Revista Educação Agrícola Superior
Associação Brasileira de Educação Agrícola Superior - ABEAS - v.29, n.2, p.119-126, 2014.
ISSN - 0101-756X - DOI: http://dx.doi.org/10.12722/0101-756X.v29n02a14
BALANÇO DE RADIAÇÃO EM ÁREAS DO CERRADO
BRASILEIRO POR SENSORIAMENTO REMOTO
Bernardo B. da Silva1, Alan P. Braga2, Bernardo Barbosa Junior3, Wilian da S. Ricce4 & Admilson P. Pacheco5
RESUMO
A evapotranspiração (ET) é elemento de fundamental importância climática e exerce papel relevante na redistribuição de energia
e massa do nosso planeta. A sua determinação por sensoriamento remoto ganhou grande impulso na última década e uma das
variáveis mais importantes na determinação da ET é o saldo de radiação (Rn). Neste sentido, este trabalho tem por objetivo
determinar o Rn com imagens TM – Landsat 5, nas áreas do Programa de Assentamento Dirigido (PAD) do Distrito Federal,
utilizando técnicas de sensoriamento remoto. Para tanto, foram utilizadas imagens TM - Landsat 5 obtidas no ano de 2011,
complementadas com dados meteorológicos coletados pelo Instituto Nacional de Meteorologia na cidade de Luziânia, GO. O
albedo (α) e a temperatura da superfície (Tsup) das parcelas irrigadas apresentaram padrões bem diferenciados em comparação
com as áreas de solo com grande exposição. De um modo geral, o Rn dos corpos d’água e das parcelas irrigadas se mostraram
substancialmente superior aos dos outros alvos. Conclui-se que as áreas irrigadas reduzem substancialmente a Tsup e, portanto,
impactam sobremaneira a temperatura do ar.
PALAVRAS-CHAVE: albedo, temperatura da superfície, radiância, Landsat 5, SEBAL
RADIATION BALANCE IN BRASILIAN CERRADO
BY REMOTE SENSING
ABSTRACT
Evapotranspiration (ET) is a climatic element of fundamental significance and plays an important role in the redistribution of
energy and mass of our planet. The determination of ET by remote sensing has gained great importance in the last decade and one
of the most important variables in its determination is the net radiation (Rn). In this sense, this study aims to determine the Rn
with TM - Landsat 5 images, in areas of the Programa de Assentamento Dirigido (PAD) of Distrito Federal, using remote sensing
techniques. Landsat 5 images, acquired in 2011, supplemented with meteorological data collected by the National Institute of
Meteorology in Luziânia, GO, were used. The albedo (α) and the land surface temperature (Tsup) of irrigated plots showed
quite differences compared with areas of large soil exposure. Generally, the Rn values in water bodies and irrigated plots were
substantially higher than in the other targets. It follows that the irrigated areas substantially reduce the Tsup and thus greatly
impacting the air temperature.
KEY WORDS: albedo, land surface temperature, radiance, Landsat 5, SEBAL
Doutor em Recursos Hídricos - UFCG - [email protected]
Mestre em Meteorologia - INMET - [email protected]
3
Arquiteto – UFPB - [email protected]
4
Doutor em Agronomia – EPAGRI/CIRAN – [email protected]
5
Doutor em Sensoriamento Remoto – UFPE - [email protected]
1
2
120
Bernardo B. da Silva et al.
INTRODUÇÃO
O sensoriamento remoto é uma técnica de aquisição ou
medição de informações de alguma propriedade do objeto ou
fenômeno, por um dispositivo de registro sem que haja contato
físico com esse objeto ou fenômeno. Isso é feito a partir da
detecção e registro da energia eletromagnética emitida e/ou
refletida pelo objeto. Essas informações podem ser coletadas
por sensores instalados a bordo de satélites, o que caracteriza o
sensoriamento remoto orbital que, através deste procedimento,
gera imagens com base na resposta espectral da região
imageada (LILLESAND & KIEFER, 1993).
