62ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 6. Geociências - 3. Geografia Física

CÁLCULO DO ALBEDO SUPERFICIAL PARA PERÍODOS SECOS DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO TAPEROÁ-PB ATRAVÉS DE IMAGENS DE SATÉLITE LANDSAT 5

Sávio Samri Luna Paschoal 1 Fernando Moreira da Silva 1

1. Universidade Federal do Rio Grande do Norte

INTRODUÇÃO:

Nas últimas décadas o uso de imagens de sensoriamente remoto, entre eles, as imagens de satélite, tem contribuído consideravelmente para a análise do comportamento espacial e temporal da superfície do globo, essa contribuição se dá principalmente devido a ampla área de abrangência das imagens de satélites além da sua periodicidade sobre uma mesma área. Através dessas imagens, diversos autores, têm conseguido bons resultados para a obtenção dos valores de albedo de superfície por meio de algoritmos para diferentes satélites/sensores (AVHRR, TM, ETM+, MODIS). Alguns estudos experimentais e de monitoramento na região do Cariri Paraibano e em outras da Caatinga também contribuem para estudos nessa temática. SILVA et al. (1997) propôs um monitoramento para o Rio Grande do Norte a partir do modelo de mesoescala denominado ETA. Já SILVA et al. (2002a) realizou estudos de balanço de energia para regiões com vegetação de caatinga. SILVA et al. (2005) determinou ao albedo de superfície para dois anos consecutivos numa área que envolveu os municípios de Juazeiro-BA e Petrolina-PE que também possuem áreas com vegetação de Caatinga. A região do Cariri Paraibano, onde a Bacia do Rio Taperoá está inserida, é uma das áreas do nordeste brasileiro com os menores índices pluviométricos do país, e é potencialmente uma área susceptível aos processos de desertificação, que dentre vários aspectos, diminui a densidade e biodiversidade das espécies vegetais, reduz a precipitação, empobrece o solo (por causa da erosão do solo e salinização), aumenta os valores de albedo da superfície, dentre outros aspectos. Além disso, modelos matemáticos de balanço de radiação necessitam dos valores de albedo de superfície para o seu respectivo cômputo, podendo ser calculados através de modelos tradicionais como, por exemplo, os piranômetros, mas que possuem suas restrições operacionais. Sendo assim, valores de albedo de superfície calculados a partir de imagens de satélite são de grande auxílio, devido principalmente a sua ampla abrangência espacial. O objetivo desse trabalho foi calcular os valores de albedo de superfície em períodos secos para a Bacia Hidrográfica do Rio Taperoá, os períodos estudados foram os anos de 1991 e 2008. Geograficamente, a Bacia Hidrográfica do Rio Taperoá está localizada na região central do Estado da Paraíba, NE do Brasil. O rio homônimo, é o principal curso d´água da bacia e possui caráter intermitente, com chuvas ocorrendo com maior freqüência e intensidade entres os meses de Janeiro a Março (podendo se prolongar até Junho). No total, são 27 municípios que estão inseridos completamente ou parcialmente na bacia, dentre os principais municípios, podemos citar: Taperoá, Santo André, Gurjão, Soledade e etc. O clima da região é caracterizado por temperaturas sempre elevadas (acima de 26 °C) durante todo o ano e com precipitações entre 350 e 600 mm. Geomorfologicamente a região do Cariri Paraibano possui um relevo arrasado. Para a bacia em estudo, há uma variação topográfica onde os valores menores estão localizados nos vales dos rios principais com cotas próximas a 380 metros, e os valores maiores estão localizados nas serras no extremo oeste da bacia alcançando mais de 800 metros. A vegetação da área é típica da região de Caatinga, com espécies geralmente xerófilas, que, com mecanismos próprios, defende-se das altas temperaturas e da falta de precipitações nos longos períodos secos que afetam a região. Predominantemente, os solos da Bacia do Rio Taperoá, são constituídos por solos Bruno não-Cálcico, solos litólicos e solos aluvionares, em geral, esses solos são pouco espessos e não retém quantidades consideráveis de água.

METODOLOGIA:

