tropics, edited by M.. Bonell, M.M.. Hufschmidt, and J.S.. Gladwell, chap. 11, pp. 167–260, Cambridge University Press, Cambridge, U.K., 1993. Brown, S., A.E. Lugo, S. Silander and L. Liegel, Research history and opportunities in the Luquillo Experimental Forest, vol. SO-44 of General Technical Report, U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Southern Experiment Station, New Orleans, LA, 1983. Bruijnzeel, L.A., Hydrology of tropical montane cloud forests: a reassessment, in Proceedings of the second international colloquium on hydrology in the humid tropics, edited by J.S.. Gladwell, CATHALAC, Panama City, Panama, 2000. Bruijnzeel, L.A. and L.S. Hamilton, Decision time for cloud forests, vol. 13 of IHP Humid tropics Programme Series, UNESCO-IHP, Paris, France, 2000. Bruijnzeel, L.A. and J. Procter, Hydrology and biochemistry of tropical montane cloud forests: what do we really know?, in Tropical montane cloud forests, edited by L.S.. Hamilton, J.O.. Juvik, and F.N.. Scatena, no. 110 in Ecological Studies, chap. 3, pp. 38–78, Springer-Verlag, New York, 1995. Brutsaert, W.H., Evaporation into the atmosphere, D. Reidel Publ. Comp., Dordrecht, the Netherlands, 1982. Businger, J.A., J.C. Wyngaard, Y. Izumi and E.F. Bradley, 1971, Flux-profile relationship in the atmospheric surface layer, J. Atmos. Sci., 28, 181–189. Calvelage, I.C. and L. Gorter, Chickenleg trees, take it or leaf it: A micrometeorological research of the impact of deforestation on Puerto Rico., Master’s thesis, Department of Earth Sciences, Faculty of Meteorology, Vrije Universiteit Amsterdam, The Netherlands, 1998. Chamberlain, A.C., 1983, Roughness length of sea, sand and snow, Boundary–Layer Meteorol., 25, 405–409. Chen, C. and W.R. Cotton, 1983, A one-dimensional simulation of the statocumulus capped mixed layer, Boundary–Layer Meteorol., 25, 289–321. Chen, C. and W.R. Cotton, 1987, The physics of the marine stratocumulus capped mixed layer, J. Atmos. Sci., 44, 2951–2977. ´ B.B., Costal freshwater swamp forests: Puerto Rico’s most endangered Cintron, ecosystem, in Los bosques de Puerto Rico, edited by A.E.. Lugo, pp. 249–275, San Juan, P.R., 1983. Clark, T.L. and R.D. Farley, 1984, Severe downslope windstorm calculations in two and three spatial dimensions using anelastic interactive grid nesting, J. Atmos. Sci., 41, 329–350. 198
References Clark, T.L. and W.D. Hall, 1991, Multi-domain simulations of the time dependent Navier-Stokes equations: Benchmar error analysis of some nesting procedures, J. Comput. Phys., 92, 456–481. Costa, M.H., Large-scale hydrological impacts of tropical forest conversion, in Forests-Water-People-in the humid tropics, edited by M. Bonell and L.A.. Bruijnzeel, Cambridge Univ. Press, Cambridge, U.K., in press. Costa, M.H. and J.A. Foley, 1999, Trends in the hydrological cycle of the Amazon basin, J. Geophys. Res. D, 104, 14189–14198. Costa, M.H. and J.A. Foley, 2000, Combined effect of deforestation and double atmospheric CO2 concentrations on the climate of Amazonia, J. Climate, 12, 18–35. Culf, A.D., G. Fisch and M.G. Hodnett, 1995, The albedo of Amazonian forest and ranchland, J. Climate, 8, 1544–1554. De Bruin, H.A.R., The energy balance of the earth’s surface, a practical approach, Ph.D. thesis, Wageningen Agricultural University, The Netherlands, 1982, 182 pp. Dean, J.A., Lange’s handbook of chemistry, vol. 12, New York, 1979. Deardorff, J.W., 1978, Efficient prediction of ground surface temperature and moisture with inclusion of a layer