O Programa de Assentamento Dirigido – PAD do Distrito
Federal é um programa concebido e implantado pelo Governo
do Distrito Federal, que visa incorporar ao processo produtivo
áreas rurais do DF e regiões em seu entorno que até então não
tinham sido exploradas. O programa abrange uma área de
90.000 hectares, contemplando diversos projetos de atividade
econômica, de acordo com suas características de relevo e
aptidão agrícola, sendo as áreas distribuídas para plantio
de cereais, cultivo de hortifrutigranjeiros, bovinocultura,
avicultura, através de assentamentos de produtores em áreas
isoladas, núcleos regionais, colônias agrícolas e agrovilas
(GHESTI, 2009). Essas atividades têm promovido importantes
mudanças no uso da terra, com alterações intensas nos processos
de trocas de energia e massa entre a superfície e a atmosfera.
Sob o ponto de vista das mudanças climáticas, deve-se
investigar se a mudança promovida pela implantação do PAD
estaria impactando o saldo de radiação e evapotranspiração das
culturas e de vegetação nativa.
Quando há necessidade do conhecimento das necessidades
hídricas de uma cultura específica em escala local, recorre-se
aos consagrados métodos do Balanço de Energia baseado na
Razão de Bowen, das Correlações Turbulentas, do Balanço
Hídrico de um volume específico de solo, da lisimetria, dentre
outros. No entanto, quando há necessidade do conhecimento da
ET em escala regional, esses métodos não oferecem o devido
suporte, vez que os mesmos são aplicados a condições muito
específicas e têm, portanto, validade apenas para tais condições.
Assim, técnicas de sensoriamento remoto, alimentadas por
imagens de satélites, desenvolvidas recentemente oferecem
a possibilidade de determinação de mapas de albedo (SILVA
et al., 2005a; SANTOS et al., 2008), do saldo de radiação
(BISHT et al., 2005; SILVA et al., 2005b), da temperatura de
superfície (SOUZA e SILVA, 2005) e do balanço de energia
(TASUMI, 2003; ALLEN et al., 2007; SILVA et al., 2006).
O balanço de energia por meio do sensoriamento remoto
necessita da utilização de algoritmos apropriados, gerados
a partir de imagens de satélites. Dentre eles, destacam-se
o Surface Energy Balance Algorithm for Land - SEBAL
(BASTIAANSSEN et al., 1998), o SEBS (JIA et al., 2003),
o S-SEBI (ROERINK et al., 2000) e o SEBTA (CONRAD
et al., 2007). Estes métodos possibilitam a determinação
das componentes dos balanços de radiação e de energia e,
portanto, o fluxo de calor latente (LE) e a evapotranspiração.
O SEBAL tem a vantagem de requerer imagens de satélite e
poucos dados de superfície e vem sendo amplamente aplicado
em áreas agrícolas, com objetivo de determinar o consumo
hídrico das culturas, bem como em diversas finalidades, tais
como avaliação do uso da água, biomassa e produtividade
das culturas, análise de impactos ambientais, entre outros.
Uma variável de grande importância no SEBAL é o saldo de
radiação (Rn), obtido segundo uma sequência de etapas que
são detalhadas no presente trabalho. Esse Rn é o responsável
pelo aquecimento do ar, do solo e pela evapotranspiração das
culturas, representada pelo fluxo de calor latente. Portanto, por
meio de imagens pode-se determinar o Rn e assim contribuir
substancialmente com a determinação da ET em áreas com
grande heterogeneidade e em escala regional. Nesse sentido,
o presente trabalho objetivou a determinação do saldo de
radiação e o mapeamento de alguns de seus componentes mais
diretamente envolvidos na evapotranspiração real das culturas
do Programa de Assentamento Dirigido (PAD) do Distrito
Federal, utilizando técnicas de sensoriamento remoto. Para
tanto, foram utilizadas imagens TM - Landsat 5, obtidas no
ano de 2011, e aplicada a metodologia SEBAL.
