Geoprocessamento de dados meteo-oceonográficos (cor do oceano e temperatura da superfície do mar) aplicado ao monitoramento ambiental na costa setentrional do Rio Grande do Norte

Orbital remote sensing has been used as a beneficial tool in improving the knowledge on oceanographic and hydrodynamic aspects in northern portion of the continental shelf of Rio Grande do Norte, offshore Potiguar Basin. Aspects such as geography, temporal and spatial resolution combined with a consistent methodology and provide a substantial economic advantage compared to traditional methods of in situ data collecting. Images of the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) sensor onboard NASA's AQUA satellite were obtained to support systematic data collections related to the campaign of environmental monitoring and characterization of Potiguar Basin, held in May 2004. Images of Total Suspension Matter (TSM) and values of radiance standard were generated for the calculation of concentrations of total suspension matter (TSM), chlorophyll-a and sea surface temperature (SST). These data sets were used for statistical comparisons between measures in situ and satellite estimates looking validate algorithms or develop a comprehensive regional approach empirically. AQUA-MODIS images allowed the simultaneous comparison of two-dimensional water quality (total suspension matter), phytoplankton biomass (chlorophyll-a) variability and physical (temperature). For images of total suspension matter, the generated models showed a good correlation with the field data, allowing quantitative and qualitative analysis. The images of chlorophyll-a showed a consistent correlation with the in situ values of concentration. The algorithms adjusted for these images obtained a correlation coefficient fairly well with the data field in order that the sensor can be having an effect throughout the water column and not just the surface. This has led to a fit between the data of chlorophyll-the integration of the average sampling interval of the entire water column up to the level of the first optical depth, with the data generated from the images. This method resulted in higher values of chlorophyll concentration to greater depths, due to the fact that we are integrating more values of chlorophyll in the water column. Thus we can represent the biomass available in the water column. Images SST and SST measures in situ showed a mean difference DT (SST insitu - SST sat) around -0.14 ° C, considered low, making the results very good. The integration of total suspension matter, chlorophyll-a, the temperature of the sea surface (SST) and auxiliary data enabled the recognition of some of the main ways to fund the continental shelf. The main features highlighted were submerged canyons of rivers Apodi and Açu, some of the lines and beachrocks reefs, structural highs and the continental shelf break which occurs at depths around -60 m. The results confirmed the high potential for use of the AQUA-MODIS images to environmental monitoring of sea areas due to ease of detection of the field two-dimensional material in suspension on the sea surface, temperature and the concentration of chlorophyll-a

Simulação do saldo de radiação na Serra da Mantiqueira

A influência do desmatamento da Mata Atlântica sobre o microclima da Serra da Mantiqueira ainda não é totalmente compreendida. Para conhecer as consequências do desmatamento sobre o clima serrano é necessário realizar estudos sobre o balanço de radiação na superfície. A falta de dados possibilita conjugar imagens de satélite com dados meteorológicos em um Sistema de Informação Geográfica na determinação do balanço de radiação. O presente estudo teve por objetivo avaliar o modelo MTCLIM em dias de céu claro ou nublado para simular o balanço de radiação na Serra da Mantiqueira, divisa entre os estados de São Paulo, Minas Gerais e Rio de Janeiro, Brasil. Imagens diárias, semanais e dezesseis dias do sensor MODIS disponíveis em 2003 foram utilizadas em rotinas específicas do MTCLIM. Alvos específicos foram selecionados para avaliar o comportamento do balanço de radiação. Observou-se que o balanço de radiação acompanhou a topografia local e é influenciado pelo tipo de uso da terra. Conclui-se que a temperatura da superfície contribui para aumentar a temperatura do ar implicando em diminuição do balanço de radiação sobre pastagem. O modelo MTCLIM demonstrou boa correlação para a temperatura do ar (R² = 0,82) e para a radiação solar global (R² = 0,71).

