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UNIC- UNIVERSIDADE DE CUIABÁ
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS
AMBIENTAIS
ANÁLISE DE PARÂMETROS BIOFÍSICOS POR
SENSORIAMENTO REMOTO EM DIFERENTES USO
E OCUPAÇÃO NO MUNICÍPIO DE CUIABÁ-MT
ANDREIA GODOY ROCHA ARRUDA
PROF. DR. MARCELO SACARDI BIUDES
ORIENTADOR
Cuiabá, MT
Novembro/ 2015
ii
UNIC- UNIVERSIDADE DE CUIABÁ
PRORAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS
AMBIENTAIS
ANÁLISE DE PARÂMETROS BIOFÍSICOS POR
SENSORIAMENTO REMOTO EM DIFERENTES USO E
OCUPAÇÃO NO MUNICÍPIO DE CUIABÁ-MT
ANDREIA GODOY ROCHA ARRUDA
Dissertação apresentada ao
Programa de Pós-Graduação
em Ciências Ambientais da
Universidade de Cuiabá-
UNIC, como parte dos
requisitos para obtenção do
título de Mestre em Ciências
Ambientais.
PROF. DR. MARCELO SACARDI BIUDES
Cuiabá, MT
Novembro/ 2015
iii
FICHA CATALOGRÁFICA
Dados Internacionais para Catalogação na Publicação (CIP)
Bibliotecária: Elizabete Luciano/CRB1-2103
A779a Arruda, Andreia Godoy Rocha
Análise de Parâmetros Biofísicos Por Sensoriamento Remoto Em Diferentes Uso e Ocupação
no Município de Cuiabá-MT./Andreia Godoy Rocha Arruda. Cuiabá-MT, 2015. 38p.
Inclui Lista de Figuras e Tabelas.
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da
Universidade de Cuiabá – UNIC, como parte dos requisitos para obtenção do título de
Mestre em Ciências Ambientais.
Orientador: Prof. Dr.Marcelo Sacardi Biudes
1. Introdução. 2.Revisão Bibliográfica. 3.Material e Métodos. 4.Resultados e
Discussão. 5.Conclusão. 6.Referencial Bibliográfico.
CDU: 34:551
iv
UNIC- UNIVERSIDADE DE CUIABÁ
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS
AMBIENTAIS
FOLHA DE APROVAÇÃO
TÍTULO: ANÁLISE DE PARÂMETROS BIOFÍSICOS POR
SENSORIAMENTO REMOTO EM DIFERENTES USO E OCUPAÇÃO NO
MUNICÍPIO DE CUIABÁ-MT
AUTORA: ANDREIA GODOY ROCHA ARRUDA
Dissertação defendida e aprovada em 28 de Agosto de 2015, pela comissão
julgadora:
__________________________________________
Dr. Marcelo Sacardi Biudes - Orientador
(Universidade Federal de Mato Grosso - UFMT)
__________________________________________
Dr. Osvaldo Borges Pinto Junior - Membro Interno
(Universidade de Cuiabá - UNIC)
__________________________________________
Dra. Nadja Gomes Machado Membro Externo
(Universidade Federal de Mato Grosso - UFMT)
v
DEDICATÓRIA
Primordialmente a DEUS, JUSTO E
FIEL; ao meu esposo Marinaldo e
meus filhos Gustavo e Geovana, pelo
amor, carinho e estímulo que me
ofereceram; a minha mãe Elieusa, por
ter dedicado sua vida a mim. Dedico-
lhes essa conquista como gratidão.
vi
AGRADECIMENTOS
Agradecimento de forma especial a Deus e a Jesus Cristo, que me conhecem
antes de minha formação como ser humano, que me guia em todos os
momentos de minha vida e me concederam mais essa vitória;
A minha família que tem me apoiado, em especial ao meu esposo Marinaldo
e aos meus filhos Gustavo e Geovana, que sempre me incentivaram, e nunca
deixaram de acreditar no meu potencial;
Ao meu orientador, professor Dr. Marcelo Sacardi Biudes, pela paciência,
compreensão e disposição, um profissional extremamente comprometido com
a qualidade de ensino e pesquisa na UFMT;
A Prof. Dra. Nadja Gomes Machado pelas sugestões e contribuições;
Aos colegas, Marcos Alves e Victor Hugo pelo apoio no decorrer do
desenvolvimento deste trabalho;
Ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da UNIC-MT e ao
Professor Dr. Osvaldo Borges Pinto Junior coordenador do programa;
A equipe administrativa e professores do Programa de Pós-Graduação em
Ciências Ambientais da UNIC-MT, pela dedicação a todos os alunos;
Aos amigos da empresa Gêneses Engenharia e Consultoria representado pelo
Sr. Robertson Ruas Baganha, pelo apoio e incentivo ao estudo;
A CAPES pelo auxílio financeiro.
vii
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS................................................................................................ix
LISTA DE TABELAS................................................................................................x
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS........................................................xi
RESUMO..................................................................................................................xiii
ABSTRACT..............................................................................................................xiv
1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 1
1.1 PROBLEMÁTICA ................................................................................................. 1
1.2 JUSTIFICATIVA ................................................................................................... 1
1.3 OBJETIVOS........................................................................................................... 2
1.3.1 Objetivo Geral ..................................................................................................... 2
1.3.2 Objetivos Específicos .......................................................................................... 2
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................... 3
2.1 CONVERSÃO DE VEGETAÇÃO NATIVA EM ÁREAS ANTROPIZADAS ........................... 3
2.2 EFEITOS DO USO DO SOLO NOS PARÂMETROS BIOFÍSICOS ........................................ 5
2.2.1 Albedo de Superfície ........................................................................................... 5
2.2.2 Índice de Vegetação ............................................................................................ 6
2.2.3 Temperatura de superfície (Ts) ........................................................................... 8
2.2.4 Balanço de Radiação – Rn .................................................................................. 9
2.3 CARACTERIZAÇÃO DO MUNICÍPIO DE CUIABÁ ........................................................ 10
3 MATERIAL E MÉTODOS .................................................................................. 12
3.1 LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ..................................................................... 12
viii
3.1.1 Características dos Alvos .................................................................................. 13
3.2 MÉTODOS .............................................................................................................. 13
3.2.1 Elaboração das Figuras e Processamento das Imagens .................................. 15
3.2.2 Calibração Radiométrica .................................................................................. 16
3.2.2.1 Reflectância Monocromática ......................................................................... 17
3.2.2.2 Albedo Planetário ........................................................................................... 18
3.2.2.3 Albedo da Superfície ...................................................................................... 18
3.2.2.4 Índices de Vegetação...................................................................................... 18
3.2.2.5 Emissividades ................................................................................................. 19
3.2.2.6 Temperatura da Superfície ............................................................................. 20
3.2.2.7 Radiação de onda longa emitida por cada pixel e pela atmosfera.................. 20
3.2.2.8 Radiação de onda curta incidente ................................................................... 20
3.2.2.9 Saldo de Radiação .......................................................................................... 21
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO .......................................................................... 22
4.1 DADOS METEOROLÓGICOS .................................................................................... 22
4.2 ALBEDO DE SUPERFÍCIE ......................................................................................... 23
4.3 ÍNDICE DE VEGETAÇÃO ......................................................................................... 26
4.4 TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE .............................................................................. 29
4.5 SALDO DE RADIAÇÃO – RN ................................................................................... 31
5 CONCLUSÃO ....................................................................................................... 36
6 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO ................................................................. 37
ix
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 – MUNICÍPIO DE CUIABÁ E ÁREAS SELECIONADAS PARA A PESQUISA.......... 12
FIGURA 2 – PONTOS SELECIONADOS PARA A PESQUISA. .............................................. 14
FIGURA 3 – DIAGRAMA DAS ETAPAS DESTINADAS À OBTENÇÃO DO SALDO DE
RADIAÇÃO À SUPERFÍCIE - RN. ................................................................................... 16
FIGURA 4 – VARIAÇÕES METEOROLÓGICAS EM CUIABÁ NO ANO DE 2009. ................ 23
FIGURA 5 – ÍNDICE ALBEDO DE SUPERFÍCIE –PERÍODO SECO (A), PERÍODO CHUVOSO
(B). ............................................................................................................................. 25
FIGURA 6 – VARIABILIDADE DO ALBEDO DE SUPERFÍCIE NA ESTAÇÃO SECA –
AGOSTO/2009 (A) E CHUVOSA – NOVEMBRO/2009 (B) EM DIFERENTES USO E
OCUPAÇÃO NO MUNICÍPIO DE CUIABÁ-MT. ................................................................. 26
FIGURA 7 – NDVI NA ESTAÇÃO SECA (A) E CHUVOSA (B) EM DIFERENTES USO E
OCUPAÇÃO NO MUNICÍPIO DE CUIABÁ-MT. ................................................................. 28