MATERIAIS E MÉTODOS
As áreas de estudo compreendem áreas irrigadas e de
vegetação nativa na região Centro-oeste correspondente ao
Programa de Assentamento Dirigido do Distrito Federal e
regiões em seu entorno (PAD-DF) (Figura 1). Os municípios
de Luziânia-GO e Cristalina-GO, juntamente com o Distrito
Federal-DF, regiões compreendem áreas do PAD, são regiões
com grande potencial agrícola e umas das maiores produtoras
de grãos da região Centro-oeste, principalmente, no que diz
respeito a áreas irrigadas (COOPA/DF, 2012). O clima do
Distrito Federal e cidades que ficam em seu entorno, como por
exemplo, a cidade de Luziânia-GO, que fica a uma distância de
60 km em linha reta da capital federal, é classificado conforme
Koppen como do tipo “tropical de savana” e “temperado
chuvoso de inverno seco”. Esse tipo climático é caracterizado
pela existência de duas estações: uma chuvosa e quente,
que ocorre normalmente entre os meses de outubro a abril,
representando 84% do total anual de precipitação, e outra
fria e seca, de maio a setembro, com o trimestre mais seco
(junho/julho/agosto) representando apenas 2% do total anual
Figura 1. Recorte da área de estudo onde se localiza o
Programa de Assentamento Dirigido – PAD-DF
Revista Educação Agrícola Superior - v.29, n.2, p.119-126, 2014.
Mês efetivo de circulação deste número: Outubro/2014.
Balanço de radiação em áreas do cerrado brasileiro por sensoriamento remoto
(MARTINS et al., 2004). Os sistemas atuantes responsáveis
pelo regime pluviométrico do centro-oeste são de origem
extratropical e estão associados à Zona de Convergência
do Atlântico Sul (ZCAS), a Alta da Bolívia, Aglomerados
Convectivos e Sistemas Frontais (CLIMANÁLISE, 1986).
Imagens de satélite utilizadas
Para o estudo foram selecionadas cinco imagens geradas
pelo Mapeador Temático – TM do satélite Landsat 5, órbita
221 e ponto 71, adquiridas junto ao site do Instituto de
Pesquisas Espaciais – INPE, e alguns dados meteorológicos
coletados na estação do INMET localizada em Luziânia, GO.
O processamento das imagens foi realizado com o software
ERDAS Imagine e para o tratamento dos mapas temáticos
utilizou-se o software ArcGIS. Inicialmente, todas as bandas
do TM foram empilhadas, recortadas e registradas antes de se
obter os diferentes componentes do balanço de radiação.
As imagens TM empregadas cobrem sete bandas espectrais
e correspondem à passagem do Landsat 5 às 09h30min (tempo
local) no ano de 2011 nos dias 6 de junho, 8 de julho, 9 de
agosto, 25 de agosto e 10 de setembro do ano de 2011. O
sensor TM mede a radiância espectral dos alvos e armazenaos na forma de níveis de cinza, ou número digital (ND), cujos
valores variam de 0 a 255 (8 bits), apresentando resolução
espacial de 30 m, exceto na banda termal (banda 6), com
resolução de 120 m.