Variabilidade temporal e meridional de estimativas de Satélite da concentração de clorofila superficial na plataforma continental brasileira

Forecast of biological consequences of climate changes depend on both long-term observations and the establishment of carbon budgets within pelagic ecosystems, including the assessment of biomasses and activities of all players in the global carbon cycle. Approximately 25% of oceanic primary happen over continental shelves, so these are important sites for studies of global carbon dynamics. The Brazilian Continental Shelf (BCS) has sparse and non-systematic in situ information on phytoplankton biomass, making products derived from ocean color remote sensing extremely valuable. This work analyzes chlorophyll concentration (Chl) estimated from four ocean color sensors (CZCS, OCTS, SeaWiFS and MODIS) over the BCS, to compare Chl and annual cycles meridionally. Also, useful complementary ocean color variables are presented. Chl gradients increased from the central region towards north and south, limited by estuarine plumes of Amazon and La Plata rivers, and clear annual Chl cycles appear in most areas. In southern and central areas, annual cycles show strong seasonal variability while interannual and long-term variability are equally important in the remaining areas. This is the first comparative evaluation of the Chl over the BCS and will aid the understanding of its long-term variability; essential initial step for discussions of climate changes.

Mudanças morfológicas na evolução do megaleque do Taquari: uma análise com base em dados orbitais

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Geoprocessamento para a avaliação do impacto de geadas na região cafeeira de Cornélio Procópio-PR

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Insights of meso and micro-scale processes for the Caxiuanã forest region from high resolution simulation

Dados meteorológicos e simulações numéricas de alta resolução foram usados para estimar campos espaciais na região leste da Amazônia onde se situam a Floresta e a Baía de Caxiuanã, no Estado do Pará. O estudo foi feito para o período de Novembro de 2006, quando foi realizado o experimento de campo COBRA-PARÁ. Análises de imagens do sensor MODIS mostram a ocorrência de vários fenômenos locais como avenidas de nuvens, sistemas convectivos precipitantes, e importante influência das interfaces entre a floresta e as superfícies aquáticas. Simulações numéricas para o dia 7 de novembro de 2006 mostraram que o modelo representou bem as principais variáveis meteorológicas. Os resultados mostram que a Baía de Caxiuanã provoca importante impacto nos campos meteorológicos adjacentes, principalmente, através da advecção pelos ventos de nordeste que induzem a temperaturas do dossel mais frias a oeste da baía. Simulações de alta resolução (LES) produziram padrões espaciais de temperatura e umidade alinhados com os ventos durante o período diurno e mudanças noturnas causadas principalmente pela presença da baía e chuvas convectivas. Correlações espaciais entre os ventos de níveis médios e os fluxos verticais de calor latente mostraram que existe uma mudança de correlações negativas para as primeiras horas do dia passando para correlações positivas para o período da tarde e início da noite.

Análise dos efeitos térmicos de superfície na cidade de Belém-Pará-Brasil utilizando imagens de satélite

Utilizando dados observacionais de precipitação e temperatura do ar para o período de 1967 a 2008, do qual se elaborou a climatologia destas variáveis, e analisando as condições atmosféricas influenciadas pelo fenômeno ENOS, pretende-se identificar, caracterizar e analisar os efeitos térmicos espaciais na cidade de Belém-PA, a partir de dados meteorológicos de superfície e de imagens do sensor MODIS, o qual está disposto sobre a plataforma do satélite Aqua. Observou-se que, a média da precipitação anual foi de 2978,6 mm/ano, e que apresenta tendência de aumento ao longo dos anos, comportamento semelhante observou-se para a temperatura do ar. Em geral, os resultados mostram dois núcleos de maiores intensidade de temperaturas da superfície, um na cidade de Belém e outro na cidade vizinha, Ananindeua. Estes variam espacialmente e temporalmente de intensidade. Durante eventos de La Niña, o núcleo da ilha de calor fica localizado em bairros mais próximos a baía do Guajará, enquanto que durante eventos de El Niño estes bairros apresentam temperaturas mais amenas do que os bairros mais afastados dos corpos hídricos. Observou-se ainda que, a amplitude térmica da temperatura superficial entre áreas urbana e rural variam bastante, com a maior variação de 30,8°C e a menor de 16,8°C. Neste sentido, as maiores temperaturas da superfície foram observadas nos bairros com baixo NDVI, conseqüência de uma urbanização mais densa. As superfícies urbanas e as superfícies vegetadas apresentam relações de causa e efeito muito próximas, principalmente, durante o período menos chuvoso, isto pode ser percebido pela correlação que apresenta valor acima de 50%. Este estudo apresenta resultados que auxiliam no melhor entendimento do comportamento e dos efeitos térmicos espaciais e temporais na cidade de Belém, pois o uso de imagens do satélite é de fundamental importância para a identificação e caracterização das condições ambientais climáticas e ilhas de calor urbanas.

