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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

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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

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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

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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

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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)

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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.

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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.

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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.

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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.

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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

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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.

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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).

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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).

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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

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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

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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

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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

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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,

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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

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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).

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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.

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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

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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.

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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:

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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.

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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.

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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.

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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)

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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)

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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.

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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).

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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).

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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).

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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)

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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

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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).

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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)

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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).

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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)

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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).

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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).

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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)

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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)

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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.

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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.

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