Métodos empregados no balanço de radiação
O diagrama da Figura 2 apresenta as diversas etapas a
serem cumpridas para se obter o saldo de radiação à superfície
(Rn) com imagens TM - Landsat 5. Os dados de entrada do
algoritmo são imagens orbitais, que nesta pesquisa foram
imagens TM, complementados com os seguintes dados
meteorológicos: temperatura do ar – Ta (oC), umidade relativa
– UR (%) e pressão atmosférica – Pa (KPa), obtidos próximos
ao instante de passagem do satélite sobre a área de estudo. De
um modo geral, o saldo de radiação à superfície - Rn (W m-2) é
dado por (Siva et al., 2005b; Allen et al., 2007):
Rn=
(1 − α ) R s,int + R ol,inc − R ol.emi − (1 − ε0 ) R ol,inc
121
(1)
em que: α é o albedo de cada pixel, Rs,int (W m-2) é a radiação
solar global (onda curta) incidente, Rol,inc (W m-2) é a radiação
de onda longa atmosférica incidente, Rol,emi (W m-2) é a radiação
de onda longa emitida por cada pixel e εo é a emissividade de
cada pixel. O albedo da superfície foi computado por meio da
seguinte expressão (Bastiaanssen et al., 1998):
α=
( α toa − αatm )
2
σoc
(2)
em que αtoa é o albedo de cada pixel sem correção atmosférica,
αatm representa o albedo da atmosfera (path radiance) e τoc é a
transmitância atmosférica no domínio da radiação solar, que
pode ser obtida pela expressão (ASCE-EWRI, 2005):
0,4
 −0,00146Pa
 W  
τoc= 0,35 + 0,627EXP 
− 0,075 
  (3)
 cos Z  
 K t cos Z
em que Pa é a pressão atmosférica local (kPa), Kt é o coeficiente
de turbidez do ar (Kt = 1,0 para ar limpo e Kt = 0,5 para ar
extremamente túrbido ou poluído, sendo utilizado Kt = 1,0 neste
trabalho), Zr é o ângulo zenital do Sol (extraído do metadados da
imagem) e W é a água precipitável, obtida em função da UR (%)
e Pa segundo expressão proposta por Garrison e Adler (1990). O
valor do albedo da atmosfera varia de 0,025 a 0,004 (Allen et al.,
2002) e adotou-se o valor de 0,03.
A determinação do albedo sem correção atmosférica - αtoa é
baseada em combinação linear da reflectância monocromática
– rb de cada uma das bandas reflectivas do TM – Landsat 5,
de acordo com a seguinte equação (BASTIAANSSEN et al.,
1998; ALLEN et al., 2002; SILVA et al., 2005a):
0, 293r1 + 0, 274r2 + 0, 233r3 +
+ 0,157r4 + 0,003r5 + 0,011r7
α toa
=
(4)
Figura 2. Diagrama com as etapas computacionais do processamento de obtenção do saldo de radiação à superfície – Rn por
meio do SEBAL (Fonte: Braga, 2014)
Revista Educação Agrícola Superior - v.29, n.2, p.119-126, 2014.
Mês efetivo de circulação deste número: Outubro/2014.
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Bernardo B. da Silva et al.
em que a reflectância de cada uma das bandas reflectivas é
dada por (BASTIAANSSEN et al., 1998; ALLEN et al., 2002;
SILVA et al., 2005a):
rb =
πL b
K b cos Zd r
(5)
onde Lb (W m-2 sr-1 μm-1) é a radiância espectral da banda
b (1 a 5, mais banda 7, caso do TM), kb (W m-2μm-1) é a
irradiância solar espectral de cada banda no topo da atmosfera,
cos(Z) é o cosseno do ângulo zenital do Sol e dr é a correção
da excentricidade da órbita terrestre. A radiação solar global
incidente –Rs,int (W m-2) representa o fluxo de radiação solar
direta mais a difusa que atinge a superfície terrestre, que para
condição de céu claro é dada por (ALLEN et al., 2002; SILVA
et al., 2011):
=
R s,inc So cos Zd r τoc
(6)
em que: So é a constante solar (1367 W m-2), Z é o ângulo zenital
solar, dr é a correção de excentricidade da órbita terrestre e τoc
é a transmissividade atmosférica no domínio da radiação solar
[Equação (3)].