of vegetation, J. Geophys. Res., 83, 1889–1903. Deardorff, J.W., 1980, Stratocumulus-capped mixed layers derived from a threedimensional model, Boundary–Layer Meteorol., 18, 495–527. Dickinson, R.E., Modeling evapotranspiration for three-dimensional global climate models, in Climate processes and climate sensitivity, edited by J.E.. Hansen and T. Takahashi, vol. 29 of Geophys. Monogr., pp. 58–72, Amer. Geophys. Union, Washington D.C., 1984. Dietz, J.L., Economic history of Puerto Rico, Priceton University Press, Princeton, NJ, 1986. Dirmeyer, P.A. and J. Shukla, 1994, Albedo as a modulator of climate response to tropical deforestation, J. Geophys. Res., 99, 20863–20877. Dolman, A.J., M.A. Silva Dias, J-C. Calvet, M. Ashby, A.S. Tahara, C. Delire, P. Kabat, G.A. Fisch and C.A. Nobre, 1999, Meso-scale effects of tropical deforestation in Amazonia: preparatory LBA modelling studies, Annales Geophysicae, 17, 1095– 1110. Durland, W.D., 1929, Forest regeneration in Puerto Rico, Economic Geography, 5, 369–381. Durran, D.R. and J.B. Klemp, 1983, A compressible model for the simulation of moist mountain waves, Mon. Wea. Rev., 11, 2341–2361.
199
References Dyer, A.J., 1974, A review of flux-profile relations, Boundary–Layer Meteorol., 1, 363–372. Eastman, J.L., Analysis of the effects of CO2 and landscape change using a coupled plant and meteorological model, Ph.D. thesis, Colorado State University, Ft. Collins, CO, 1999, atmospheric Science Paper No. 686. 148 pp. Eltahir, E.A.B., 1996, Role of the vegetation in sustaining large-scale atmospheric circulations in the tropics, J. Geophys. Res. D, 101, 4255–4268. Eltahir, E.A.B. and R.L. Bras, 1994, Precipitation recycling in the amazon basin, Q.J.R. Meteorol. Soc., 120, 861–880. Eusse, A.M. and T.M. Aide, 1999, Patterns of litter production across a salinity gradient in a Pterocarpus officinalis tropical wetland, Plant Ecol., 145, 305–317. Eusse Calderon, A.M., Productivity and regeneration of Pterocarpus officinalis, a tropical forested wetland tree, Master’s thesis, Dept. of Biology, Fac. of Nat. Sci., Univ. of Puerto Rico, 1996. Foster, P.N., Simulation recent climate change at the Monteverde cloud forest, Global Mountain Biodiversity Conference, Rigi, Switzerland, 2000. Foster, P.N., Submitted, The potential negative impacts of global climate change on tropical montane cloud forests, Accepted for publication in Earth Sci. Rev., p. 39pp. Franco, P.A., P.L. Weaver and S. Eggen-McIntosh, Forest resources of Puerto Rico, 1990, vol. SRS-22 of Resource Bulletin, U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Southern Research Station, Asheville, NC, 1997. Frangi, J.L. and A.E. Lugo, 1985, Ecosystem dynamics of a subtropical floodplain forest, Ecological Monographs, 55, 351–369. Fritschen, L.J. and L.W. Gay, Environmental instrumentation, Springer-Verlag, New York, 1979, 216pp. ´ A.R., G.S. Warner, F.N. Scatena and D.L. Civco, 1996, Rainfall, Garc´ıa-Martino, runoff and elevation relationships in the Luquillo Mountains of Puerto Rico, Carib. J. Sci., 32, 413–424. Giambelluca, T.W., Tropical land-cover change: Characterizing the post-forest land surface, in Climate change: developing southern hemisphere perspectives, edited by T.W.. Giambelluca and A.. Henderson-Sellers, chap. 11, pp. 293–318, Wiley, Sussex, U.K., 1996. Giambelluca, T.W., J. Fox, S. Yarnasarn, P. Onibutr and M.A. Nullet, 1999, Dryseason radiation balance of land covers replacing forest in northern Thailand, Agric. For. Meteorol., 95, 53–65.