Evapotranspiração regional utilizando imagens orbitais para a Amazônia Oriental

A evapotranspiração (ET) foi espacializada através do algoritmo SEBAL para uma região de floresta primária na Amazônia Oriental (Caxiuanã, Pará). Para tal, utilizaram-se dados observacionais da torre micrometeorológica (localizada no interior desta floresta) em combinação com dados de origem orbital (imagens Modis/Acqua). Os primeiros resultados indicaram que, apesar da superestimativa, o SEBAL reproduz qualitativamente bem o padrão da variabilidade mensal da evapotranspiração para a região, principalmente para os meses da estação seca; em relação ao quantitativo, os resultados revelaram haver necessidade de acurácia no algoritmo. Para isso, calibrou-se o SEBAL a partir do saldo de radiação (Rn), com ajustes no albedo, na emissividade atmosférica e emissividade da superfície. As estimativas de ET geradas a partir deste SEBAL modificado apresentaram melhorias significativas na reprodução da variabilidade diária da evapotranspiração para a região, principalmente nos meses da estação chuvosa. Isto é, os ajustes realizados no algoritmo mostraram que as taxas de ET estimadas tornaram-se muito mais semelhantes às relatadas na literatura para a Amazônia, concordando melhor com a evapotranspiração observada. Através do SEBAL modificado foi possível também mapear o albedo, o saldo de radiação, o NDVI e a própria ET para duas vegetações distintas, encontradas dentro dos limites de Caxiuanã. A estimativa espacial destes parâmetros biofísicos foi coerentemente reproduzida para as duas vegetações, demonstrando que se o SEBAL modificado for aplicado a dados temporal e espacial de alta resolução, esta técnica pode ser rotineiramente utilizada, tornando-se uma ferramenta fundamental no monitoramento de necessidades hídricas e atmosféricas.

Estudo da ocorrência de cianobactérias no reservatório de Nova Avanhandava-SP por meio da inferência do pigmento ficocianina

Pós-graduação em Ciências Cartográficas - FCT

Avaliação da dinâmica temporal da evaporação no reservatório de Itumbiara, GO, utilizando dados obtidos por sensoriamento remoto

The object of this work was to study the dynamics of evaporation in the Itumbiara reservoir, located in Central Brazil, using MODIS-derived water surface temperature (product MOD11A1) and meteorological data acquired over the water surface. The evaporation rates were derived from latent heat flux, estimated through a mass transfer model. The estimates were carried out for the period between 1/1/2010 and 31/12/2010. The results showed that evaporation rate tends to increase from January to September and then decrease from September to December. The evaporation rate reached values near 20 mm day-1 in Itumbiara reservoir during the dry season in 2010. The mean evaporation rate for the wet season was 3.66 mm day-1 and 8.25 mm day-1 for the dry season. The total water volume evaporated from Itumbiara reservoir during 2010 was estimated at about 1.7 billion m³ (2,300 mm) which represents 10% of total reservoir volume. The results suggest that advection is the main transport mechanism which drives the evaporation in Itumbiara. The convective processes contribute secondarily to evaporation in Itumbiara reservoir.