A radiação de onda longa incidente à superfície –Rol,inc
(W m-2) representa o fluxo da radiação termal emitido pela
atmosfera na direção da superfície e foi obtida através da
equação de Stefan-Boltzmann:
R ol,inc = εatm ⋅ σ ⋅ Ta 4
(7)
em que εatm é a emissividade atmosférica, obtida segundo
Duarte et al. (2006), σ é a constante de Stefan-Boltzmann (5,67
x 10-8 W m-2 K-4) e Ta é a temperatura do ar (K) (Tabela 1). Já a
radiação de onda longa emitida – Rol,emi (W m-2) por cada pixel
da área de estudo foi também obtida através da equação de
Stefan-Boltzmann:
R ol,emi = εo ⋅ σ ⋅ Tsup 4
(8)
em que εo é a emissividade da atmosfera (adimensional) e σ
é a constante de Stefan-Boltzmann e Tsup é a temperatura de
superfície (K). A emissividade da superfície representa a razão
entre a radiação emitida pela superfície e aquela emitida pelo
corpo negro à mesma temperatura, que em cada pixel da área
estudada foi dada por (TASUMI, 2003):
ε=
0,95 + 0,01 × IAF
o
(9)
para IAF < 3; εo = 0,98 para valores de IAF > 3, e o IAF
representa o Índice de Área Foliar de cada pixel, obtido
segundo Allen et al. (2002). A temperatura da superfície – Ts
(K) foi obtida com base na equação de Planck invertida, qual
seja:
Ts =
K2
 ε NB K1 
+ 1
ln 
 L6

(10)
em que: K1 e K2 são constantes de radiação específicas da
banda termal do TM, respectivamente iguais a 607,76 W m-2
μm-1 sr-1 e 1260,56 K (Silva et al., 2005b); εNB é a emissividade
de cada pixel no domínio da banda termal (Allen et al., 2002;
2007) e L6 é a radiância da banda termal.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O albedo da superfície (α) é um dos componentes mais
importantes do balanço de radiação à superfície e por essa
razão o seu monitoramento tem recebido muita atenção, em
especial nos estudos de mudanças no uso do solo (SILVA et
al., 2005a; ARRAES et al., 2012; OLIVEIRA et al., 2012) e no
contexto das mudanças climáticas.
Na Figura 2 estão representados os mapas do albedo
obtidos com imagens TM – Landsat 5 em dois dos cinco
dias selecionados no ano de 2011 para a área de estudo. As
áreas com albedo inferior a 0,10 compreendem os corpos de
água (pequenos açudes e leito de rios e riachos interiores ao
recorte). Os valores superiores a 0,32 representam áreas com
grande exposição do solo, algumas preparadas para semeadura
ou recém-semeada. Em alguns casos, situação mais nítida na
imagem de junho (não representada na referida figura), valores
bem superiores a 0,32 são representativos de nuvens. As áreas
agrícolas do PAD, mais especificamente alguns dos seus pivôs
irrigados representados nas duas figuras, apresentaram albedo
muito elevado, representativo do tipo de solo predominante
na área. Estas situações correspondiam ao estágio inicial
de crescimento, ou mesmo de plantio. Muito claramente
se percebe uma grande diferenciação entre as classes
predominantes de albedo entre os dois dias representados.
Em 8 de julho de 2011 há predomínio de valores de albedo
menores que 0,17, resultante das particularidades da estação
chuvosa local. Já em 10 de setembro de 2011, plena estação
seca, há um aumento considerável do albedo, com predomínio
de valores superiores a 0,23, mais uma vez resultantes das
especificidades da estação chuvosa local. Neste caso mais
específico, o albedo evidenciou a resposta da vegetação à
redução do armazenamento de umidade no solo. Dado a grande
heterogeneidade da área não fica bem nítida a diferenciação
entre cultivos irrigados e vegetação nativa, ou solo com
grande exposição. Estes resultados corroboram, não obstante
as diferenças climáticas locais, com os obtidos por Borges et
al. (2011), que encontraram valores de albedo no intervalo de
0,10 a 0,20 em áreas agrícolas irrigadas com elevada cobertura
vegetal, bem como 0,20 a 0,30 em solo exposto. No geral, os
valores de α correspondentes às áreas agrícolas apresentaram
variação em torno de 0,15 a 0,20 para os pivôs com grande
cobertura vegetal (elevado NDVI, por exemplo). As áreas com
cultivo de frutíferas, em Petrolina, conforme pesquisa de Silva
et al. (2005a), mostraram valores de α praticamente constantes,
em torno de 0,15, mas compreendendo cultivos diferentes
daquelas de ciclo anual (milho, tomate, sorgo etc), implantados
na área de estudo.