FIGURA 8 – VARIABILIDADE NDVI NA ESTAÇÃO SECA – AGOSTO/2009 (A) E CHUVOSA
– NOVEMBRO/2009 (B) EM DIFERENTES USO E OCUPAÇÃO NO MUNICÍPIO DE CUIABÁ-
MT. ............................................................................................................................. 29
FIGURA 9 – TEMPERATURA DE SUPERFÍCIE NA ESTAÇÃO SECA (A) E CHUVOSA (B) EM
DIFERENTES USO E OCUPAÇÃO NO MUNICÍPIO DE CUIABÁ-MT. ................................... 30
FIGURA 10 – VARIABILIDADE TEMPERATURA DE SUPERFÍCIE NA ESTAÇÃO SECA –
AGOSTO/2009 (A) E CHUVOSA – NOVEMBRO/2009 (B) EM DIFERENTES USO E
OCUPAÇÃO NO MUNICÍPIO DE CUIABÁ-MT. ................................................................. 31
FIGURA 11 – SALDO DE RADIAÇÃO (RN) INSTANTÂNEO W M-2
NA ESTAÇÃO SECA (A) E
CHUVOSA (B) EM DIFERENTES USO E OCUPAÇÃO NO MUNICÍPIO DE CUIABÁ-MT. ....... 33
x
FIGURA 12 – RELAÇÃO DO SALDO DE RADIAÇÃO COM ALBEDO, TS (B) E NDVI (C)
PARA O MÊS DE AGOSTO/2009 (PERÍODO SECO) EM DIFERENTES USO E OCUPAÇÃO NO
MUNICÍPIO DE CUIABÁ-MT. ........................................................................................ 34
FIGURA 13 – VARIABILIDADE DO SALDO DE RADIAÇÃO NA ESTAÇÃO SECA –
AGOSTO/2009 (A) E CHUVOSA – NOVEMBRO/2009 (B) EM DIFERENTES USO E
OCUPAÇÃO NO MUNICÍPIO DE CUIABÁ-MT. ................................................................. 35
xi
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 – PONTOS SELECIONADOS PARA A PESQUISA. ............................................. 13
TABELA 2 – DESCRIÇÃO DAS BANDAS DO MAPEADOR TEMÁTICO (TM) DO LANDSAT 5,
COM OS CORRESPONDENTES INTERVALOS DE COMPRIMENTO DE ONDA, COEFICIENTES
DE CALIBRAÇÃO. ......................................................................................................... 17
TABELA 3 – VARIAÇÕES METEOROLÓGICAS EM CUIABÁ NO ANO DE 2009. ................ 22
xii
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS
A Radiância espectral mínima
B Radiância espectral máxima
BOC Balanço de radiação de onda curta
BOL Balanço de radiação de onda longa
DJ Dia Juliano
ETM Enhanced Thematic Mapper
ɛ Emissividade do corpo
ɛ0 Emissividade da superfície
ɛnb Emissividade no domínio espectral do termal
Há Hectare
IAF Índice de Área Foliar
INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
K1 Constante de calibração da banda termal
K2 Constante de calibração da banda termal
L Constante de ajuste ao solo
Landsat Programa de satélite de observação da Terra
L𝛌,6 Banda do termal
Mm Milímetro
MSS Multiespectral scanner
ND Número digital
NDVI Índice de Vegetação por Diferênça Normalizada
Nm Nanômetro
xiii
P Pressão atmosférica
Ppt Precipitação
Rc Radiação difusa
Rd Radiação direta
REM Radiação Eletromagnética
Rg Radiação solar global
Rn Saldo de Radiação
Rn 24h Saldo de Radiação em 24 horas
Rn, inst Saldo de Radiação Instantâneo
S Constante solar
SAVI Índice de Vegetação ajustado aos efeitos do solo
sr-1 Ângulo sólido
Ʈ24h Transmissividade atmosférica em 24 horas
Ta Temperatura do ar
TM Thematic Mapper
Ts Temperatura da superfície
Ʈsw Transmissividade Atmosférica
Ur Umidade relativa do ar
Z Ângulo zenital
Α Albedo da superfície
Αplan Albedo do topo da Atmosfera
Μm Micrômetro
Σ Constante de Stefan-Boltzmann
xiii
RESUMO
ARRUDA, A. G. R. Análise de parâmetros biofísicos por sensoriamento remoto
em diferentes uso e ocupação no município de Cuiabá-MT. Cuiabá, 2015.
Dissertação (Mestrado em Ciências Ambientais) - Programa de Pós-Graduação em
Ciências Ambientais. UNIC- Universidade de Cuiabá.
O sensoriamento remoto possibilita o monitoramento e identificação de alterações
que ocorrem constantemente na superfície terrestre, sejam elas ocasionadas por
fenômenos naturais ou por ação antrópica. O diagnóstico dessas mudanças pode ser
realizado através da determinação e monitoramento das trocas de energia superfície
atmosfera. O monitoramento dessa dinâmica tornou-se um importante instrumento de
pesquisa, pois as transformações ocorridas no uso e ocupação do solo, vem trazendo
alterações na dinâmica do saldo de radiação (Rn). O objetivo deste trabalho foi
analisar os parâmetros biofísicos da superfície em diferentes usos e ocupações do
solo no município de Cuiabá por meio do sensoriamento remoto. Foram utilizadas
para o estudo seis imagens do satélite Landsat – TM 5, orbita 226 e ponto 071, do
ano de 2009, envolvendo fragmento florestal urbano, vegetação densa, vegetação
rasteira, vegetação de reflorestamento, solo exposto e área urbana do município de
Cuiabá, MT. Os maiores valores de Albedo de Superfície foram encontrados nas
áreas com pouca ou ausência de vegetação, sendo o maior valor médio registrado na
área de solo exposto. O índice de vegetação (NDVI) apresentou variação de acordo
com a cobertura do solo e entre as estações seca e chuvosa, sendo observado o
aumento dos valores na estação chuvosa, o que caracteriza maior vigor da vegetação.
Os maiores valores médios de Ts foram encontrados na área urbana, área de
vegetação rasteira e no solo exposto respectivamente. O Rn foi maior nas áreas com
maior densidade vegetal, e os menores valores foram registrados nos pontos com
maior antropização. Os índices analisados se mostraram sensíveis e com maior
variação quando os fatores se tratavam de umidade e densidade vegetal.
Palavras-chaves: Sensoriamento Remoto, Saldo de Radiação, Uso e Ocupação.
xiv
ABSTRACT
ARRUDA, A. G. R. Analysis of biophysical parameters by remote sensing in
different use and occupation in the city of Cuiaba-MT. Cuiabá, 2015. Dissertation
(Master in Environmental Sciences) - Postgraduate Program in Environmental
Sciences. UNIC- University of Cuiabá.
Remote sensing enables monitoring and identifying changes that occur constantly in
the earth's surface, whether caused by natural phenomena or by human action. The
diagnosis of these changes can be accomplished by determining and monitoring of
surface atmosphere energy exchanges. The monitoring of this dynamic has become
an important research tool, because the changes which occurred in land use and
occupation bring changes in the dynamics of radiation balance (Rn). Therefore, the
objective of this study was to analyze the biophysical parameters of the surface in
different land use and occupation in the city of Cuiabá through remote sensing. Six
images of the Landsat - 5 TM satellite, orbit 226 and point 071, of 2009, were used,
involving areas of urban vegetation, dense vegetation, ground cover, reforestation
vegetation, bare soil and urban area of the city of Cuiabá, MT. The largest values of
Surface Albedo were found in areas with little or no vegetation, the largest average
value recorded in the bare soil area. The vegetation index (NDVI) showed variations
according to the land cover and, between the dry and rainy seasons, increased values
in the rainy season were observed, which features greater vigor of the vegetation.
The highest average values of Ts were found in the urban area, undergrowth area and
bare soil respectively. The Rn was higher in areas with higher plant density and the
lowest values were registered in the points with more anthropization. The indexes
were sensitive and had more variation when the factors were of moisture and plant
density.
Keywords: Remote Sensing, Radiation Balance, Use and Occupation.
1
1 INTRODUÇÃO
1.1 PROBLEMÁTICA
Localizado na região Centro-Sul do estado de Mato grosso, o município de
Cuiabá apresenta fitofisionomia característico de cerrado, sendo sua vegetação nativa
com ocorrência de cerrado, cerradão, mata ciliar, mata semidecídua e mata de
encosta. Grande parte dessa vegetação foi suprimida a partir dos anos de 1970 com a
expansão urbana e o aumento de áreas agricultáveis (DUARTE, 2000).
A intensificação na transformação do espaço físico provoca diferenças nas
propriedades biofísicas entre superfícies antropizadas e vegetadas, causando
alteração na distribuição do Saldo de Radiação (Rn) incidente à superfície. O desafio
é estabelecer parâmetros de cálculos em grandes áreas, considerando que o
monitoramento periódico apresenta custo elevado (JACKSON, 2005).
Estudos nesta temática vem observando diversos fatores que implicam em
alterações no saldo de radiação, variações estas percebidas em ambientes
antropizados, principalmente pela conversão da vegetação por áreas de plantio,
pastagem ou áreas habitacionais, assim considerando que a vegetação é um dos
principais elementos de regulação da umidade e temperatura, as alterações no saldo
de radiação vêm sendo favorecidas pela supressão vegetal, que em níveis elevados
podem acarretar processos de desertificações, mudanças climáticas, entre outros
(SILVA, 2005).
Os atributos de uma área apresentam influência direta no seu comportamento
biofísico, assim é imprescindível estudos sobre as variações de entrada e saída de
radiação solar, temperatura de superfície, albedo e índice de vegetação o que
permitirá assim avaliar as interações que ocorrem entre formas de uso e ocupação do
solo e atmosfera.
1.2 JUSTIFICATIVA
O uso Sensoriamento Remoto vem se despontando como uma ferramenta
eficaz nas pesquisas, pois o seu produto possui alto potencial de informações, com
variabilidade de análise interdisciplinar, por exemplo no monitoramento de
2
parâmetros biofísicos na superfície, além de auxiliar o planejamento territorial. Outro
fator relevante para o uso do Sensoriamento Remoto está no baixo custo e fácil
aquisição, uma vez que o monitoramento por estações Micro Meteorológicas
apresenta alto custo do material empregado, manutenção entre outras intempéries.
A análise do Balanço de Radiação constitui um assunto de interesse para a
aplicação de técnicas de sensoriamento remoto, onde a espacialização cartográfica é
facilitada, acompanhado do processamento digital de imagens de satélite.
