Estimativa do teor de água no solo utilizando dados de radar de abertura sintética

Em virtude da crescente demanda mundial por alimentos, um monitoramento eficaz e em larga escala da umidade do solo constitui fator de grande importância para a previsão de safras. Este trabalho teve por objetivo apresentar uma técnica para o cálculo do teor de água no solo, utilizando modelos preditivos de umidade do solo, baseados em dados de radar de abertura sintética (SAR). Foram utilizados dados do SAR a bordo do JERS-1 ("Japanese Earth Resources Satellite") e dois modelos empíricos. O primeiro relaciona o coeficiente de retroespalhamento com a permissividade complexa (modelo de Dubois), e o segundo relaciona a permissividade complexa com o teor de água do solo e algumas de suas características físico-hídricas, tais como percentagem de areia e argila (modelo de Hallikainen). Inicialmente, os dados do SAR/JERS-1 foram calibrados e, por meio do modelo de Dubois, foram calculados os valores de permissividade complexa. Para tanto, foi necessário inserir níveis estimados de rugosidade do solo. A partir destes resultados, utilizou-se o modelo de Hallikainen para calcular a umidade volumétrica. A análise geral dos resultados indica que a técnica de estimação de umidade do solo a partir de imagens de radar de abertura sintética, utilizada neste estudo, mostrou-se física e matematicamente exeqüível. No entanto, apresentou uma precisão moderada, não sendo ainda recomendada para o uso operacional no mapeamento de umidade do solo. A análise dos resultados revelou também que a precisão dos dados é bastante influenciada pela precisão dos valores de rugosidade introduzidos.

Estimation of surface roughness in a semiarid region from C-band ERS-1 synthetic aperture radar data

In this study, we investigated the feasibility of using the C-band European Remote Sensing Satellite (ERS-1) synthetic aperture radar (SAR) data to estimate surface soil roughness in a semiarid rangeland. Radar backscattering coefficients were extracted from a dry and a wet season SAR image and were compared with 47 in situ soil roughness measurements obtained in the rocky soils of the Walnut Gulch Experimental Watershed, southeastern Arizona, USA. Both the dry and the wet season SAR data showed exponential relationships with root mean square (RMS) height measurements. The dry C-band ERS-1 SAR data were strongly correlated (R² = 0.80), while the wet season SAR data have somewhat higher secondary variation (R² = 0.59). This lower correlation was probably provoked by the stronger influence of soil moisture, which may not be negligible in the wet season SAR data. We concluded that the single configuration C-band SAR data is useful to estimate surface roughness of rocky soils in a semiarid rangeland.

Uso do radar penetrante no solo (GPR) na investigação dos solos dos tabuleiros costeiros no litoral norte do estado da Bahia

Foram estudados nove perfis ao longo de uma toposseqüência sobre os sedimentos do Grupo Barreiras, na Fazenda Rio Negro, município de Entre Rios (BA), utilizando a prospecção eletromagnética por meio do Radar Penetrante no Solo - "Ground-penetrating radar - GPR", objetivando analisar a utilização dessa ferramenta na aquisição de informações sobre as feições que ocorrem no solo, mediante a comparação entre os radargramas obtidos e a descrição pedológica. O equipamento utilizado foi um Geophysical Survey System modelo GPR SR system-2, com antena de 80 MHz. A análise radargramétrica confirmou o aparecimento dos fragipãs e duripãs em profundidade, que ocorrem sempre acompanhados de um processo de transformação dos solos do tipo Latossolo Amarelo e Argissolo Amarelo em Espodossolo. Os padrões de reflexão mostram claramente os domínios dos solos argilosos e dos solos arenosos, com e sem a presença dos horizontes endurecidos.

Inferring transport characteristics in a fractured rock aquifer by combining single-hole ground-penetrating radar reflection monitoring and tracer test data

Investigations of solute transport in fractured rock aquifers often rely on tracer test data acquired at a limited number of observation points. Such data do not, by themselves, allow detailed assessments of the spreading of the injected tracer plume. To better understand the transport behavior in a granitic aquifer, we combine tracer test data with single-hole ground-penetrating radar (GPR) reflection monitoring data. Five successful tracer tests were performed under various experimental conditions between two boreholes 6 m apart. For each experiment, saline tracer was injected into a previously identified packed-off transmissive fracture while repeatedly acquiring single-hole GPR reflection profiles together with electrical conductivity logs in the pumping borehole. By analyzing depth-migrated GPR difference images together with tracer breakthrough curves and associated simplified flow and transport modeling, we estimate (1) the number, the connectivity, and the geometry of fractures that contribute to tracer transport, (2) the velocity and the mass of tracer that was carried along each flow path, and (3) the effective transport parameters of the identified flow paths. We find a qualitative agreement when comparing the time evolution of GPR reflectivity strengths at strategic locations in the formation with those arising from simulated transport. The discrepancies are on the same order as those between observed and simulated breakthrough curves at the outflow locations. The rather subtle and repeatable GPR signals provide useful and complementary information to tracer test data acquired at the outflow locations and may help us to characterize transport phenomena in fractured rock aquifers.