200
References Giambelluca, T.W., M.A. Nullet, A.D. Ziegler and L. Tran, 2000, Latent and sensible energy flux over deforested land surfaces in the eastern Amazon and nothern Thailand, Singapore J. Trop. Geog., 21, 107–130. Gill, T., Tropical forests of the Caribbean, The Read-Taylor Co., Baltimore, MD, 1931. Gleason, H.A. and M.T. Cook, Plant Ecology of Porto Rico, vol. 7 (2) of Scientific survey for Porto Rico and the Virgin Islands, New York Academy of Science, New York, NY, 1926. Gomez, L. and M. Ballesteros, 1980, Vida y cultura precolombina de Puerto Rico, Editorial Cultural. Grubb, P.J., J.R. Lloyd, T.D. Pennington and T.C. Whitmore, 1963, A comparison of montane and lowland rain forest in Ecuador. I. The forest structure, physiognomy and floristics, J. Ecology, 51, 567–601. Gutnick, M., 1958, Climatology of the trade wind inversion in the Caribbean, Bull. Am. Meteorol. Soc., 39, 410–420. Hafkenscheid, R.L.L.J., Hydrology and biochemistry of tropical montane rain forests of contrasting stature in the Blue Mountains, Jamaica, Ph.D. thesis, Vrije Universiteit Amsterdam, The Netherlands, 2000, 302 pp. Harrington, J.Y., The effects of radiative and microphysical precesses on simulated warm and transition season Arctic stratus, Ph.D. thesis, Colorado State University, Fort Collins, CO, 1997, 289 pp. Herman, G. and R. Goody, 1976, Formation and persistence of summertime arctic stratus clouds, J. Atmos. Sci., 33, 1537–1553. Hill, G.E., 1974, Factors controling the size and spacing of cumulus clouds as revealed by numerical experiments, J. Atmos. Sci., 31, 646–673. Holdridge, L.R., 1940, Some notes on the mangrove swamps in Puerto Rico, Caribb. For., 1, 19–29. Janzen, D.H., 1978, Description of a Pterocarpus officinalis (Leguminosae) monoculture in Corcovado National Park, Costa Rica, Brenesia, 14-15, 305–309. Jarvis, P.G., G.B. James and J.J. Landsberg, Coniferous forests, in Vegetation and the atmosphere. Volume 2. Case studies, edited by J.L.. Montheith, chap. 7, pp. 171–240, Academic Press, Inc, London, 1976. Kaimal, J.C. and J.J. Finnigan, Atmospheric boundary layer flows, Oxford Univ. Press, New York, 1994, 289pp. Kalney, E. et al., 1996, The NCEP/NCAR reanalysis project, Bull. Am. Meteorol. Soc., 77, 437–471.
201
References Klemp, J.B. and D.R. Durran, 1983, An upper boundary condition permitting internal gravity wave radiation in numerical mesoscale models, Mon. Wea. Rev., 111, 430–444. Klemp, J.B. and D.K. Lilly, 1978, Numerical simulation of hydrostatic mountain waves, J. Atmos. Sci., 35, 78–107. Klemp, J.B. and R.B. Wilhelmson, 1978, The simulation of three-dimensional convective strom dynamics, J. Atmos. Sci., 35, 1070–1096. Koenig, N., A comprehensive agricultural program for Puerto Rico, U.S. Department of Agriculture and Commonwealth of Puerto Rico, Washington, DC, 1953. Krelinger, A. and B. Krijgsman, Forest micrometeorology of a montane palm forest in the Luquillo Mountains, Puerto Rico, Master’s thesis, Vrije Universiteit Amsterdam, 2001. Kuo, H.L., 1974, Further studies of the parameterization of the influence of cumulus convection on large-scale flow, J. Atmos. Sci., 31, 1232–1240. LaBastille, A. and