Considerando que o custo para o monitoramento de grandes áreas é relativamente
alto e estas encontram-se constantemente suscetíveis ás intervenções humanas.
A radiação solar é a principal fonte de calor e energia, portanto a análise da
diferença de entrada e saída de energia (Balanço de Radiação) do sistema terrestre
merece atenção e análise, pois havendo desequilíbrio neste processo, poderá
desencadear mudanças ambientais significativas.
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 Objetivo Geral
Analisar os parâmetros biofísicos da superfície em diferentes uso e ocupações do
solo no município de Cuiabá por meio do Sensoriamento Remoto.
1.3.2 Objetivos Específicos
Relacionar a temperatura da superfície com o albedo;
Avaliar alterações no albedo provocadas por mudanças nos índices de
vegetação;
Analisar as estimativas do saldo de radiação da superfície;
Avaliar a magnitude da sazonalidade sobre as estimativas de albedo, temperatura
de superfície, índices de vegetação e saldo de radiação.
3
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 CONVERSÃO DE VEGETAÇÃO NATIVA EM ÁREAS
ANTROPIZADAS
É crescente em todo o mundo a preocupação com a degradação ambiental, em
especial as expressivas substituições de áreas de vegetação nativa por áreas de
pastagem ou agricultura. No Brasil o avanço do desmatamento vem provocando
grandes alterações ambientais no Cerrado, Mata Atlântica, Caatinga e Floresta
Amazônia, situação crítica estabelecida pelas relações econômicas, que tem gerado
mudanças significativas na geografia da devastação (MENEZES apud SCHWENK,
2005).
Os processos de mudanças econômicas e sociais envolvem muitos fatores e
ocorrem com diferentes graus de intensidade. A relação entre o ser humano com o
meio ambiente vem ganhando novos significados. Onde a natureza era vista como
um recurso inesgotável, sendo explorada de forma irracional, para a concepção de
que seus elementos deveriam ser preservados, intocados e, posteriormente, para o
entendimento de que há uma alternativa de conciliação entre natureza, e equilíbrio
ecológico via desenvolvimento sustentável (SCHAFFER e PROCHNOW, 2002).
A sustentabilidade ambiental entende que os processos econômicos não podem
ocorrer de forma dissociada da natureza posto que existe uma combinação suportável
de recursos para sua realização, assim o desenvolvimento econômico apresenta uma
dimensão ecológica representada pela exaustão dos elementos naturais e pelo
desequilíbrio ecológico do planeta (CAVALCANTI, 1998).
Portanto, conhecer e analisar o ambiente, é importante para que aja um
planejamento territorial, permitindo o equacionamento de situações ambientais, tais
como o levantamento de áreas de riscos e de potenciais de utilização do território,
estimativas de impactos ambientais, criação de cenários prospectivos, definição de
unidades e normas de manejo e zoneamentos territoriais para diferentes finalidades,
como proteção ambiental, planejamento econômico e urbano (XAVIER DA SILVA,
2001).
4
O monitoramento da dinâmica de uso e ocupação do solo vem sendo
amplamente pesquisado, diversos autores afirmam que transformações das
superfícies dos solos são responsáveis por profundas mudanças no balanço de
energia, causando, dentre outras consequências, influência na dinâmica do
movimento do ar, aumento da temperatura (Ts) nas cidades e o fenômeno da ilha de
calor (AYOADE, 2001; SANT’ANNA NETO, 2000).
A atmosfera apresenta variação de comportamento, sob influência dos aspectos
biofísicos da terra, resultando em uma diversificação do clima dentro dos continentes
e do clima sobre os oceanos. O aumento da supressão vegetal, afeta
consideravelmente o balanço de radiação à superfície, sendo indispensável o seu
monitoramento, pois representa a principal fonte de energia para os processos físico-
químicos que ocorrem na interface superfície-atmosfera (JACKSON, 2005). O saldo
de radiação é uma informação importantíssima, pois é a variável básica na estimativa
da evapotranspiração e cálculo do balanço hídrico, essenciais para a utilização
racional dos recursos hídricos e o uso sustentável dos recursos naturais (SILVA,
2005).
Nesse sentido, avaliar alterações nos componentes dos balanços de radiação e
de energia em áreas de vegetação nativa que estão sendo substituídas por cultivos
comerciais, pastagem e/ou áreas urbanas, ganha a cada dia mais importância em face
às alterações climáticas em curso no nosso planeta. Nesse particular, grande atenção
deve ser dada ao fluxo de calor latente, que essencialmente representa fluxo de massa
na forma de vapor d’água para a atmosfera do nosso planeta, e ao fluxo de calor
sensível, grande responsável pelo aquecimento das áreas urbanas
(SHUTTLEWORTH, 1991).
No Brasil, tem se registrado a substituição da vegetação nativa por culturas
anuais ou perenes, pastagens e florestas de rápido crescimento. Os padrões
apresentados por diferentes componentes do balanço de radiação e energia à
superfície sobre diferentes tipos de vegetação são controlados por características da
superfície, como albedo, área foliar, rugosidade, capacidade fotossintética, entre
outros, que controlam a temperatura e umidade do ar, a velocidade do vento, a
evapotranspiração e até mesmo a precipitação (PIELKE, 1991).
5
Um exemplo desta relação de controle da superfície no clima ocorre quando
da conversão de áreas com culturas agrícolas anuais por reflorestamento, que levaria
a uma significativa redução do albedo, aumento da evapotranspiração e,
consequentemente, a uma significativa redução da temperatura (JACKSON, 2005).
Em áreas urbanizadas as alterações provocadas no saldo de radiação, são
advindas das transformações radiativas, térmicas, de umidade e aerodinâmica.
Através da utilização de materiais de construção que estocam maior calor, presença
de pavimento causando a impermeabilização, construção de edifícios o que
dificultam a circulação do ar, o calor produzido pela atividade humana, pouca
presença de vegetação. Estes elementos favorecem as comparações entre áreas
urbanizadas e não urbanizadas, considerando apresentarem atributo distintos com
altas variações (MAITELLI, 2010).
2.2 EFEITOS DO USO DO SOLO NOS PARÂMETROS
BIOFÍSICOS
2.2.1 Albedo de Superfície
Introduzido por Johann Heinrich Lambert em 1760 em seu trabalho
Photometria, o albedo ou coeficiente de reflexão é resultado entre as irradiâncias
refletidas e incidentes, ou seja, é a proporção entre a luz do sol recebida e refletida
por uma superfície. O albedo de superfície apresenta influência na disponibilidade do
saldo de radiação, assim o índice varia de acordo com as características da superfície,
quanto mais escura a vegetação se apresentar maior a absorção e maior será o saldo
de radiação (PEREIRA, 2002).
Diversos modelos vêm sendo implementados para análise de transferência de
radiação do albedo, pois este apresenta muitos fatores de variação internos e externos
ao dossel, como a topografia, presença de nuvens, material particulado, corpos
d’água e principalmente ao tipo de cobertura vegetal presente. A maioria dos
modelos considera que o índice é influenciado pela variação diurna do ângulo
zenital, assim valores altos são obtidos mais próximos ao nascer e pôr-do-sol, e os
valores mínimos são obtidos próximos ao meio dia. Variáveis micrometeorológicas,
como o vento e o orvalho podem alterar os valores do albedo, a ação do vento causa
6
a inclinação do dossel bem como a presença do orvalho resultando em uma
assimetria no albedo, podendo aumentar os valores desta variável nas primeiras horas
da manhã (SONG, 2001).
Solos que possuem baixo albedo e uma condutividade alta, resulta em um
microclima suave e estável, uma vez que o excesso de calor é absorvido e
armazenado e quando a temperatura diminui é devolvido mais rapidamente. Já
superfície com albedo alto e baixa condutividade proporciona um microclima
extremo, pois não há um equilíbrio dos contrastes. Assim naturalmente o microclima
nas cidades apresentam comportamento diferente das áreas com maior concentração
de vegetação, devido a presença de pavimento e materiais particulados, que atuam
absorvendo a temperatura, tornando o microclima mais quente durante o dia e frio
durante a noite (LYNCH, 1980).
2.2.2 Índice de Vegetação
A diagnóstico do índice de vegetação é realizado através da análise das
transformações lineares de bandas espectrais, que acontecem na faixa do vermelho
(V) e infravermelho próximo (IVP) do espectro eletromagnético. Este índice é
utilizado em diversas escalas, desde pequenas áreas até investigação global,
considerando que as bandas espectrais utilizadas estão presentes em praticamente
todos os sistemas de sensoriamento remoto (WALTHALL, 2004)
A Análise do índice de vegetação por sensoriamento remoto é complexo, pois
uma mesma planta pode apresentar propriedade de reflexão foliar variada, além de
diversos fatores influenciarem nesta reflexão, como por exemplo o substrato em que
se encontram apresentam propriedade de reflexão própria. Para se alcançar índices
confiáveis, alguns parâmetros vêm sendo desenvolvidos para avaliação das
condições de desenvolvimento desses sistemas (JACKSON, 2005).
Algumas espécies apresentam importante relacionamento entre propriedades
espectrais e propriedades biofísicas. No sensoriamento remoto uma das formas de
extração dessas informações é na faixa óptica do espectro eletromagnético, é a
reflectância em uma banda simples como vermelho ou infravermelho, ou ainda
quando as informações de reflectância que cada banda individualmente possui, são
7
agrupadas de maneira específica, o chamado índice de vegetação (IV). Em geral os
índices realçam o componente espectral e correlacionam-se com parâmetros
biofísicos da vegetação, como biomassa e índice de área folear (IAF) (EPIPHANIO
E FORMAGGIO, 1991).
