SENSORIAMENTO REMOTO NAESTIMATIVA DA DISTRIBUIÇÃO

ESPACIAL DO BALANÇO DEENERGIA E EVAPOTRANSPIRAÇÃO

DE REGIÃO SEMIÁRIDA.

John Elton de Brito Leite CunhaBárbara Barbosa TsuyuguchiIana Alexandra Alves RufinoAlexandra Chaves Braga

INTRODUÇÃO

Satélites que podem ser usados neste tipo de estudo (que incluem a banda termal):

Landsat 5 sensor TMLandsat 7 sensor ETM+Satélites NOAA sensor AVHRRSatélite TERRA sensores ASTER e MODISSatélite AQUA sensor MODISSatélite GOES

ÁREA DE ESTUDO

Sub-bacia de São João do Rio do Peixe: Região semiárida do Nordeste

MATERIAIS E MÉTODOS

Imagens de Satélite

- Imagens Landsat5/TM:29 de agosto e 01 de novembro de 2008

- Estudar o comportamento dos produtos gerados pela implementação do algoritmo SEBAL para dois períodos do ano:

final do período chuvoso e período seco

MATERIAIS E MÉTODOS

O algoritmo SEBAL

Surface Energy Balance Algorithm for Land:evapotranspiração é obtida como resíduo da equação clássica do balanço de energia à superfície:

Rn: saldo de radiaçãoLE:densidade de fluxo de calor latenteH:densidade de fluxo de calor sensívelG:densidade de fluxo de calor no solo

LE = Rn - H - G

MATERIAIS E MÉTODOS

O algoritmo SEBAL

Obtenção do Saldo de Radiação

Radiação de onda curta

Radiação de onda Longa

onda curtaIncidente

onda curtarefletida

onda longaincidente

onda longarefletida

onda longaemitida

Superfície vegetada

Saldo de radiação = ganhos - perdas

Balanço de Radiação na superfície (adaptado de Allen et al, 2002)

MATERIAIS E MÉTODOS

Saldo de Radiação

ND255ab

aL iiiλi

−+=

Bandas Comprimento de Onda(μm)

Coeficientes de Calibração

a b1 (azul) 0,45 – 0,52 -1.52 193.0

2 (verde) 0,52 – 0,60 -2.84 365.0

3 (vermelho) 0,63 – 0,69 -1.17 264.0

4 (IV-próximo) 0,76 – 0,79 -1.51 221.0

5 (IV-médio) 1,55 – 1,75 -0.37 30.2

6 (IV-termal) 10,4 – 12,5 1.2378 15.303

7 (IV-médio) 2,08 – 2,35 -0.15 16.5

)μmsr(Wm 112 −−−

Radiância espectral monocromática

Tabela 1 - Descrição das bandas do Mapeador Temático (TM) do Landsat 5, com oscorrespondentes intervalos de comprimento de onda, coeficientes de calibração (radiânciamínima – a e máxima – b), após 5 de maio de 2003. (Chander & Markham, 2003)

MATERIAIS E MÉTODOS

Saldo de Radiação

Radiância espectral monocromática

Ferramenta Model Maker do Software ERDAS 9.2

$n4_Custom_Float + ($n5_Custom_Float - $n4_Custom_Float) * $n20_memory / 255

MATERIAIS E MÉTODOS

Saldo de Radiação

Etapas para obtenção do Saldo de Radiação (Rn)

↓↑↓↓↓ −−−+−= LoLLss RRRRRRn )1( εα

MATERIAIS E MÉTODOS

Saldo de Radiação

MATERIAIS E MÉTODOS

O algoritmo SEBAL

Obtenção do Balanço de Energia

MATERIAIS E MÉTODOS

O algoritmo SEBALEvapotranspiração Diária

Fração da evapotranspiração (EF instantânea )

GRnLEFET−

=ainstantâne

hFETFET 24ainstantâne =

hhh RnFETLE 242424 ×=

Fluxo de calor Latente (LE24h)

Saldo de radiação (Rn24h) (De Bruin, 1987)

hwhSh RRn 242424 110)1( τα −−= ↓

(Brutsaert and Sugita, 1992; Crago, 1996)

MATERIAIS E MÉTODOS

O algoritmo SEBALEvapotranspiração Diária

LLEET horar .3600, =

Onde L = 2,45 x 106 J kg-1

3600, é um fator de conversão do valor instantâneo para valor horário (Allen et al, 2002a, Trezza, 2002):

Evapotranspiração real horária (ETr, hora)

Fração da evapotranspiração de referência horária (FET0,hora )

horao

horarhora ET

ETFET

,

,_0 =

Onde ET0,hora é a evapotranspiração de referência horária.