D.J. Pool, 1978, On the need of a systen if ckiyd firest oarks in middle america and tge caribbean, Environmental Conservation, 5, 183–190. Larsen, M.C., 2000, Analysis of 20th century rainfall and streamflow to charaterize drought and water resources in Puerto Rico, Physical Geography, 21, 494–521. Larsen, M.C. and I.M. Concepc´ıon, Water budgets of forested and agriculturallydeveloped watersheds in Puerto Rico, in Tropical hydrology and Caribbean water resources, edited by R.I. Segarra-Garc´ıa, pp. 199–204, American Water Resources Association, San Juan, Puerto Rico, 1998. Lawton, R.O., U.S. Nair, R.A. Pielke and R.M. Welch, Submitted, Climatic impact of tropical deforestation on nearby montane cloud forests. Lean, J. and P.R. Rowntree, 1993, A GCM simulation of the impact of Amzaonian deforestation on climate using an imporved canopy representation, Q.J.R. Meteorol. Soc., 119, 509–530. Lean, J. and D.A. Warrilow, 1989, Simulation of the regional climatic impact of amazon deforestation, Nature, 342, 411–413. Lilly, D.K., 1962, On the numerical simulation of buoyant flow, Tellus, XIV, 2, 148– 172. Liou, K-N., An introduction to atmospheric radiation, Academic Press, Inc, New York, 1980. Louis, J.F., M. Tiedke and J.F. Geleyn, A short history of the operational PBL parameterization at the ECMWF, in Workshop on planetary boundary layer parameterization, pp. 59–80, Shinfield Park, Reading, U.K., 1981. 202
References ´ Cartilla del agua para Puerto Rico, vol. 10 of Lugo, A.E. and A.R. Garc´ıa-Martino, Acta Cientifica, 1996. Lugo, A.E. and F.N. Scatena, Ecosystem-level properties of the Luquillo Experimental Forest with emphasis on the Tabonuco forest, in Tropical Forests: Management and Ecology, edited by A. E.. Lugo and C.. Lowe, vol. 112 of Ecological Studies, chap. 4, pp. 59–108, Springer–Verlag, New York, 1995. Lugo, A.E., A. Blokkesteijn and F.N. Scatena, Structure, succession, and soil chemistry of palm forests in the Luquillo Experimental Forest, in Tropical Forests: Management and Ecology, edited by A. E.. Lugo and C.. Lowe, vol. 112 of Ecological Studies, chap. 6, pp. 142–177, Springer–Verlag, New York, 1995. Lugo, A.E., J. Figueroa-Colon and F.N. Scatena, The Caribbean, in North American terrestrial vegetation, edited by M.G.. Barbour and W.D.. Billings, chap. 16, pp. 593– 622, Cambridge Univ. Press, 2000, 2nd edition. 708 pp. Mahrer, Y. and R.A. Pielke, 1977a, The effects of topography on sea and land breezes in a two dimensional numerical model, Mon. Wea. Rev., 105, 1151–1162. Mahrer, Y. and R.A. Pielke, 1977b, A numerical study of the airflow over irragular terrain, Beitr. Phys. Atmos., 50, 98–113. Malkus, J.S., 1955, The effects of a large island upon the trade-wind air stream, Q.J.R. Meteorol. Soc., 81, 538–550. Mason, P.J. and A.R. Brown, 1999, On subgrid models and filter operations in large eddy simulations, J. Atmos. Sci., 56, 2101–2114. McCaughey, J.H., 1985, A radiation and energy balance study of mature forest and clear–cut sites, Boundary–Layer Meteorol., 32, 1–24. McNally, D, Positional astronomy, Muller educational, London, UK, 1974. Meesters, A.G.C.A., Thermally-forced meso-scale circulations in tidal