A proposta do índice de vegetação o chamado NDVI (Índice de Vegetação
por Diferença Normalizada), é separa a vegetação verde do brilho solo de fundo,
utilizando primeiramente dados digitais do Landsat MSS. Este é o IV mais
comumente empregado, que detém a habilidade para minimizar efeitos topográficos
ao produzir uma escala linear de medida, possui a propriedade de variar entre –1 a +1
(quanto mais próximo de 1, maior a densidade de cobertura vegetal), o 0 representa
valor aproximado para ausência de vegetação, ou seja, representa superfícies não
vegetadas (ROUSE, 1974).
O NDVI tem se mostrado bastante útil na estimativa de parâmetros biofísicos
da vegetação e o seu ponto forte é o conceito de razão que reduz várias formas de
ruídos, como diferenças de iluminação, sombra de nuvens, atenuação atmosférica e
certas variações topográficas. Uma peculiaridade atribuída ao NDVI é a rápida
saturação que o torna insensível ao aumento da densidade do dossel. Os valores de
NDVI estabilizam-se em um patamar independente do aumento da densidade do
dossel (SILVA, 2004).
A cobertura vegetal de uma área sofre influência de diversos fatores como o
clima, a topografia, solos e as suas propriedades. Em áreas de vegetação nativa os
valores de índice de vegetação, pode sofrer significativas alterações nos períodos
estacional e anual, considerando que o principal elemento condicionante é a
disponibilidade hídrica. Assim, com a variação anual é possível observar o estresse
ambiental causado pelo impacto climático regional (ROSENDO & ROSA, 2005).
O mapeamento da vegetação vem sendo largamente realizado, tanto para a
preservação de ambiente naturais, como na dinâmica de uso e ocupação do solo,
especificamente para o processo de produção. Neste sentido o sensoriamento remoto
é uma ferramenta amplamente utilizada, pois permite o computo dessas interações
eletromagnéticas com alvos à superfície através de bandas espectrais. No entanto
alguns fatores devem ser considerados, pois podem afetar o uso dos índices de
8
vegetação, como a estrutura do dossel, o substrato abaixo da vegetação, as
características químicas das folhas (JACKSON, 2005).
2.2.3 Temperatura de superfície (Ts)
Considerando que a radiação que chega a terra é dispersada de forma
diferente na superfície, é natural que os diferentes uso e cobertura apresentem valores
de temperatura de superfície diferentes. Assim, a temperatura da superfície é
caracterizada e apresenta variação espacial de forma diferenciada de acordo com as
características presentes na superfície, de forma geral com menores valores em área
com vegetação e maiores valores em áreas antropizadas (SILVA, 2012),
Outros fatores também influenciam na Ts, como a localização geográfica
(altitude e longitude) e o uso da terra. Deste modo área urbanizada ou com forte ação
antrópica, observa-se que a absorção de radiação solar incidente (onda curta) é maior
que em área com presença de vegetação, em virtude da maior capacidade,
condutividade e admitância térmica dos materiais presentes nesse meio, resultando
em um maior aquecimento do ambiente urbano ou solo exposto, quando se compara
com áreas vegetadas (BALDU, 2006).
Observa-se que em áreas com presença de vegetação, as temperaturas são
menores que áreas com solo exposto, pois na cobertura vegetal parte da radiação
solar incidente é absorvida ou refletida pelas folhas, para que ocorram os processos e
interações físico-químicos. A Radiação incidente sendo usada nos fluxos de calor
latente, para a evapotranspiração e a presença de água nas folhas, inibe o aumento da
temperatura, refrescando as áreas vizinhas, uma vez que a evaporação converte a
energia solar em água evaporada em vez de calor, mantendo a temperatura mais
baixa (JENSEN, 2010).
Em área de solo exposto, as temperaturas são mais elevadas, esse aumento é
devido a falta de cobertura do solo, estresse hídrico o que proporciona um
aquecimento rápido no período de exposição à radiação solar, (GARTLAND, 2010)
Da mesma forma são perceptíveis as alterações na temperatura da superfície
em áreas cuja conversão da vegetação é para uso urbano. As mudanças da
temperatura sofridas nesses ambientes, são decorrentes da substituição da cobertura
9
vegetal, em consequência a diminuição da evaporação, quantidade de solo exposto,
aumento da rugosidade e o uso de materiais com pouca refletividade, o que favorece
a absorção da radiação e consequentemente, maior emissão de calor sensível. O
resultado desse processo é o fenômeno chamado ilha de calor, caracterizado pela
elevação da temperatura em ambientes urbanos (CALLEJAS, 2011).
2.2.4 Balanço de Radiação – Rn
A radiação solar é a principal fonte de energia para a biosfera, no entanto o
fluxo de energia solar incidente na Terra varia a longo do ano, devido ao movimento
de translação, para haver um padrão na análise dessa variação do fluxo, estabeleceu-
se a constante solar (S), cujo valor é de 1367 Wm². No entanto, outros elementos
implicam na distribuição da radiação, a exemplo das características da superfície tais
como umidade, cobertura vegetal e albedo, além das condições em que se encontra a
atmosfera (SILVA, 2005).
Na interação da radiação solar incidente, parte dessa radiação é refletida para
o espaço, outra parte é absorvida, portanto o Saldo de Radiação (Rn) é a diferença
entre os fluxos de radiação incidentes, refletidos ou emitidos, incluindo as radiações
de onda longa e onda curta, principal responsável pelos processos físicos, químicos,
biológicos e meteorológicos à superfície (SILVA, 2011).
O Albedo e a temperatura de superfície são dois parâmetros essenciais para o
cálculo do Rn a superfície, considerando que uma superfície possua um albedo baixo
e uma condutibilidade alta, o microclima resultante é suave e estável, pois o excesso
de calor é absorvido e armazenado rapidamente e, quando as temperaturas diminuem,
é rapidamente devolvido. Já superfície com alto albedo e baixa condutibilidade
resultam em uma maior amplitude térmica, por não haver equilíbrio nos contrastes.
Assim, é possível identificar as alterações no uso e ocupação do solo, através das
interações entre componentes do balanço de radiação, que resultam nas trocas de
calor e massa entre superfície e atmosfera (SILVA, 2011).
As constantes mudanças causadas por ações antrópicas ou naturais ocorridas
na superfície terrestre, vem provocando alterações no balanço de radiação da
superfície, isto é, a substituição dos materiais naturais por agricultura, extrativismo,
10
áreas urbanas ou pastagem, provoca mudanças nos processos de absorção,
transmissão e reflexão e nas características da atmosfera que resultará no balanço de
radiação a superfície (JACKSON, 2005).
2.3 CARACTERIZAÇÃO DO MUNICÍPIO DE CUIABÁ
O município de Cuiabá, capital do Estado de Mato Grosso, está localizado na
região centro-sul do estado. Foi fundado em 1719, teve sua origem ligada as
descobertas e desenvolvimento das atividades de mineração de ouro e diamante.
Durante o século XIX essa atividade extrativista instalou-se, preferencialmente, nas
áreas da Depressões Cuiabana, região no domínio do Cerrado com presença
expressiva da Floresta Estacional e de ambientes transicionais (AB’SÁBER, 1983).
Cuiabá passou por diversos desmembramentos em seu território, a partir da
descoberta de novas minas auríferas. No início do século XX houve
progressivamente o desenvolvimento das atividades agropecuárias no entorno de
Cuiabá, com ênfase para o cultivo da cana-de-açúcar, dando assim início a
intensificação das alterações do espaço físico do município (IPDU, 2007).
O desenvolvimento do município deu-se a partir os anos de 1970, decorrentes
de incentivos fiscais do Governo Federal, para a integração nacional e ocupação da
Amazônia. Através desses incentivos fiscais grande empresas agropecuárias se
instalaram no Norte do Estado de Mato Grosso, intensificando a ocupação da
Amazônia mato-grossense, deixando Cuiabá como cidade de apoio ao fluxo
migratório que se intensificava (IPDU, 2007).
Em virtude do grande fluxo migratório, a população de Cuiabá que até 1960
era de aproximadamente 50 mil habitantes, passou para mais de 100 mil habitantes
em 1970, levando assim a sansão de leis que ampliavam o limite do perímetro urbano
e expansão dos serviços de infraestrutura, que já não comportava aquela população.
Em 1991 foi contabilizado mais de 400 mil habitantes, sendo o perímetro
urbano de 153, 06 Km², neste período surgiram muitas ocupações fora do perímetro
urbano, no entanto, apenas em 1994 foi sancionada nova lei que redefinia para
251,94 km² o perímetro de Cuiabá. Atualmente, a população do município é de
11
aproximadamente 551.098 mil habitantes, sendo que 98,13% dessa população vive
na área urbana, que conta com uma macrozona urbana de 254,57 km² (IPDU, 2007).
A paisagem urbana é caracterizada pela presença de um centro comercial
antigo, onde concentram prédios baixos, lotes de pequeno a médio porte e pouca
vegetação. Nas últimas décadas a expansão deu-se através de loteamentos
residenciais, conjuntos habitacionais horizontais e verticais e ocupações espontâneas,
provocando a descentralização para as regiões Nordeste, Noroeste e Sudoeste
(MAITELLI, 2010).
O sistema de produção é baseado na agricultura familiar, com
aproximadamente 15 km² de área produzida no ano de 2009, sendo o abacaxi, arroz,
cana-de-açúcar, mandioca, melancia, milho, banana, coco-da-baía, limão e manga os
principais produtos, que servem para o abastecimento do mercado da capital e da
baixada cuiabana. Até o ano de 2007 constatou-se aproximadamente 1.309 km² de
área desmatada, o que corresponde a cerca de 37% da área total do município que é
de 3.538,17 km², estas áreas servem tanto para a produção agrícola quanto para a
pecuária, atividade que também é fortemente desenvolvida no município (CUIABÁ,
2012).
