62ª Reunião Anual da SBPC

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

VARIAÇÃO ESPAÇO-TEMPORAL DO ÍNDICE DE VEGETAÇÃO POR DIFERENÇA NORMALIZADA (NDVI) EM ÁREA SOB O RICO DE DESERTIFICAÇÃO NO RIO GRANDE DO NORTE

Sávio Samri Luna Paschoal 1 Fernando Moreira da Silva 1

1. Universidade Federal do Rio Grande do Norte

INTRODUÇÃO:

A vegetação da Caatinga é formada predominantemente por xerófilas e defende-se com mecanismos próprios para amenizar os efeitos das altas temperaturas e da falta de precipitações nos longos períodos secos, que podem durar mais de seis meses, nessa região de caatinga, os solos geralmente rasos da região são predominantemente Luvissolos crômico e Neossolos litólicos. A vegetação, assim como o solo, apresenta um papel importante na repartição da energia solar em fluxo de calor sensível e fluxo de calor latente, ainda sobre a vegetação, a mesma exerce um papel importante servindo de agente de proteção do solo contra a erosão e fixação da umidade, dentre outros fatores. No Brasil, existem quatro núcleos de desertificação, um deles, o núcleo de desertificação do Seridó, localiza-se no estado do Rio Grande do Norte e é constituído por uma área que abrange os municípios de Acari, Carnaúba dos Dantas, Cruzeta, Currais Novos, Equador e Parelhas. O município de Caicó, além de sua importância econômica local está localizado exatamente ao lado do núcleo de desertificação do Seridó. Para a identificação e/ou monitoramento de uma área sob o risco de desertificação existem diversas técnicas, escalas e variáveis que podem ser utilizadas para tal propósito; as escalas podem variar tanto na temporalidade como na área de abrangência, e as variáveis podem ser físicas (erosão do solo, declividade do terreno, grau de compactação do solo), químicas (pH do solo, salinidade, capacidade de troca catiônica), biológicas (número de espécies exóticas, grau de desmatamento, índices de vegetação) ou sociais (renda per capita, taxa de migração, densidade demográfica). Neste estudo, foi utilizada o Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), traduzindo, Índice de Vegetação por Diferença Normalizada, é um índice de vegetação proposto por Rouse et al. (1974) e faz uso das bandas do vermelho (RED) e do infravermelho próximo (NIR). Este índice é expresso pela diferença de refletância entre as bandas NIR e R, dividido pela soma das respectivas bandas. O NDVI é um índice que evidencia bem o contraste do grau de 'verdor' da vegetação e tem sido amplamente utilizado em diversos biomas, inclusive o bioma da caatinga. Os valores de NDVI variam entre -1 e +1, onde os valores negativos estão associados a massas d'água, nuvens e neve, porque possuem refletâncias maiores na banda do vermelho em relação ao infravermelho próximo, valores positivos muito próximos a 0 (zero) estão relacionados a solos expostos devido aos valores similares de refletância nas bandas do vermelho e do infravermelho próximo, e, valores positivos relacionam-se com a vegetação, onde quanto mais próximo de +1 mais vigorosa e densa é a vegetação. Em geral, as imagens de satélite mostram-se eficientes no cálculo do NDVI, facilitando o monitoramento devido a sua ampla cobertura espacial e periodicidade na coleta de dados da superfície; dentre os conjuntos de satélite/sensor disponíveis para o cálculo do NDVI, pode-se citar, por exemplo: TERRA/MODIS, Landsat 5/TM, Landsat 7/ETM+, CBERS 2/CCD, dentre outros que possuam imagens referentes às bandas do vermelho e do infravermelho próximo. O objetivo desse trabalho é calcular o NDVI do município de Caicó-RN, para duas datas distintas, ambas no período seco da região, e verificar a variação espaço-temporal desse parâmetro através da técnica da imagem-diferença.

METODOLOGIA:

O município de Caicó está localizado na porção central do Rio Grande do Norte, na região denominada de Seridó, e fica distante aproximadamente 256 Km de Natal, capital do mesmo Estado. O município possui uma área territorial de aproximadamente 1.228 Km2 e os principais acessos partindo de Natal para o município são: as rodovias federais BR-226 e BR-427; e a rodovia estadual RN-288. Para o estudo deste trabalho foram utilizadas um total de 04 imagens do satélite Landsat 5 (duas do ano de 1987, e duas do ano de 2003), sensor TM (Thematic Mapper), cada uma delas compostas por 07 bandas espectrais. As cenas utilizadas para o estudo são todas da órbita 215, e pontos 64 e 65. Propositadamente foi escolhido trabalhar no período seco da região, uma vez que há uma grande irregularidade nas precipitações pluviométricas durante o período chuvoso entre vários anos consecutivos, podendo ocorrer anos normais (precipitação dentro da média histórica), anos de El Niño (precipitação abaixo da média histórica) ou anos de La Niña (precipitação acima da média histórica); o que poderia dificultar os estudos, principalmente porque a água interfere consideravelmente nas características do solo e da vegetação, conseqüentemente, interferindo nos resultados do NDVI. Para o referido município, no ano de 1987, até a data da passagem do satélite, tinha precipitado aproximadamente 561,0 milímetros, e para o ano de 2003, precipitou cerca de 562,1 milímetros, de acordo com os dados da EMPARN (2009). Para uma maior precisão dos dados, foi realizado ajustes pra minimizar os efeitos de distorções espaciais advindas do próprio satélite (variações da plataforma do satélite) ou da própria geometria da superfície imageada, com o intuito de coincidir os pixels de cada imagem nos dois anos analisados. A partir dos valores de refletância das bandas 3 e 4 (RED e NIR), os mesmos são usados para o cálculo de NDVI, segundo a equação proposta por Rouse et al. (1974). Posteriormente, foi realizado o cálculo das imagens diferença, esse cálculo consiste na subtração pixel a pixel de cada parâmetro entre o tempo t2 e t1, gerando assim uma nova imagem. Através desse procedimento, é possível identificar quanto um determinado parâmetro variou no espaço e no tempo.