areas, Ph.D. thesis, Vrije Universiteit Amsterdam, The Netherlands, 1991, 221 pp. Meesters, A.G.C.A. and H.F. Vugts, 1996, Calculation of heat storage in stems, Agric. For. Meteorol., 78, 181–202. Mellor, G.L. and T. Yamada, 1974, A hierarchy of turbulence closure models for planatary boundary layers, J. Atmos. Sci., 31, 1791–1806. Mellor, G.L. and T. Yamada, 1982, Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems, Rev. Geophys. Space Phys., 20, 851–875. Messinger, J. and A. Arawaka, Numerical methods used in atmospheric models, vol. 14 of GARP Publication Series, WMO/ICSU Joint Organizing Committee, 1976, 64pp. Monteith, J.L., Evaporation and the environment, in Symposium of the Society of Experimental Biology no. 19, pp. 245–269, 1965. 203
References Monteny, B. and G. Gosse, 1976, Analyse et estimation du rayonnement net d’une culture de panicum maximum en zone tropical humide, Oecol. Plant., 11, 173–191. Moore, C.J., 1986, Frequency response correction for eddy correlation systems, Boundary–Layer Meteorol., 37, 17–35. Mylne, M.F. and P.R. Rowntree, 1992, Modelling the effects of albedo change associated with tropical deforestation, Climatic Change, 21, 317–343. Nair, U.S., R.M. Welch, R.O. Lawton and R.A. Pielke, Submitted, Impact of land use on Costa Rican regional climate. National Climatic Data Center, U.S. monthly precipitation for cooperative and NWS sites, Internet site of National Oceanic and Atmospheric Administration, U.S. Dept. of Commerce., Asheville, North Carolina, 1999, http://www.ncdc.noaa.gov/ol/climate/online/coop-precip.html. Nepstad, D.C. amd C.R. Carvalho, E.A. Davidson, P.A. Lefebre, G.H. Negreiros, E.D. da Silva, T.A. Stone, S.E. Trumbore and S. Vieira, 1994, The role of deep roots in the hydrological and carbin cycles of Amazonian forests and pastures, Nature, 372, 666–669. Nichols, M.E., R.A. Pielke and W.R. Cotton, 1991, A two dimensional numerical investigation of the interaction between sea breezes abd deep convection over the Florida peninsula, Mon. Wea. Rev., 119, 298–323. NLMOD, Local area forecaster’s handbook, U.S. Naval Atlantic meteorology and oceanography detachment naval station Roosevelt Roads, Puerto Rico, http://www.nlmod-rooseveltroads.navy.mil, 1999, 23pp. Orlanski, I., 1976, A simple boundary condition for unbouded hyperbolic flows, J. Comput. Phys., 21, 251–269. Page, J.K., R.J. Flynn and P.R. Gill, Development of a validated objective radiation model for predicting the solar radiation on cloudless days on horizontal surfaces in the European region, in Prediction of solar radiation on inclined surfaces, edited by J.K.. Page, no. 3 in F - Solar radiation data, chap. 2, pp. 13–92, D. Reidel Publ. Comp., Dordrecht, The NEtherlands, 1986. Pielke, R.A., 1974, A three-dimensional numerical model of the sea breeze over south florida, Mon. Wea. Rev., 102, 115–139. Pielke, R.A., Mesoscale meteorological modeling, Academic Press, Inc, Orlando, Florida, etc, 1984, 612pp. Pielke, R.A., R.l. Walko, L.T. Steyaert, P.L. Vidale, G.E. Liston, W.A. Lyons and T.N. Chase, 1999, The influence of anthropogenic landscape changes on weather in south Florida, Mon. Wea. Rev., 127, 1663–1673.