A vegetação nativa do município de Cuiabá é caracterizada pela ocorrência de
cerrado, cerradão, mata ciliar, mata semidecídua e mata de encosta. Considerando a
necessidade de preservação das áreas de vegetação remanescente e áreas de
preservação permanente, o poder público na esfera federal, estadual e municipal
instituiu áreas de proteção ambiental. Estas áreas estão presentes na área urbana que
são fragmentos de vegetação, como o Jardim Zoobotânico, Parque Mãe Bonifácia,
Parque Massairo Okamura, Parque Paiaguás, Horto Florestal Tote Garcia entre
outros. Na área rural temos o Parque Nacional de Chapada dos Guimarães, onde
aproximadamente 80% da área do parque encontra-se no município de Cuiabá, temos
ainda a Área de Preservação Permanente (APA) da Chapada dos Guimarães, APA
Municipal Aricá-Açu entre outros (CUIABÁ, 2012).
A altitude média é de 200 metros, apresentando topografia suavemente
ondulada, o clima é Tropical Semiúmido com duas estações bem definidas, sendo 6
meses de período chuvoso e 6 meses de estação seca (MAITELLI, 2010).
12
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
A área de estudo selecionada para este trabalho corresponde ao município de
Cuiabá, MT (Figura 1). O município é dominado pela vegetação de cerrado, não
possui grandes área plantadas, tendo sua agricultura baseada na agricultura familiar,
a área urbana sofreu um grande processo de crescimento populacional a partir da
década de 70. Possui grandes áreas de Unidade de Conservação, com relevo mais
acentuado na divisa com o município de Chapada dos Guimarães, como demonstrado
na Figura abaixo, essas características ajudam na diminuição do avanço do
desmatamento, aumentando assim a preservação do meio ambiente.
Figura 1 – Município de Cuiabá e áreas selecionadas para a pesquisa.
13
3.1.1 Características dos Alvos
Conforme apresentado na Figura 2, seguem as principais caraterísticas dos
alvos desta pesquisa:
Solo Exposto (SE) - Encontra-se ao oeste do município, em uma área
de extrativismo mineral;
Área Urbana (AU) - Ponto situado na região central do perímetro
urbano de Cuiabá, em área comercial, com forte fluxo de veículos e
pedestres e presença de pavimento asfáltico;
Vegetação Rasteira (VR) - Ponto locado ao sul do município, com
vegetação rasteira, característico de área de pastagem;
Área de Reflorestamento (AR) - Ponto localizado ao norte do
município, área de reflorestamento com presença de eucalipto;
Fragmento Florestal Urbano (FFU)- Ponto localizado no Parque
Estadual Mãe Bonifácia, fragmento de vegetação característico de
cerrado em área urbana;
Vegetação Densa (VD) - Área situada a sudeste do município, com
presença de vegetação característico de cerrado.
3.2 MÉTODOS
A seleção das áreas de estudo deu-se através de pontos que apresentassem
características distintas, gerou-se assim os alvos desta pesquisa, conforme
apresentado na tabela 1 e espacializado na Figura 2.
Tabela 1 – Pontos selecionados para a pesquisa.
Ponto Latitude Longitude Área
SE 15° 21' 27,980" S 56° 11' 31,990" W Solo exposto
AU 15° 35' 51,110" S 56° 5' 44,990" W Área Urbana
VR 15° 41' 36,280" S 55° 50' 37,850" W Vegetação Rasteira
AR 15° 8' 24,790" S 56° 0' 57,780" W Área de Reflorestamento
FFU 15° 34' 49,280" S 56° 6' 19,870" W Fragmento Florestal Urbana
VD 15° 37' 27,690" S 55° 37' 17,720" W Vegetação Densa
14
Considerando que cada imagens de satélite é formado por pixels, estes
apresentam valores digitais específicos para cada área conforme interação com
diversos fatores presentes na superfície e atmosfera. Inseriu-se quadrantes para
delimitação de cada pixel que teve seus valores coletados, assim foram coletados os
valores de 9 pixel’s de cada ponto selecionado, conforme Figura 2.
Figura 2 – Pontos selecionados para a pesquisa.
15
3.2.1 Elaboração das Figuras e Processamento das Imagens
As Figuras do projeto, foram desenvolvidos utilizando o software ArcGIS
10.1. A base cartográfica (limites do estado de Mato Grosso e Município de Cuiabá)
foi obtida da base de dados da Secretaria de Estado de Meio Ambiente-SEMA-MT,
os arquivos vetoriais estão em formato shapefile (shp) e projetados no sistema de
coordenadas geográficas UTM no Datum Sirgas 2000. Foram usadas imagens do
satélite LANDSAT-TM5, orbita 226 e ponto 71, do ano de 2009 e DJ 154, 202, 218,
234, 250, 282 e 314. As imagens possuem resolução de 30m obtidas junto ao INPE –
Instituto Nacional de Pesquisa Espacial, foi realizado o seu georreferenciamento e
sendo manuseadas em todos os processos no formato tif.
Para alcançar os objetivos propostos nesta pesquisa, foi utilizado o algoritmo
criado pelo holandês Bastiaanssen (1995), desenvolvido e validado utilizando
imagens do sensor TM do Landsat 5.
Os algoritmos utilizados são recomendados para estimativa do balanço de
radiação e dos fluxos de energia em grandes áreas (TREZZA, 2002), e possui a
mobilidade da utilização por qualquer sensor remoto que registre a radiação nos
comprimentos de onda do visível, infravermelho próximo e infravermelho termal
(ALLEN et al. 2002).
Concluída a preparação das imagens, a Figura 3 apresenta as etapas do
processamento das mesmas:
16
Figura 3 – Diagrama das etapas destinadas à obtenção do Saldo de Radiação à Superfície - Rn.
Para obter o Saldo de Radiação com imagens TM-Landsat 5 foi utilizado o
software ERDAS imagine 2013, conforme o processamento descrito abaixo:
3.2.2 Calibração Radiométrica
Compreende o processo de transformação do número digital (ND) de cada
pixel em radiância espectral, que representa a energia solar refletida por cada pixel
por unidade de área, tempo, ângulo sólido e de comprimento de onda, medida o nível
do satélite, sendo obtido por (CHANDER, 2009):
Através equação (1):
ND255
abaL ii
iλi
(1)
em que a e b são as radiâncias espectrais mínima e máxima (112 μmsrWm ); ND é a
intensidade do pixel (número digital – número inteiro de 0 a 255); e i corresponde as
bandas (1, 2, ... e 7) do satélite Landsat 5 - TM.
17
Tabela 2 – Descrição das bandas do Mapeador Temático (TM) do Landsat 5, com os
correspondentes intervalos de comprimento de onda, coeficientes de calibração.
Bandas Comprimento de
Onda (μm)
L𝛌, min
(W m-2)
L𝛌, máx
(W m-2)
K𝛌, min
(W m-2)
1 (azul) 0,45 – 0,52 -1,52 193 1957
2 (verde) 0,52 – 0,60 -2,84 365 1826
3 (vermelho) 0,63 – 0,69 -1,17 264 1554
4 (IV-próximo) 0,76 – 0,79 -1,51 221 1036
5 (IV-médio) 1,55 – 1,75 -0,37 30,2 215
6 (IV-termal) 10,4 – 12,5 1,2378 15,303 1
7 (IV-médio) 2,08 – 2,35 -0,15 16,5 80,67
Os valores dos coeficientes de calibração radiométrica apresentados acima
são os determinados por CHANDER & MARKHAM (2003), válidos para imagens
dos anos 2003 até 2011.
3.2.2.1 Reflectância Monocromática
A refletância monocromática no topo da atmosfera para cada uma das bandas
do visível e infravermelho é dada pela razão entre o fluxo de radiação solar refletido
e o fluxo de radiação solar incidente (Chander & Markham, 2003), dado pela
equação (2):
rλi
λiλi
d.cos.k
L.πρ
Z (2)
em que λiL é a radiância espectral de cada banda, λik é a irradiância solar espectral
de cada banda no topo da atmosfera 12 μm(Wm ), Z é o ângulo zenital solar (que
pode ser obtido no próprio catálogo de imagens do INPE) e rd é o quadrado da
razão entre a distância média Terra-Sol (ro) e a distância Terra-Sol (r) em dado dia
do ano (DSA), que de acordo com Iqbal (1983), é dado pela equação (3).
)365/2.cos(033,01 DSAd r (3)
em que DSA representa o dia sequencial do ano e o argumento da função cos está em
radianos. O valor médio anual de rd é igual a 1,00 e o mesmo varia entre 0,97 e
1,03, aproximadamente.
18
3.2.2.2 Albedo Planetário
O albedo planetário representa o albedo de cada pixel sem correção
atmosférica, que consiste em combinação linear da reflectância espectral de cada
uma das seis bandas reflectivas e seus respectivos pesos, conforme equação (4):
754321toa ρ0,011ρ0,033ρ0,157ρ0,233ρ0,274ρ0,293α (4)
em que 54321 ρ,ρ,ρ,ρ,ρ e 7ρ são os albedos planetários das bandas 1, 2, 3, 4, 5 e 7.
Note-se que os pesos da equação acima, correspondem ao valor da irradiância solar
monocromática – Isol,b de dada banda (Tabela 1) pela somatória das irradiâncias de
todas as bandas - Σ Isol,b, ou seja: peso da banda b = Isol,b / Σ Isol,b.