Para o estudo, foram utilizadas duas imagens do satélite Landsat 5, sensor TM (Thematic Mapper), cada uma delas compostas de 7 bandas espectrais. As duas cenas utilizadas são da órbita 215 e ponto 65, a primeira imagem é da data de 08/08/1991 e a segunda de 23/09/2008, as duas imagens encontram-se disponíveis para o público no sítio virtual do INPE, http://www.dgi.inpe.br/CDSR. Fez-se uso também de uma imagem SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) disponível no sítio virtual http://www.relevobr.cnpm.embrapa.br. Os softwares utilizados para os procedimentos metodológicos foram o ENVI 4.2 e o ArcGIS 9.2. De posse das imagens, o primeiro procedimento realizado foi o de conversão do número digital (DN) para os valores de radiância espectral para cada banda, conforme a fórmula disponível em CHANDER e MARKHAM (2003. A partir dos valores de radiância, a segunda etapa foi a conversão para os valores de refletâncias, disponível também em CHANDER e MARKHAM (2003). Com os valores de refletância espectral de cada banda ( ), adotou-se a soma ponderada de todas as bandas (da banda 1 a 5 e 7) para a obtenção do valor de albedo do topo da atmosfera. Para a remoção do efeito da atmosfera no valor do albedo da superfície, diversos autores (BASTIAANSSEN, 1995; ALLEN et al., 2002; e outros) utilizam uma correção baseada na transmissividade atmosférica. Para o albedo atmosférico, foi adotado o valor constante de 0,03, esse valor é amplamente utilizado em outros estudos como (MORSE et al., 2000; ALLEN et al., 2002; SILVA et al., 2002b e SILVA et al., 2005). Para o cálculo do albedo da superfície, é necessária a obtenção do valor da transmissividade atmosférica. Para o nosso estudo, com o intuito de preservar melhor a característica do albedo de cada pixel optou-se adotar a correção a partir dos valores de altitude contidos na imagem SRTM, ao contrário de alguns estudos, como (BASTIAANSSEN, 1995; MORSE et al., 2000; ALLEN et al., 2002; SILVA et al., 2002 b), que realizam essa correção a partir de um valor médio da altitude da região, para áreas com pouca ou nenhuma variação talvez essa aproximação seja válida, porém, em áreas com variações mais acentuadas o resultado pode ficar comprometido.

RESULTADOS:

Na Figura 2 está representada a Bacia Hidrográfica do Rio Taperoá a partir da composição colorida RGB (321) do sensor TM, satélite Landsat 5. Nela, é possível observar alguns açudes dispersos em toda a área (coloração azul escuro), regiões com caatinga mais densa e preservada (extremo SW da bacia) com coloração marrom escuro, regiões com caatinga esparsa (área centro-sul da imagem) com coloração marrom claro, regiões desmatadas (mais facilmente visualizadas no extremo Norte da área). Há ainda a presença de nuvens, encontradas predominantemente no extremo leste da área. A Figura 3 representa o albedo de superfície da Bacia Hidrográfica do Rio Taperoá para o ano de 1991. Nessa imagem, predominantemente os valores de albedo encontram-se entre 0,1 e 0,3, esses valores estão de acordo com os valores médios para a vegetação de caatinga, que segundo SILVA et al. (2005), situa-se entre 0,2 e 0,3. Alguns valores anômalos (> 0,4), visíveis no extremo leste da Figura 03, são referentes a nuvens captadas pelo satélite no momento de sua passagem sobre a área. A Figura 4 mostra o histograma de freqüência de pixels do albedo de superfície para o ano de 1991, nela é possível observar um maior número de ocorrência de pixels com valores próximos a 0,16-0,17. Embora para a imagem de 1991 alguns açudes ainda estivessem com água, os mesmos não apresentaram valores de albedo muito baixo (até 0,1), isso pode ter ocorrido devido a uma grande quantidade de sedimentos em suspensão que contribui para o aumento do albedo dos açudes. Para o ano de 2008, ver Figura 5, o comportamento do albedo para a Bacia é semelhante com o ano de 1991, com algumas diferenças, como o surgimento de uma quantidade perceptível de pixels no intervalo de até 0,1, esses pixels são dominantemente associados a corpos d'água da região, que, como esperado, possuem valores de pixels muito próximo de zero (absorção total da energia no espectro do sensor). A Figura 06 mostra o histograma de freqüência de pixels do albedo de superfície para o ano de 2008. A Figura 7 mostra, comparativamente, o comportamento do albedo para os 02 anos analisados (1991 e 2008), o comportamento do albedo para ambos é parecido, porém, é fácil perceber a maior quantidade de pixels com valores até 0,1, na imagem de 2008, notar o 'recuo' do pico do ano de 2008 em relação ao ano de 1991, além do aumento de número de pixels para os valores acima de 0,25, esse 'recuo' pode ser resultado de uma maior intensidade da precipitação nos meses anteriores a data de passagem do satélite sobre a área. Porém, há um pequeno aumento para os valores de albedo acima de 0,25, esse aumento pode está relacionado a processos de desertificação, que, dentre outros aspectos, eleva os valores de albedo.

CONCLUSÃO:

De posse dos resultados dos valores de albedo de superfície para os anos de 1991 e 2008, conclui-se que o albedo de superfície da Bacia Hidrográfica do Rio Taperoá ocorre entre os valores aproximados entre 0,1 e 0,3, e com pico de freqüência de 0,15-0,16, valores coerentes com a literatura para albedos da região de Caatinga. Constatou-se ainda que no ano mais recente de nosso estudo (2008), houve um aumento significativo de pixels com valores até 0,1, isto pode ter ocorrido devido à precipitação que ocorreu nos meses antecedentes a data de aquisição da imagem, que pode ter sofrido contribuições devido ao aumento do número de corpos d'água represados, como açudes e barragens.

Instituição de Fomento: CNPq

Palavras-chave: Bacia do Taperoá, Albedo, Desertificação.