Na Figura 3 estão representados os mapas da temperatura
da superfície - Ts (oC) obtidas com a banda termal do TM
– Landsat 5 para dois dias do ano de 2011. Observa-se que
as áreas correspondentes aos corpos d’água apresentaram
Revista Educação Agrícola Superior - v.29, n.2, p.119-126, 2014.
Mês efetivo de circulação deste número: Outubro/2014.
Balanço de radiação em áreas do cerrado brasileiro por sensoriamento remoto
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Tabela 1. Variáveis de entrada para o cálculo do saldo de radiação: ângulo de elevação do Sol – E (grau), correção da
excentricidade da órbita terrestre – dr, cosseno do ângulo zenital solar – cos Z, temperatura do ar – Ta (oC), Umidade relativa –
UR(%) e pressão atmosférica – Pa (kPa) referentes ao instante da passagem do satélite nos dias selecionados para a pesquisa
Data
06/06/2011
08/07/2011
09/08/2011
25/08/2011
10/09/2011
E
40,9775
39,9926
44,4680
48,3897
52,8708
dr
0,9701
0,9672
0,9740
0,9805
0,9885
Cos Z
0,6558
0,6427
0,7005
0,7477
0,7973
Figura 3. Mapas temáticos do albedo de áreas do Programa
de Assentamento Dirigido em dois dias do ano de 2011
os menores valores Ts. Entre os dias representados na
referida figura, percebe-se grande alteração nos valores da
Ts entre essas duas datas. Em 8 de julho os valores da Ts são
substancialmente inferiores àqueles representados no dia 10
de setembro de 2011. Esses padrões resultam sobremaneira de
dois importantes fatores: sazonalidade da radiação solar (que
registra um aumento considerável entre as duas datas), e efeito
combinado com a umidade do solo, que ao diminuir o estoque
de água armazenada, aumenta a temperatura da superfície e,
como consequência, também do ar. Em ambos os mapas, se
pode notar uma diferença considerável entre a Ts dos pivôs
centrais e aquela das demais áreas do recorte. Ao se analisar o
recorte como um todo se pode concluir que as áreas relativas
aos cursos de água e dos pivôs apresentam padrões de Ts
diferenciados em relação àquelas de vegetação nativa e solo
com grande exposição.
Na Figura 4 estão representados os mapas temáticos do
Índice de Vegetação da Diferença Normalizada (NDVI) para
os dias selecionados para a pesquisa. Observou-se que nas
parcelas irrigadas o NDVI apresentou-se em geral superior
a 0,6. A precipitação pluviométrica na área de estudo é
caracterizada por chuvas com grande variabilidade espaçotemporal e algumas das imagens selecionadas se encontravam
na estação seca local. No mapa de 8 de julho, ainda com
considerável estoque de umidade do solo, percebe-se grande
número de pixels com valores entre 0,4 e 0,6, que sofre nítida
redução no mapa de 10 de setembro (plena estação seca). É
de se esperar que na estação chuvosa e nos primeiros meses
que se sucedem à mesma, os valores do NDVI se apresentem
substancialmente superiores aos registrados na estação seca
do ano. Destacam-se nitidamente em ambas os mapas, as
Ta ( oC)
20,9
21,3
26,6
24,5
28,3
UR (%)
65,0
54,0
39,0
46,0
24,0
Pa (KPa)
90,7
90,7
90,5
90,9
90,5
Figura 4. Mapas temáticos da temperatura da superfície
do Programa de Assentamento Dirigido em dois dias
do ano de 2011
áreas dos pivôs centrais, principalmente em 8 de julho. Esses
padrões diferenciados do NDVI nos pivôs, não se mostraram
evidenciados nos mapas do albedo. Costa Filho et al. (2012)
encontraram valores de NDVI superiores a 0,40, para regiões
com marcante presença de fruticultura às margens do rio São
Francisco, em Petrolina-PE. Ainda na região daquele estudo
para as áreas com cobertura de caatinga no período de estiagem
aqueles autores obtiveram valores do NDVI inferiores a 0,30
e no período chuvoso esses valores oscilaram entre 0,40-0,50.