3.2.2.3 Albedo da Superfície
Representa o albedo com correção dos efeitos da atmosfera, obtido segundo
Bastiaanssen et al. (1998), qual seja a equação (5):
2
sw
ptoa
τ
ααα
(5)
em que toaα é o albedo planetário, pα é a reflectância da própria atmosfera, para o
modelo SEBAL tem sido recomendado o valor de 0,03, com base em Bastiaanssen
(2000) e swτ é a transmissividade atmosférica que para condições de céu claro, pode
ser obtida por (Allen et al., 2002), conforme equação (6):
z2.100,75τ 5
sw
(6)
3.2.2.4 Índices de Vegetação
O Índice de Vegetação da Diferença Normalizada (Normalized Difference
Vegetation Index - NDVI) é obtido através da razão entre a diferença das
refletividades do IV-próximo ( IVρ ) e do vermelho (Vρ ), pela soma das mesmas,
conforme equação (7):
VIV
VIV
ρρ
ρρNDVI
(7)
em que IVρ e Vρ correspondem, respectivamente, as bandas 4 e 3 do Landsat 5 – TM.
19
O NDVI é um indicador sensível da quantidade e da condição da vegetação
verde. Seus valores variam de –1 a +1 e para superfícies com alguma vegetação o
NDVI varia de 0 e 1, já para a água e nuvens o NDVI geralmente é menor que zero.
Para o cálculo do Índice de Vegetação Ajustado para os Efeitos do Solo (Soil
Adjusted Vegetation Index - SAVI) que é um índice que busca amenizar os efeitos
do “background” do solo, tem sido utilizada a expressão (HUETE, 1988), conforme
equação (8):
)ρρ(L
)ρL)(ρ(1SAVI
VIV
VIV
(8)
em que o fator L é uma função do tipo de solo. Em estudo recente, utilizamos L =
0,1, embora o seu valor mais frequente seja L = 0,5 (Huete &Warrick, 1990; Accioly
et al., 2002; Boegh et al., 2002).
O Índice de Área Foliar (IAF) é definido pela razão entre a área foliar de toda a
vegetação por unidade de área utilizada por essa vegetação. O IAF é um indicador da
biomassa de cada pixel da imagem e o mesmo foi computado pela seguinte equação
empírica obtida por Allen et al. (2002), conforme equação (9):
0,91
0,59
SAVI0,69ln
IAF
(9)
3.2.2.5 Emissividades
Os pixels não emitem radiação eletromagnética como um corpo negro razão
pela qual, ao se calcular a temperatura da superfície, necessita-se calcular sua
emissividade no domínio espectral da banda termal do TM – Landsat 5. Para tanto,
fez-se uso da expressão parametrizada por Allen et al. (2007), conforme equações
(10 e 11):
IAF0,0033.0,97εNB (10)
IAF0,01.0,95ε0 (11)
20
Para pixels com 3IAF , 0,98εε 0NB e para corpos de água (NDVI <
0) NBε 0,99 e 0ε 0,985, conforme recomendações de Allen e al. (2002).
3.2.2.6 Temperatura da Superfície
A temperatura da superfície – Ts é obtida com base na radiância espectral da
banda 6 e emissividade da banda termal, por meio da Lei de Planck invertida,
segundo Markham & Barker (1986), expressa pela equação (12):
1L
Kεln
KT
λ,6
1NB
2
s (12)
em que 1K 112 μmsrWm607,76 e
2K K1260,56 são constantes de
calibração da banda termal do Landsat 5 –TM (Allen et al., 2002; Silva et al., 2005).
Para o Landsat 7, 1K112 μmsrWm09,666 e 2K K71,8212 .
3.2.2.7 Radiação de onda longa emitida por cada pixel e pela atmosfera
A radiação de onda longa emitida por cada pixel - RL foi calculada segundo a
equação (13) de Stefan-Boltzmann:
4
, 0 supR ε .σ.Tol emi (13)
em que 0ε é a emissividade de cada pixel, σ é a constante de Stefan-Boltzman
)KWm5,67.10(σ 428 e Tsup é a temperatura da superfície (K).
3.2.2.8 Radiação de onda curta incidente
A radiação de onda curta incidente (Rs) que atinge a superfície terrestre em
condição de céu claro, para imagens com área espacial menor que 25.000 km2, pode
ser obtida, segundo Allen et al. (2007), pela equação (14):
, r swR S.cos .d .τsol inc Z (14)
21
em que S é a constante solar (1367 )Wm 2 , Z é ângulo zenital solar, rd é o inverso
do quadrado da distância relativa Terra-Sol e swτ é a transmissividade atmosférica.
Rsol,inc pode ser considerado constante em toda a área de estudo, quando a mesma é
de pequena dimensão
3.2.2.9 Saldo de Radiação
O saldo de radiação à superfície Rn )(Wm 2 é computado utilizando-se a
equação (15) do balanço de radiação à superfície:
Rn = Rsol,inc (1 – αsup ) – Rol,emit + Rol,atm – (1 – εo)Rol,atm (15)
em que Rsol,inc é a radiação de onda curta incidente, αsup é o albedo corrigido de cada
pixel, Rol,atm é a radiação de onda longa emitida pela atmosfera na direção de cada
pixel, Rol,emit é a radiação de onda longa emitida por cada pixel e o é a emissividade
de cada pixel.
22
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 DADOS METEOROLÓGICOS
A tabela 3 apresenta as variações meteorológicas observadas em Cuiabá para
o ano de 2009. Este ano é considerado atípicos, pois houve registro de precipitação
em todos os meses.
Tabela 3 – Variações Meteorológicas em Cuiabá no ano de 2009.
Mês Temperatura Média
(°C)
Umidade Relativa
Média (%)
Precipitação Total
(mm)
Jan 27,11 78,15 152,9
Fev 26,8 83,07 243,6
Mar 26,75 85,52 272,9
Abr 26,34 82,57 111,4
Mai 24,9 81,13 43,2
Jun 21,75 83,57 60,5
Jul 22,79 78,47 13,4
Ago 24,14 68,93 22
Set 26,34 68,68 77,1
Out 27,88 72,32 142,3
Nov 27,6 76,5 183,2
Dez 26,94 82,03 364,4
FONTE: 9° Distrito de Meteorologia – INMET.
A umidade relativa média apresenta índices altos em todos os meses, dentro
dos padrões da ANS (Agência Nacional de Saúde) que é de 60, inclusive para os
meses em que houve as menores médias de precipitação (Julho e Agosto) com 13, 4
e 22 mm respectivamente. As médias de temperatura e precipitação apresentarão
padrões de sazonalidade, com os maiores valores encontrados nos períodos chuvoso
entre os meses de Outubro e Março e menores valores no período seco entre os
meses de Abril e Setembro (Figura 4).
Observa-se que a temperatura e a umidade relativa apresentaram menores
valores no período seco. Este comportamento é justificado pela amplitude térmica,
com dias muito quentes e noites mais frias. Em situação onde as nuvens ficam entre a
superfície e a atmosfera, onde apresentam baixas temperaturas, a perda por radiação
vai ser menor e ao diminuir a temperatura superficial numa atmosfera saturada de
umidade, refletirá na liberação de calor, fazendo com que a temperatura atinja
valores maiores do que no clima seco (LAMBERTS, 2000).
23
Te
mp
era
tura
21
22
23
24
25
26
27
28
29
Um
ida
de
Re
lativa
66
68
70
72
74
76
78
80
82
84
86
88
Períodos
Seco Chuvoso
Pre
cip
ita
çã
o
0
100
200
300
400
Figura 4 – Variações Meteorológicas em Cuiabá no ano de 2009.
4.2 ALBEDO DE SUPERFÍCIE
Na Figura 5 é apresentado a variabilidade de albedo de superfície durante os
dias de imagens. O maior valor de albedo foi registrado na estação seca, pois as
características de variação do índice de albedo estão associadas a presença de
umidade. Os maiores valores de albedo foram encontrados em áreas com forte
antropização (BEZERRA, 2006).
24
A área SE, apresentou o maior albedo com valores máximos de 0,39 na
estação seca e 0,19 o menor valor na estação chuvosa, um dos fatores responsáveis
pelo alto índice de albedo é a presença de minérios e materiais que apresentam alto
índice de emissividade. Valores que variam entre 0,31 e 0,33 foram registrados para
solo exposto (SILVA, 2011), de 0,21 a 0,27 em Santa Rita do Passa Quatro
(GIONGO, 2008) e com 0,24 a 0,27 na Reserva Cerrado de Pé Gigante em área com
grande exposição do solo (SILVA, 2011).
O ponto AU apresentou máxima de 0,26 e mínima de 0,20, sendo o segundo
maior índice observado entre os pontos selecionados. O que justifica as
características observadas nestas áreas de valores mais elevados de albedo é a
presença de pavimento gerando impermeabilização, pouca concentração de umidade
no solo devido a ausência ou pouca presença de vegetação. Foram medidos na área
urbana de Cuiabá valores de albedo que variam entres 0,19 e 0,28 (MAITELLI,
2010) e entre 0,15 e 0,20 em Patos-PB (GOMES, 2013).
A área VR apresentou valor máximo de 0,18 e mínimo de 0,21 na estação
seca e chuvosa respectivamente. Valores semelhantes foram registrados em
Rondônia, variando entre 0,17 e 0,22 (CONCEIÇÃO, 2011) e em Cuiabá com 0,22 à
0,24 (FAUSTO, 2013).
Os menores valores de albedo foram encontrados nas áreas com maior
densidade vegetação (FFU, AR e VD), a diferença destas áreas com áreas mais
antropizadas é claramente perceptível nas Figuras 5 (A) que corresponde ao período
seco, no entanto percebemos valores assimétricos quando se trata do período
chuvoso representado na Figura 5 (B).
25
Pontos de Estudo
SE AU VR AR FFU VD
Alb
ed
o
0,14
0,16
0,18
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,30
0,32
0,34
0,36
Pontos de Estudo
SE AU VR AR FFU VD
Alb
ed
o
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
Figura 5 – Índice Albedo de Superfície –Período Seco (A), Período Chuvoso (B).