204
References Pielke, R.A. et al., 1992, A comprehensive meteorological modeling system RAMS, Meteorol. Atmos. Phys., 49, 69–91. Polcher, J., 1995, Sensitivity of tropical convection to land surface processes, J. Atmos. Sci., 52, 3143–3161. Polcher, J. and K. Laval, 1994a, The impact of African and Amazonian deforestation on tropical climate, J. Hydrol., 155, 389–405. Polcher, J. and K. Laval, 1994b, A statistical study of the regional impact of deforestation on climate in the LMD GCM, Climate Dynamics, 10, 205–219. Pounds, J.A., M.P.A. Fogden and J.H. Campbell, 1999, Biological response to climate change on a tropical mountain, Nature, 398, 611–615. Riehl, H., Climate and weather in the tropics, Academic Press, Inc, London, 1979, 610pp. Rodgers, C.D., 1967, The use of emissivity in atmospheric radiation calculations, Q.J.R. Meteorol. Soc., 93, 43–54. Scatena, F.N., W. Silver, T. Siccama, A. Johnson and M.J. Sanchez, 1993, Biomass and nutrient contents of the Bisley experimental watersheds, Luquillo Experimental Forest, Puerto Rico, before and after hurricane Hugo, Biotropica, 25, 15–27. Scatena, F.N., S. Moya, C. Estrada and J.D. Chinea, 1996, The first five years in the reorganization of aboveground biomass and nutrient use following hurricane Hugo in the Bisley Experimental Watershed, Luquillo Experimental Forest, Puerto Rico, Biotropica, 28, 424–440. Schellekens, J., Hydrological processes in a humid tropical rain forest: a combined experimental and modelling approach, Ph.D. thesis, Vrije Universiteit Amsterdam, The Netherlands, 2000, 158 pp. Schellekens, J., L.A. Bruijnzeel, F.N. Scatena, Bink N.J. and F. Holwerda, 2000, Evaporation from a tropical rain forest, Luquillo Experimental Forest, Puerto Rico, Water. Resourc. Res., 36, 2183–2196. Schotanus, P., F.T.M. Nieuwstadt and H.A.R. De Bruin, 1983, Temperature measurements with a sonic anemometer and its application to heat and moisture fluxes, Boundary–Layer Meteorol., 26, 81–93. Shukla, J., C. Nobre and P. Sellers, 1990, Amazon deforestation and climate change, Science, 247, 1322–1325. Shuttleworth, W.J., 1988, Evaporation from Amazonian rainforest, Phil. Trans. Roy. Soc. London., B223, 321–346. Shuttleworth, W.J., 1989, Micrometeorology of temperate and tropical forest, Phil. Trans. Roy. Soc. London., B324, 299–334. 205
References Shuttleworth, W.J. et al., 1984, Eddy correlation measurements of energy parition for Amazonian forest, Q.J.R. Meteorol. Soc., 110, 1143–1162. Simpson, I.J., G.W. Thurtell, H.H. Neumann, G. den Hartog and G.C. Edwards, 1998, The validity of similarity theory in the roughness sublayer above forests, Boundary–Layer Meteorol., 87, 69–99. Smagorinsky, J., 1963, General circulation experiments with the primitive equations. part I, the basic experiment, Mon. Wea. Rev., 91, 99–164. Smeets, C.J.P.P., Stable boundary layer over a melting glacier, Ph.D. thesis, Vrije Universiteit Amsterdam, The Netherlands, 2000, 117 pp. Stephens, G.L., 1978, Radiation profiles in extended water clouds, part ii, J. Atmos. Sci., 35, 2123–2132. Stephens, G.L. and P.J. Webster, 1979, Sensitivity of radiative forcing to variable cloud and moisture, J. Atmos. Sci., 36, 1542–1556. Still, C.J., P.N. Foster and S.H. Schneider, 1999, Simulating the effect of climate change on tropical cloud forests, Nature, 398, 608–610. Stohlgren, T.J., T.N. Chase, R.A. Pielke, T.G.F. Kittel and J.S. Baron, 1998, Evidence that local land use practices influence regional climate, vegetation, and stream flow patterns in adjacent natural areas, Glob. Change Biol., 4, 495–504. Stull, R.B., An introduction to boundary layer meteorology, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands, 1988, 670pp. Tijm, A.B.C., Sea-breeze studies, Ph.D. thesis, Utrecht University, The Netherlands, 1999, 155 pp. Tillman, J.E., 1972, The indirect determination of stability, heat and momentum fluxes in the atmospheric boundary layer from simple scalar variables during dry unstable