Em algumas situações estes resultados se assemelham com
alguns encontrados nesta pesquisa. Nicácio (2008) encontrou
valores de NDVI entre 0,48 e 0,82 para regiões com marcante
presença de fruticultura às margens do rio São Francisco, em
Petrolina. Folhes (2007) observou em perímetros irrigados de
fruticultura valores de NDVI que oscilaram entre 0,70 e 0,90.
Em três alvos selecionados com milho, tomate e vegetação
nativa - o NDVI ficou na ordem de 0,65, 0,615 e 0,38,
respectivamente, o que se percebe mais nitidamente quando
se ampliar cada uma das imagens representadas na Figura 4.
O saldo de radiação – Rn constitui um elemento chave
no cômputo do balanço de energia e da evapotranspiração
real – ETr, em virtude desta variável ser utilizada em diversas
aplicações, incluindo monitoramento climático, previsão do
tempo e em meteorologia agrícola. Para melhor análise do Rn de
cada imagem apresentada, faz-se necessário relatar brevemente
o comportamento de algumas variáveis que influenciaram sua
determinação, tais como: albedo da superfície (α), temperatura
da superfície (Ts), radiação solar incidente (RS,inc), radiação de
onda longa emitida pela atmosfera (Rol,atm) e transmissividade
atmosférica (τoc). O albedo, de um modo geral, apresentou
Revista Educação Agrícola Superior - v.29, n.2, p.119-126, 2014.
Mês efetivo de circulação deste número: Outubro/2014.
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Bernardo B. da Silva et al.
valores entre 0,10 a 0,32 na área de estudo, como já discutido.
Os valores da τoc variaram de 0,726 (registrado em 6 de junho)
a 0,770 (10 de setembro) (Tabela 2) devido, principalmente,
a pressão real do vapor d’água, pois esta é utilizada na
obtenção da água precipitável (W). Este comportamento se
deve também ao fato de que os valores instantâneos da pressão
atmosférica (Pa) e do cosseno do ângulo zenital solar (cos Z)
terem baixa amplitude entre as datas estudadas. A respeito
da pressão atmosférica, os valores medidos localmente nas
datas analisadas ficaram muito próximos ao valor médio. De
acordo com a expressão empregada na pesquisa, a Rol,atm foi
obtida em função da τoc, utilizada no cálculo da emissividade
da atmosfera, e da temperatura do ar. Como τoc pouco variou,
pode-se concluir que Rol,atm ficou a depender do valor da Tar.
Dessa forma, observou-se que os maior valores de Rol,atm foram
obtidos em 9 de agosto (339,8 W m-2) e 25 de agosto de 2011
(341,2 W m-2). Os valores da Rs,ins (W m-2) foram obtidos
segundo procedimentos de Allen et al. (2007), utilizados
em diversos artigos no Brasil e exterior (SILVA et al., 2011;
ARRAES et al., 2012; SANTOS et al., 2008). Para os dias
selecionados para a pesquisa, os valores de Rs,ins se situaram
entre 620,7 e 829,7 W m-2 , conforme se depreende dos dados
da Tabela 2.