O ponto de estudo VD apresentou valores de albedo com mínima de 0,12 no
período seco (DJ 154) e 0,18 no período chuvoso (DJ 314), comportamento
semelhante a área do ponto FFU que também apresenta mesma tipologia vegetal com
mínima de 0,15 no período seco (DJ 154) e 0,22 no período chuvoso (DJ 314),
considerando que se trata de vegetação urbana, os valores de albedo possivelmente
sofreram influência das áreas de entorno devido à baixa disponibilidade de água por
efeito da impermeabilização, valores semelhantes foram encontrados em área de
Cerrado no município de Cuiabá com variações entre 0,14 e o,20 (FAUSTO, 2013),
em área de Cerrado com vegetação nativa na Ilha do Bananal-TO foi verificado
valores entre 0,10 e 0,14 (GUSMÃO, 2012), verificou-se valores entre 0,10 e 0,13 no
Cerrado Paulista (GIONGO, 2008).
No ponto AR, observou-se pouca variação entre as mínimas e as máximas,
com valor mínimo de 0,16 no DJ 154 (período seco), DJ 282 (período chuvoso) e
314 (período chuvoso) e máximas de 0,18 nos DJ’s 202 (período seco) e 250
(período chuvoso). Essa pouca variação foi observada em área de reflorestamento
com diferença entre 1,1 a 1,44 (ROSENDO & ROSA, 2005).
Na Figura 6 estão representadas as áreas estudadas, sendo possível observar
diferentes tonalidades, cores e rugosidade de acordo com as características de cada
alvo. As áreas com maior densidade vegetal apresentam-se na imagem com
tonalidade esverdeada, essas áreas estão presentes onde há pouca e/ou não há ação
(A) (B)
26
antrópica e podem ser observadas nas proximidades do limite municipal ao leste,
onde está presente áreas de relevo mais acentuado e dentro dos limites de Unidades
de Conservação. As áreas com tonalidade vermelha são compostas por forte ação de
uso e ocupação do solo, representado pelo processo de urbanização ao sul e áreas de
agricultura a oeste, este processo de antropização é o mais marcante na carta de
albedo. Áreas com vegetação rasteira ou em processo de regeneração é visualizado
em tonalidade amarela.
Figura 6 – Variabilidade do Albedo de superfície na estação seca – Agosto/2009 (A) e chuvosa –
Novembro/2009 (B) em diferentes uso e ocupação no município de Cuiabá-MT.
4.3 ÍNDICE DE VEGETAÇÃO
Conforme observa-se na Figura 7, os valores de NDVI apresentaram simetria,
as maiores variações foram observadas nas áreas com maior densidade vegetal, essa
variação espacial foi observada por Fausto (2013), Gomes (2013), Andrade e Corrêa
(2014) e Nascimento (2014).
Analisando a Figura 7, os valores médios obtidos do Índice de Vegetação da
Diferença Normalizada – NDVI variaram entre 0,01 e 0,72. Observa-se um contraste
27
entre os índices do NDVI e os valores referentes ao Albedo, sendo nas áreas onde o
valor do Albedo é maior corresponde a NDVI menor, e nas áreas com maior NDVI
que é caracterizado por maior presença de vegetação, consequentemente apresentará
um menor Albedo, essa situação é visível em se comparando as Figuras 6 e 8.
Os valores próximos a zero de NDVI foram obtidos na área SE chegando a
mínima de 0,01 no período seco, valores semelhantes foram registrados em áreas que
sofreram ações antrópicas e o solo encontra-se desnudo, os valores nessas áreas
variaram entre 0,1 e 0,4 (GUSMÃO, 2011), 0,152 e 0,198 Di Pace et al. (2008). Em
áreas de solo exposto obteve-se valores entre 0,01 e 0,02.
Considerando que o NDVI é um índice que avalia a densidade vegetal, este
índice na área urbana (AU), se apresenta com valores baixos entre 0,16 e 0,20,
valores justificados devido a presença de áreas construídas, pavimento asfáltico,
pouca vegetação, etc. Variações entre 0,01 e 0,30 foram registrados em área urbana
(NASCIMENTO, 2014). Na área VR, onde observa-se uma sazonalidade (Figura 8),
característico pois entre os meses de maio a setembro a pastagem esta seca devido ao
estresse hídrico e volta em seu vigor no período chuvoso.
As áreas com maior densidade vegetal correspondem a valores positivos
maiores, sendo que na área AR o valor do NDVI apresentou-se com índices acima
dos demais com presença de vegetação, com 0,72 na estação seca e 0,55 na estação
chuvosa, essa condição é atípica, aja vista que se observou a diminuição do NDVI do
período seca para o período chuvoso, um fator que pode justificar este
comportamento é o fato de que no ano de 2009 foi registrado precipitação em todos
os meses do ano. A área VD apresentou valores de NDVI de 0,58 no período seco e
0,70 na estação chuvosa. Foram observados em áreas de Cerrado no município de
Cuiabá médias entre 0,40 na estação seca e 0,52 na chuvosa (FAUSTO, 2013),
valores acima de 0,50 (GUSMÃO, 2011) e 0,538 e 0,725 (GIONGO, 2008). Na área
FFU os valores médios foram de 0,52 no período seco e 0,68 na estação chuvosa,
valor semelhante foi encontrado em Patos-PB e variaram entre 0,525 e 0,651
(GOMES, 2013).
28
Pontos de Estudo
SE AU VR AR FFU VD
ND
VI
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Pontos de Estudo
SE AU VR AR FFU VD
ND
VI
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
Figura 7 – NDVI na estação seca (A) e chuvosa (B) em diferentes uso e ocupação no município de
Cuiabá-MT.
Considerando que o NDVI está correlacionado ao vigor da vegetação, onde
os índices são influenciados pelas variáveis de área e massa de folhas verdes,
quantidade de água presente nas folhas e clorofila total, os maiores valores foram
encontrados nas áreas AR, VD e FFU onde apresentam características de vegetação
densa, com destaque para as áreas de mata ciliar sendo visualizado na Figura 8 com
tonalidade verde bem mais intensa que as demais áreas. Assim os índices apresentam
duas classes com comportamentos bem distintos, os que possuem áreas com
vegetação nativa ou com reflorestamento, e as áreas com superfície alterada com
pouca ou sem presença de vegetação, este comportamento é observado na Figura 8,
principalmente na área urbana e em seu entorno, onde é mais intensa o processo de
uso e ocupação do solo.
(A) (B)
29
Figura 8 – Variabilidade NDVI na estação seca – Agosto/2009 (A) e chuvosa – Novembro/2009 (B)
em diferentes uso e ocupação no município de Cuiabá-MT.
4.4 TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE
De modo geral foi observado que o fator principal responsável pela variação
da Ts foi a cobertura vegetal. A Figura 9 apresenta o gráfico dos valores encontrados
para a Ts. O maior valor encontrado (33,16°C) foi registrado no período da estação
seca no ponto AU, onde apresentou mínima de 22,62°C na estação chuvosa, este
comportamento é justificado devido a presença de áreas construídas, pavimento cuja
característica é o alto poder de absorção de radiação solar, material particulado e
pouca área vegetada. Na região metropolitana de São Paulo foi encontrado Ts de até
28ºC (PEREIRA, 2006) e 32,11°C para área densamente urbanizada em Várzea
Grande-MT (CALLEJAS, 2011).
Na área SE apresentou valor mínimo de 23,31°C na estação seca e 30,67°C
no período chuvoso. Em áreas com solo exposto ou pouca vegetação, a maior parte
da radiação solar é transformada em calor sensível, ocasionando no aumento da
temperatura. Registros de valores para solo exposto superiores a 27°C foram
registrados em Petrolina-PE (GUSMÃO, 2011), 36°C e 39°C em Juazeiro-BA
(SILVA, 2005) e entre 30°C a 35°C (PACE, 2008).
30
No ponto VR o maior valor foi registrado na estação seca sendo 33,13°C, e
menor valor de 24,05°C na estação chuvosa, em áreas com mesma característica
foram registrados médias de 33,1ºC durante a estação chuvosa e média da
temperatura máxima de 32,1ºC (BIUDES, 2008), em área de pastagem na bacia do
Alto Rio Paraguai a Ts variou de 12,85ºC a 32,85 ºC (FAUSTO, 2013).
No ponto FFU, registrou-se a média mínima de 20,09°C e máxima de
29,74°C para o período seco, e médias mínima de 18°C e máxima de 26,27°C para o
período chuvoso. Foi registrado Ts de 29,96°C em área vegetada na cidade de Várzea
Grande (CALLEJA, 2011). A variação de Ts chegou a mais de 4ºC para um mesmo
período, ocorrido entre a área FFU e a área AU. Em condições de expansão urbana,
a alteração da cobertura do solo favorece as mudanças na temperatura do solo
(NASCIMENTO, 2014).
O menor valor médio (18,42ºC) foi registado na área VD, com valor médio
máximo de 29,51ºC na estação seca e médias de 21,85ºC a 25,48ºC no período
chuvoso, uma das características destas áreas é o acumulo de material orgânico no
solo, o que gera absorção de umidade sendo este um fator de moderação da
temperatura. Estes valores estão próximos aos encontrados em área de cerrado: com
25,2°C (GOMES 2009), entre 19,35-25,15°C no Estado de São Paulo (GIONGO,
2008), e 15,85-30,85°C (FAUSTO, 2013).