RESULTADOS:

No ano de 1987, os corpos de água e as nuvens, como esperado, exibem valores de NDVI menor do que zero. De um modo geral, os valores de NDVI que mais ocorrem são os valores entre 0,2 e 0,3, e em menor proporção ocorrem os valores entre 0,1 e 0,2, este último intervalo de classe ocorre geralmente mais próximo ao centro urbano do município de Caicó e próximos do Açude Itans, além dessas duas áreas, o extremo sul do município também possui uma imensa área com valores de NDVI nesse intervalo de classe. Os valores de NDVI maiores de 0,4 representam a vegetação mais vigorosa, que ocorrem predominantemente ao longo dos cursos de água, nas margens das barragens e açudes, aproveitando-se da maior oferta de água ao longo do ano, podendo ocorrer ainda em locais esparsos. No ano de 2003, novamente, os valores negativos estão relacionados aos corpos de água e nuvens, e, é notória a redução das áreas cobertas pela água. Para esta data, os valores de NDVI que mais ocorrem são os valores compreendidos entre 0 e 0,1, ocupando geralmente as áreas com menor altitude da região, já os valores entre 0,1 e 0,2 também ocorrem em quantidades consideráreis, porém esses valores são mais comuns na porção norte do município, neste locais, coincidentemente são os locais com os valores maiores de altitude, que pode ter contribuído de alguma forma com o vigor da vegetação local. Generalizando, os intervalos de classe entre 0,2 e 0, 3, e maiores do que 0,4 são ínfimos e estão sempre associados às margens dos rios, açudes e barragens. Para o ano de 1987 o pico de maior freqüência ocorre aproximadamente no valor de 0,22 e possui aproximadamente 325.000 pixels. No ano de 2003, o pico de maior freqüência ocorre com valor um pouco abaixo de 0,1, com cerca de 300.000 pixels. As estatísticas dos valores de NDVI para os anos de 1987 e 2003 indicam claramente a redução dos valores médios do ano de 2003 em relação a 1987. Com a média de 0,229 para o ano de 1987; enquanto que para o ano de 2003 a média possuiu um valor de 0,105. No comparativo entre os dois anos estudados, as variações positivas (maior do que zero) são poucas e estão sempre associadas aos corpos d'água, como a água sempre possui NDVI negativo, quando há uma retração em sua área superficial, os solos que ficam expostos, via de regra, possuem valores positivos de NDVI, com isso, o resultado na imagem-diferença é sempre a ocorrência de valores positivos. Também próximo aos corpos d'água é comum a ocorrência de variações negativas menores do que -0,30, nesses locais, provavelmente onde antes havia uma vegetação vigorosa principalmente devido a oferta de água dos corpos superficiais, essa vegetação deu lugar a algum outro tipo de vegetação (com menor valor de NDVI) ou sofreu alteração no uso e ocupação do solo, por exemplo, agricultura. O intervalo de classe que representa pouca ou nenhuma alteração nos valores de NDVI (de -0,1 até 0) ocorre por toda a área, porém nas regiões do extremo sul do município, na região a SW do açude Itans, e em algumas áreas a NE do município, esses valores se concentram mais.

CONCLUSÃO:

A partir da técnica do cálculo do NDVI do município de Caicó-RN para as duas datas distintas (em período seco), pode-se constatar que houve uma variação significativa nos valores de NDVI, mesmo com uma precipitação praticamente igual para ambos os anos. Assim, os dados aqui expostos contribuem para os estudos de desertificação para a referida área, indicando que, no intervalo entre as duas imagens, 1987 e 2003, houve uma redução no vigor da vegetação de caatinga. Essa redução é um fator potencialmente preocupante, uma vez que, a partir desta redução, podem surgir vários outros problemas, mais ou menos grave, como por exemplo: aumento da taxa de erosão do solo, diminuição da retenção da água em superfície, diminuição do número das espécies vegetais, empobrecimento do solo, diminuição da produção agrícola, dentre outros.

Palavras-chave: NDVI, Desertificação, Caatinga.