A multisensor, multitemporal approach for monitoring herbaceous vegetation growth in the Amazon floodplain

The Amazon River floodplain is an important source of atmospheric CO2 and CH4. Aquatic herbaceous vegetation (macrophytes) have been shown to contribute significantly to floodplain net primary productivity (NPP) and methane emission in the region. Their fast growth rates under both flooded and dry conditions make herbaceous vegetation the most variable element in the Amazon floodplain NPP budget, and the most susceptible to environmental changes. The present study combines multitemporal Radarsat-1 and MODIS images to monitor spatial and temporal changes in herbaceous vegetation cover in the Amazon floodplain. Radarsat-1 images were acquired from Dec/2003 to Oct/2005, and MODIS daily surface reflectance products were acquired for the two cloud-free dates closest to each Radarsat-1 acquisition. An object-based, hierarchical algorithm was developed using the temporal SAR information to discriminate Permanent Open Water (OW), Floodplain (FP) and Upland (UL) classes at Level 1, and then subdivide the FP class into Woody Vegetation (WV) and Possible Macrophytes (PM) at Level 2. At Level 3, optical and SAR information were combined to discriminate actual herbaceous cover at each date. The resulting maps had accuracies ranging from 80% to 90% for Level 1 and 2 classifications, and from 60% to 70% for Level 3 classifications, with kappa values ranging between 0.7 and 0.9 for Levels 1 and 2 and between 0.5 and 0.6 for Level 3. All study sites had noticeable variations in the extent of herbaceous cover throughout the hydrological year, with maximum areas up to four times larger than minimum areas. The proposed classification method was able to capture the spatial pattern of macrophyte growth and development in the studied area, and the multitemporal information was essential for both separating vegetation cover types and assessing monthly variation in herbaceous cover extent.

Imagens de satélite na análise da relação entre queimadas, aerossóis atmosféricos e precipitação

The direct and indirect effects of atmospheric aerossols in the amazonic climate have been focus of many published. This work aims to analyze a possible relation among Burns, atmospheric aerossols and precipitation above South America. It uses the avaluable data from the satellites AQUA/TERRA and TRMM and the images furnished by NOAA and GOES. These analysis can provide some explanations about the effects of emission of aerosols by burns on the composition of atmosphere and cloud formation, mainly in Amazon. We use the Aerosol Optical Depth (AOD) from MODIS/TERRA-AQUA, burns index from CPTEC and rain rate from TRMM. The data we use were obtained from 2000 until 2012. The study is divided in two parts. In the first one, it was performed a quantitative analysis between number of burns and aerosols emission. It was identified a great variability in space and time of the AOD on South America. On the north, northeast and center-west, the AOD is significant during the winter period, with peak on August and September. The southeast is affected by aerosols from center-west due to the dynamical transport. In the second part, it was evaluated the relation between AOD and precipitation in a 13-year period. The statistical analysis shows up a negative correlation of 0.72 between August and October, on Legal Amazon. These result indicate an inverse relation between AOD and rain rate. The other months present not significant correlation. These results are in a good agreement with the literature, in which in-situ methods were applied or combined with satellites data. The increasing of aerosols concentration in the atmosphere are reinforced during drier years. It can affect the increasing process of water drops, decreasing the precipitation. We also verified higher values of AOD (0.25 - 0.3) during years with El Niño, than the climatologically average (~0.15 - 0.2), ... (Complete abstract click electronic access below)

Sensoriamento remoto multifonte aplicado na detecção do fitoplâncton em águas interiores

Blooms of phytoplankton can be a risk to human health and aquatic biota, so the adoption of monitoring methods of phytoplankton and mechanisms for preventing its occurrence are needed. Thus, traditional monitoring methods could be more effective if complemented by approaches using the optical properties of phytoplankton pigments by means of Remote Sensing. In order to evaluate the potential of multi-scale remote sensing for detection of the phytoplankton activity, a study area was selected in Nova Avanhandava reservoir, located in the Tiete River, SP. For this analysis, hyperspectral field data and multispectral images of low and medium spatial resolution (Modis and RapidEye) were acquired and were related to indicator limnological variables of phytoplankton behavior; chlorophyll a and phycocyanin. The results show that a specific spectral band of RapidEye system (690-730 nm) allowed detect chlorophyll a and to evaluate the phytoplankton biomass, however hyperspectral data are needed to detect the phycocyanin pigment, indicative of cyanobacteria.

Relação entre a resposta espectral da vegetação em diferentes cultivos e níveis freáticos em área de recarga do Sistema Aquífero Guarani

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análise do potencial do sensor OLI (Operational Land Imager) a bordo do Landsat-8 em estimar a concentração de sólidos totais em suspensão no reservatório de Barra Bonita

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)