Pontos de Estudo
SE AU VR AR FFU VD
Te
mp
. d
e S
up
erf
ície
(k)
290
292
294
296
298
300
302
304
306
308
Pontos de Estudo
SE AU VR AR FFU VD
Te
mp
. d
e S
up
erf
ície
(k)
290
292
294
296
298
300
302
304
306
308
Figura 9 – Temperatura de Superfície na estação seca (A) e chuvosa (B) em diferentes uso e
ocupação no município de Cuiabá-MT.
(A) (B)
31
Observa-se que nas áreas mais antropizadas (SE, AU e VR) a Ts é mais altas
que nas áreas com maior densidade vegetal (FFU, AR e VD), este comportamento é
descrito por Silva e Santos (2007), os autores relacionam as menores temperaturas às
áreas de vegetação mais densa e as maiores temperaturas em áreas de solo exposto
ou área em que o solo está sendo preparado, resultado semelhante encontrado nesta
pesquisa. As variações na Ts são evidentes entre os pontos estudados, onde as áreas
com ausência ou pouca vegetação é visualizado nas cores vermelha e laranjada sendo
Ts mais elevadas, onde é maior a presença de vegetação a cor é azul com presença de
Ts mais amena (Figura 10).
Figura 10 – Variabilidade Temperatura de superfície na estação seca – Agosto/2009 (A) e chuvosa –
Novembro/2009 (B) em diferentes uso e ocupação no município de Cuiabá-MT.
4.5 SALDO DE RADIAÇÃO – RN
A Figura 11 apresenta as estimativas do saldo de radiação instantâneo - Rn
,inst (W m-2). Os valores obtidos demostram nítida distribuição sazonal, sendo mais
elevados nas áreas com presença de vegetação (FFU, AR e VD) e menores em áreas
antropizadas (SE, AU e VR).
32
Na área de estudo SE os valores mínimos e máximos de Rn foram de 342 e
593 W m-2 para os períodos seco e chuvoso, respectivamente. Essa variação foi a
maior registrada entre as áreas analisadas, este comportamento é decorrente da
remoção da vegetação nativa, proporcionando modificação significativa no Rn, fato
que é comum pelo alto valor de albedo neste tipo de superfície. Em áreas
semelhantes foram obtidos valores de: 421,8 W m-2 (GIONGO, 2008), até 585 W m-2
(LEIVAS, 2007) e entre 425 a 500 W m-2 (GUSMÂO, 2011).
A área urbana (AU), cujas características de uso do solo e propriedades
presentes na atmosfera são extremamente favoráveis as variações do Rn, apresentou
média de 405 W m-2 no período seco e 574 W m-2 no período chuvoso. Saldos
anuais de energia em áreas urbanas mais centrais são superiores às áreas suburbanas,
com maior percentagem de vegetação em seu entorno (CHRISTEN, 2005). Foi
registrado Rn incidente na área urbana de Cuiabá com média, de 277 W m-2 e com
valores máximos de 510 W m-2 (MAITELLI, 2010).
Os maiores valores de Rn (média de 423 W m-2 – período seco e 618 W m-2 –
período chuvoso) foi registrado na área de estudo VR, este ponto é caracterizado por
vegetação rasteira e por estar em área rural não sofre influência da área urbana, cujo
Rn é menor. Em área de pastagem na bacia do Alto Rio Paraguai foi encontrado
valores que variam entre 372,5 a 581,6 W m-2 (FAUSTO, 2013), e médias que foram
de 535 - 494 W m-2 em área de pastagem (BIUDES, 2008).
Nas áreas com maior densidade vegetal os valores de Rn se mostraram
semelhantes, com médias de 457 W m-2 para o período seco e 641 W m-2 no período
chuvoso (FFU); 453 W m-2 para o período seco e 650 W m-2 no período chuvoso
(AR); 479 W m-2 para o período seco e 665 W m-2 no período chuvoso (VD), esta
última área apresentou os maiores registros de Rn. Os valores semelhantes foram
obtidos em áreas com mesmas características, com variação entre 430,7 e 628,3 W
m-2 (FAUSTO, 2013), em torno de 600 W m-2 (LEIVAS, 2007) e entre 638,0 W m-2
e 374,3 W m-2 (GOMES, 2009).
33
Pontos de Estudo
SE AU VR AR FFU VD
Rn
In
sta
ntâ
ne
o
200
300
400
500
600
700
Pontos de Estudo
SE AU VR AR FFU VD
Rn
In
sta
ntâ
ne
o
450
500
550
600
650
700
750
Figura 11 – Saldo de radiação (Rn) instantâneo W m-2 na estação seca (A) e chuvosa (B) em
diferentes uso e ocupação no município de Cuiabá-MT.
Entre os meses analisados é possível observar uma variação significante nos
valores de Rn. Diversos fatores podem explicar essas alterações. Incialmente um
fator essencial é a sazonalidade da radiação solar, determinado pelos períodos de
seca e período chuvoso, estas variáveis interferem na troca de energia na interface
solo-vegetação-atmosfera, que são responsáveis pela modelagem climática. Esta
situação é observada nesta pesquisa, as áreas com mudança de cobertura vegetal
apresentaram aumento da Ts, e diminuição do albedo, ou seja, as áreas com maior
densidade vegetal apresentam maior saldo de radiação pois a vegetação recepciona e
armazena a radiação solar incidente com mais facilidade.
O saldo de radiação disponível à superfície (Rn) é usado em diversos
processos que refletem por exemplo na atividade fotossintética dos vegetais.
Contudo, apresenta variações decorrentes de características da própria superfície,
dentre elas a cobertura e uso do solo, albedo, unidade e temperatura do solo
(GOMES, 2013). De forma geral, o comportamento dos parâmetros biofísicos reflete
na estimativa do Rn.
Conforme observa-se na Figura 12 (A) as áreas em que se registraram albedos
elevados o saldo de Rn foi menor, e naquelas com menor albedo o Rn foi
relativamente superior. Nas áreas com NDVI menor, menor será o Rn, pois quanto
maior a densidade vegetal e mais escura for a vegetação, menor será a reflexão dos
raios solares incidentes, consequentemente maior a absorção, e maior será o saldo de
(A) (B)
34
radiação Figura 12 (C). Analisando os resultados das diferentes áreas, pode-se
verificar que na área com maior densidade vegetal foi encontrado maior valor de
saldo de Rn se comparado com as áreas antropizadas, indicando uma maior energia
disponível para ser transformada em calor sensível e latente, sendo assim constatou-
se que quanto maior o Rn, menor foi a temperatura de superfície conforme observa-
se na Figura 12 (B).
Albedo
0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0,26
Rn
In
st.
320
340
360
380
400
420
440
460
AU
VR
FFU
AR
VD
Temp. Superfície
291 292 293 294 295 296 297 298
Rn
In
st.
320
340
360
380
400
420
440
460
NDVI
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8
Rn
In
st.
320
340
360
380
400
420
440
460
SE
Figura 12 – Relação do Saldo de Radiação com Albedo, Ts (B) e NDVI (C) para o mês de Agosto/2009
(período seco) em diferentes uso e ocupação no município de Cuiabá-MT.
(A)
(B)
(C)
35
O Rn elevado está associado a um albedo pequeno, maior quantidade de água,
maior índice de vegetação e menor Ts. Entretanto em áreas urbanas, a presença de
pouca umidade, materiais em suspensão, pouca vegetação, gera um maior albedo
reduzindo assim o Rn e os índices de vegetação e contribui para o aumento da Ts.
A Figura 13, visivelmente apresenta as diferenças de uso e ocupação do solo,
com as diferentes tonalidades do cinza, conforme pode ser observado, é sensível a
alteração ocorrida entre o período seco (A) e o período chuvoso (B).
A Figura 13 apresenta as áreas com tonalidade cinza-escuro representam as
áreas da superfície com valores de Rn menores que 515 W m-2. Essas áreas foram
caracterizadas como áreas com cobertura vegetativa (FFU, AR e VD). As áreas com
tonalidade cinza claro representam as áreas de solo exposto (SE), área urbana (AU)
ou com vegetação rasteira (VR), com valores de Rn até 320 W m-2.
Figura 13 – Variabilidade do Saldo de Radiação na estação seca – Agosto/2009 (A) e chuvosa –
Novembro/2009 (B) em diferentes uso e ocupação no município de Cuiabá-MT.
36
5 CONCLUSÃO
Os resultados encontrados permitem concluir que o saldo de radiação (Rn)
obtido através das imagens de satélite apresentou variação de valores condizentes
com os apresentados na literatura para coberturas de solo similares àquelas que
foram analisadas nesse estudo, ou seja, maiores valores para os locais áreas com
maior presença de vegetação e menores valores em áreas com pouca ou ausências de
vegetação e ainda em área urbana, concordando, também, com os valores de outros
parâmetros como albedo, NDVI e temperatura da superfície.
O Albedo apresentou maior variação de valores no período chuvoso e nas
áreas FFU, AR e VD, sendo estas áreas com mais presença de umidade e vegetação.
Os maiores valores foram encontrados nas áreas com predomínio de antropização,
nas áreas de SE, AU e VR.
A Ts variou de acordo com a cobertura do solo, sendo a área AU que
apresentou maior Ts devido a presença de pavimento circulação de veículos entre
outros, características estas que permitem maior absorção de radiação solar. Já as
menores Ts foram registras nos pontos com maior densidade vegetal.
O índice de vegetação (NDVI) mostrou grande variação entre área vegetadas
e antropizadas, resultado esperado pois este índice é importante para caracterizar a
presença e maturidade da vegetação.
Portanto pesquisas nesta temática são importantes, por analisarem as
interações e interferências físico-química entre áreas que apresentam diferentes
atributos, para subsidiar o planejamento tanto de produção agrícola quanto de áreas
urbanas, possibilitando crescimento econômico sem afetar significativamente o meio
ambiente.
37
6 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
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