conditions, J. Appl. Meteorol., 11, 783–792. Tremback, C.J., Numerical simulation of a mesoscale convective complex: model development and numerical results, Ph.D. thesis, Colorado State University, Fort Collins, CO, 1990. Tremback, C.J., J. Powell, W.R. Cotton and R.A. Pielke, 1987, The forward in time upstream advection scheme: Extension to higher orders, Mon. Wea. Rev., 115, 540– 555. Tripoli, G.J., 1992, An explicit three-dimensional nonhydrostatic numerical simulation of a tropical cyclone, Meteorol. Atmos. Phys., 49, 229–254. Tripoli, G.J. and W.R. Cotton, 1982, The Colorado State University threedimensional cloud/mesoscale model - 1982. Part i: General theoretical framework and sensitivity experiments, J. de Rech. Atmos., 16, 185–220. 206
References Van Asselt, C.J., A.F.G. Jacobs, J.H. van Boxel and A.E. Jansen, 1991, A rigid fast– response thermometer for atmospheric research, Meas. Sci. Technol., 2, 26–31. Vazquez-Garcia, J.A., Cloud forest archipelagos: Preservation of fragmented monane ecosystens in tropical America, in Tropical montane cloud forests, edited by L.S.. Hamilton, J.O.. Juvik, and F.N.. Scatena, no. 110 in Ecological Studies, pp. 315–332, Springer-Verlag, New York, 1995. Vermeulen, J.P.L., The atmospheric boundary layer over a heterogeneous vegetated landscape, Ph.D. thesis, Vrije Universiteit Amsterdam, The Netherlands, 2001, 164 pp. Vugts, H.F., M.J. Waterloo, F.J. Beekman, K.F.A. Frumau and L.A. Bruijnzeel, The temperature variance method: a powerful tool in the estimation of actual evaporation rates, in Hydrology of warm humid regions, edited by J.S. Gladwell, no. 216 in IAHS Publications, International Association of Hydrological Sciences, pp. 251– 260, IAHS Press, Institute of Hydrology, Wallingford, UK, 1993. Wadsworth, F., 1950, Notes on the climax forests of Puerto Rico and their destruction and conservation prior to 1900, Caribbean Forester, 11, 38–47. Wadsworth, F.H., 1951, Forest management in the Luquillo Mountains, Car. For., 12, 93–114. Walko, R.L., R.A. Pielke C.J. Tremback and W.R. Cotton, 1995a, An interactive nesting algorithm for stretched grids and variable nesting ratios, J. Appl. Meteorol., 34, 994–999. Walko, R.L., W.R. Cotton, M.P. Meyers and J.Y. Harrington, 1995b, New RAMS microphysics parameterization. part 1: The single moment scheme, Atmos. Res., 38, 29–62. Walko, R.L. et al., 2000, Coupled atmosphere-biosphysics-hydrology models for environmental modeling, J. Appl. Meteorol., 39, 931–944. Waterloo, M.J., Water and nutrient dynamics of Pinus caribaea plantation forests on degraded grassland soils in south-west Viti Levu, Fiji, Ph.D. thesis, Vrije Universiteit Amsterdam, The Netherlands, 1994, 478 pp. Waterloo, M.J., L.A. Bruijnzeel, H.F. Vugts, T.T. Rawaqa and N.J. Bink, Submitted, Micrometeorology and water use of a tall fire-climax grassland ain south-western viti levu, fiji. Weaver, P.L., 1972, Cloud moisture interception in the Luquillo Mountains of Puerto Rico, Caribbean J. Sci, 12, 129–144. Webb, E.K., G.I. Pearman and R. Leuning, 1980, Correction of flux measurements for density effects due to heat and water vapour transfer, Q.J.R. Meteorol. Soc., 106, 85–100. 207
References Whitmore, T.C., An introduction to tropical rain forest, Clarendon Press, Oxford, 1998, 2nd ed. Woodbury, R.O., Notes from: Pterocarpus forest - a freshwater swamp in Puerto Rico, mimeo, University of Puerto Rico, Rio Piedras, PR, 1978. Wright, I.R., J.H.C. Gash, H.R. da Rocha, W.J. Shuttleworth, C.A. Nobre, G.T. Maitelli, C.A.G.P. Zamparoni and P.R.A. Carvalho, 1992, Dry season micrometeorology of central Amazonian ranchland, Q.J.R. Meteorol. Soc., 118, 1083–1099. Xian, Z. and R.A. Pielke, 1991, The effects of width of landmasses on the development of sea breezes, J. Appl. Meteorol., 30, 1280–1304. Yukuan, S., C. Longxun and D. Min, 1994, Numerical simulation for the impact of deforestation on climate in China and its neighboring regions, Adv. Atm. Sci., 11, 212–223.
208