Os mapas temáticos do Rn instantâneo (W m-2) estão
representadas na Figura 5. Constata-se que os cursos de
água apresentaram os maiores valores de Rn em todas as
imagens, com valores superiores a 500 W m-2 em todas as
cenas estudadas (representadas pela cor vermelha). Os maiores
valores do Rn foram registrados no mapa de 10 de setembro,
Figura 5. Mapas temáticos do NDVI de áreas do Programa
de Assentamento Dirigido em dois dias do ano de 2011
Tabela 2. Datas das imagens TM, transmissividade
atmosférica – τoc, radiação de onda longa atmosférica - Rol,atm
(Wm-2) e radiação solar instantânea incidente – Rs,inc (Wm-2)
no momento da passagem do satélite, e radiação solar global
diária – Rs,24h (Wm-2) nos dias selecionados para a pesquisa
Data
06/06/2011
08/07/2011
09/08/2011
25/08/2011
10/09/2011
τoc
0,726
0,730
0,749
0,747
0,770
Rol,atm
330,9
325,8
339,8
341,2
338,8
Rs,ins
631,7
620,7
698,3
748,5
829,7
influenciados que foram pela alta incidência da radiação solar,
mesmo que com colaboração subtrativa dos mais elevados
valores da Ts nesse mês. Em 8 de julho, houve predomínio da
classe de valores de 400 a 500 W m-2 enquanto que em 10 de
setembro a classe predominante foi a de valores superiores aos
500 W m-2. Para áreas de solo exposto Santos e Silva (2010)
encontraram valores na ordem de 577 W m-2 no município de
Quixeré-CE. Nas áreas irrigadas, o Rn se mostrou superior aos
500 W m-2, valores esses que corroboram com os obtidos em
áreas com cultivo de bananeiras por Santos e Silva (2008). É
provável que devido à escolha do número e intervalo de classes
não tenham se destacados os pivôs centrais nos mapas obtidos,
diferentemente no que se viu nos mapas do NDVI. Foi verificado
que nos mapas com acentuada presença de nuvens, as áreas
correspondentes às sombras de nuvens apresentaram baixos
valores no albedo e, por conseguinte, alto saldo de radiação.
Em áreas de topografia muito heterogênea, que resultam em
pixels com inclinação e aspecto muito variados, a radiação
solar incidente em cada pixel sofreu grande variabilidade. Di
Paci et al. (2008) analisaram a influência da topografia em
áreas irrigadas e de vegetação nativa nas proximidades de
Petrolina e essa influência em bacias hidrográficas é muito
nítida, particularmente nos pixels que coincidem com os
delimitadores da bacia. Recomenda-se que em estudos futuros
na região de estudo se avalie objetivamente a influência da
topografia no saldo de radiação e demais componentes do
balanço de energia.
Figura 6. Mapas temáticos do saldo de radiação – Rn (W m-2)
de áreas do Programa de Assentamento Dirigido em dois dias
do ano de 2011
CONCLUSÕES
De acordo com os resultados obtidos podem ser destacadas
as seguintes conclusões: a) as variáveis que mais influenciaram
os mapas do saldo de radiação foram o albedo e a temperatura
da superfície, e mais diretamente a radiação solar instantânea;
b) os valores do albedo das parcelas irrigadas se apresentaram
ligeiramente superiores aos de corpos d’água, mas inferiores
às áreas de vegetação nativa e de solos com grande exposição;
c) a temperatura da superfície (Ts) das parcelas irrigadas
e das áreas de mata cliar influenciam substancialmente a
temperatura do ar, o que possibilita se inferir que a mesma
Revista Educação Agrícola Superior - v.29, n.2, p.119-126, 2014.
Mês efetivo de circulação deste número: Outubro/2014.
Balanço de radiação em áreas do cerrado brasileiro por sensoriamento remoto
afeta virtualmente o clima localmente, se constituindo em
importante agente moderador do clima; d) o NDVI das
parcelas irrigadas apresentou valores elevados e em geral
superiores a 0,60; c) as áreas de acentuada inclinação afetam
substancialmente a radiação solar incidente e, por conseguinte,
o saldo de radiação; f) o saldo de radiação instantâneo (Rn)
pode ser obtido com imagens TM com valores consistentes e
concordantes com campanhas realizadas em diferentes locais
do Brasil e do mundo.
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