MATERIAIS E MÉTODOS

O algoritmo SEBALEvapotranspiração Diária

De acordo com Trezza (2002) é relativamente constante em todo o período diurno.

ho

hr

horao

horarhhorao ET

ETETET

FETFET24,

24,

,

,24,0, ===

Dessa forma, a evapotranspiração real diária é calculada pela seguinte equação:

24,024,0 .ETFETETr =

RESULTADOS E DISCUSSÕES

NDVI

Pontos P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P1229/ago 0,624 0,435 0,501 0,380 0,456 0,199 0,495 0,342 0,235 0,203 0,449 0,3691/nov 0,368 0,219 0,349 0,257 0,307 0,168 0,250 0,260 0,229 0,186 0,305 0,226

0,410 0,497 0,303 0,324 0,327 0,156 0,495 0,240 0,026 0,084 0,321 0,388

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Temperatura

Temperatura (em °C)Pontos P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P1229/ago 17,17 24,56 21,84 20,11 21,42 26,84 22,29 26,77 25,52 24,65 21,88 23,7101/nov. 21,94 28,56 24,17 25,52 29,37 30,27 28,11 29,81 30,67 30,68 28,09 29,41

-0,28 -0,16 -0,11 -0,27 -0,37 -0,13 -0,26 -0,11 -0,20 -0,24 -0,28 -0,24

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Albedo

AlbedoPontos P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P1229/ago. 0,109 0,118 0,134 0,111 0,128 0,178 0,133 0,219 0,139 0,196 0,149 0,1311/nov. 0,129 0,176 0,153 0,146 0,180 0,271 0,207 0,281 0,178 0,249 0,216 0,174

-0,18 -0,49 -0,14 -0,32 -0,41 -0,52 -0,56 -0,28 -0,28 -0,27 -0,45 -0,33

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Saldo de Radiação

Saldo de radiação (em W/m2)Pontos P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P1229/ago 669,4 615,6 619,4 645,8 624,5 555,9 617,5 518,6 593,6 565,1 605,6 608,301/nov 714,3 626,6 675,6 670,9 616,9 527,6 604,6 515,7 612,4 545,1 592,0 621,2

-0,07 -0,02 -0,09 -0,04 0,01 0,05 0,02 0,01 -0,03 0,04 0,02 -0,02

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Fluxo de Calor no Solo

Fluxo de calor no solo (em W/m2 )Pontos P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P1229/ago 45,30 69,56 63,13 59,32 61,62 74,94 61,79 74,99 72,50 64,90 62,79 67,4901/nov 73,76 91,08 79,70 83,17 92,63 92,64 88,88 92,53 95,92 94,24 89,44 92,64

-0,63 -0,31 -0,26 -0,40 -0,50 -0,24 -0,44 -0,23 -0,32 -0,45 -0,42 -0,37

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Fluxo de Calor Sensível

Fluxo de calor sensível (em W/m2 )Pontos P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P1229/ago 0,0 51,9 1,5 0,0 0,0 119,7 5,9 127,1 75,2 49,7 1,8 29,21/nov. 7,1 213,4 53,1 92,3 262,8 295,4 196,0 282,5 323,3 319,7 199,4 254,7

- -3,1 -34 - - -1,5 -32 -1,2 -3,3 -5,4 -110 -7,7

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Fluxo de Calor Latente

Fluxo de calor latente (em W/m2 )Pontos P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P1229/ago 474,1 537,2 529,1 436,5 412,9 474,0 537,1 437,3 513,5 473,5 515,5 529,91/nov 633,3 322,2 542,9 495,3 265,3 139,6 339,0 94,2 195,6 131,1 305,9 272,5

-0,34 0,40 -0,03 -0,13 0,36 0,71 0,37 0,78 0,62 0,72 0,41 0,49

Evapotranspiração (em mm/dia)Pontos P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P1229/ago 6,065 6,871 6,768 5,583 5,281 6,063 6,870 5,594 6,568 6,056 6,593 6,7781/nov 7,032 3,578 6,029 5,501 2,946 1,550 3,764 1,046 2,173 1,456 3,397 3,026

-0,16 0,48 0,11 0,01 0,44 0,74 0,45 0,81 0,67 0,76 0,48 0,55

Mapa de evapotranspiração real (A) em 29 de agosto de 2008 e (B) em 01 de novembro de 2008.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Evapotranspiração

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Imagens de satélite com sensores de média resolução.

Imagens de satélite com alta resolução temporal.

Investigação de outros algoritmos que possibilitem a obtenção da evapotranspiração.

Implementação dos algoritmos em Software Livres

Validações do resultados obtidos pela técnicas de processamento digital de imagens.

AGRADECIMENTOS

Ao CNPq (Conselho Nacional de Pesquisa) pelo apoio financeiro para o desenvolvimento desta pesquisa

Obrigada!!