Calibração do balanço de radiação diário através de dados de superfície e de sensores orbitais.

As aplicações do algoritmo SEBAL/METRIC na estimativa das componentes do balanço de energia vêm se intensificando cada vez mais na região semiárida do Brasil com o objetivo de contribuir com a gestão dos seus recursos hídricos. A utilização de calibrações propostas para outras regiões, devido à falta de uma calibração regional, vem ocasionando erros na estimativa dessas componentes. Nesse sentido, este estudo objetiva a calibração do maior número de equações possível para melhorar a precisão das estimativas de diferentes componentes do balanço de radiação à superfície. Foram utilizados dados TM – Landsat 5 e dados observados em experimento de campo realizado em pomar de bananas irrigado localizado no município de Quixeré – CE, Brasil, obtidos nos anos de 2005 e 2006 para aplicação do algoritmo e validação dos resultados, respectivamente. Foram propostas calibrações para o albedo da superfície, radiação de onda longa incidente, temperatura da superfície e calibração de modelo senoidal para extrapolação de valores instantâneos do saldo de radiação para valores diários. Os resultados obtidos foram comparados com os dados observados na área de estudo por meio da estimativa dos erros percentuais e absolutos associados. Foram encontrados erro médio percentual e erro médio absoluto da ordem de 7% e 0,011 para o albedo da superfície, 3% e 12 Wm-2 para a radiação de onda longa incidente e de 8% e 50 Wm-2 para o saldo de radiação instantâneo, respectivamente. Os valores obtidos foram considerados satisfatórios para a estimativa das componentes e para o saldo de radiação diário foram encontrados erro médio percentual e erro médio absoluto da ordem de apenas 9,6% e 14,68 Wm-2 para o modelo senoidal modificado e de 9,11% e 13,20 Wm-2 para o modelo clássico do SEBAL, respectivamente. Concluiu-se que as calibrações propostas contribuíram significativamente para melhoria do método apresentado.Applications of SEBAL/METRIC algorithm for estimation of surface energy balance components have intensifying in Brazilian semi-arid region with objective of water resources management. The use of calibrations proposals for other regions, due to lack of a regional calibration, comes causing errors in the estimate of these components. In this direction, this study it considered the calibration of the biggest possible number of equations to improve the precision of the estimate. Has been used Landsat 5 - TM and data measured in the experiment carried through on a culture of bananas located in the city of Quixeré - CE, Brazil, retrieved in 2005 and 2006 years for application of the algorithm and validation of the results, respectively. Has been proposals calibrations for surface albedo, incoming long-wave radiation, surface temperature and of the sine model for conversion of instantaneous values of net radiation in daily values. The gotten results had been compared with data the measured in the area of study by means of the estimate of the percentile and absolute errors associates. Had been found percentile average error and absolute average error order of 7% e 0,011 for surface albedo, 3% e 12 Wm-2 for incoming long wave radiation e de 8% e 50 Wm-2 for instantaneous net radiation, respectively. The gotten values had been considered satisfactory for the estimation of the components and for the daily net radiation the percentile average error and absolute average error had been found order of only 9,6% and 14,68 Wm-2 for modified sine model and 9,11% and 13,20 Wm-2 for classic SEBAL model, respectively. One concluded that the calibrations proposals had contributed significantly for improvement of the presented method.CNP

Operation of energy balance and evapotranspiration on a regional scale with data from orbital sensors

Basicamente, a evapotranspiração (ET) é obtida de forma pontual ou local em experimentos a partir de alguns dados medidos em superfície, o que não permite uma visualização espacial em grande escala. Além disso, os modelos são bastante complexos e necessitam de dados de estações meteorológicas, muitas vezes escassos. Neste sentido, pretende-se empregar uma metodologia simplificada e ajustada a partir de algoritmos existentes a dados de sensores orbitais disponíveis para a região Nordeste do Brasil com o intuito de operacionalizar a obtenção do balanço de energia (BE) e evapotranspiração em grande escala apenas com dados de sensoriamento remoto. Foram utilizados dados MODIS/Terra do período de 2002 a 2011 para aplicação da metodologia proposta e avaliação dos resultados. O tratamento dos dados resultou na obtenção de séries temporais e mapas de NDVI, albedo, temperatura da superfície e das componentes do BE e evapotranspiração. Os resultados obtidos foram analisados para diversos alvos espalhados pela região Nordeste, selecionados com base no mapa de vegetação do Brasil do IBGE 2002, e comparados a dados encontrados na literatura. Os alvos da região apresentaram valores médios de NDVI na faixa de 0,35 a 0,70; albedo na faixa de 11 a 23% e Ts entre 24 e 34ºC. Foram obtidos erro médio percentual (EMP) e erro médio absoluto (EMA) da ordem de 9% e 15 Wm-2 nos valores do saldo de radiação diário quando comparados a dados de experimento de campo. A estimativa da ET por meio de correlações turbulentas do experimento de campo na fazenda Frutacor apresentou valores que sobrestimaram os dados obtidos por meio do modelo, apresentando EMP e EMA de 22% e 0,79 mm.dia-1, respectivamente. Os dados médios anuais de ET variaram de 482 a 1105 mm.ano-1 em áreas de caatinga e floresta tropical pluvial, respectivamente. Quando comparados a dados do produto MOD16 observou-se que houve uma superestimativa por parte destes últimos, com variação de 596 a 1532 mm.dia-1 para as mesmas áreas citadas. Os resultados apresentaram-se condizentes com a literatura e evidenciaram que a metodologia proposta constitui uma poderosa ferramenta para estimativa das componentes do BE e da ET.Basically, evapotranspiration (ET) is obtained in a timely manner or place in some experiments from data measured on the surface, which does not allow for spatial visualization on a large scale. Furthermore, models are quite complex and require data from meteorological stations, often scarce. In this sense, we intend to employ a simplified methodology and adjusted from existing data from satellite sensors available for the Northeast region of Brazil in order to operationalize obtaining the BE and evapotranspiration on a large scale only with remote sensing algorithms. MODIS/Terra data were used in the period 2002-2011 for implementation of the proposed methodology and evaluation of results. The data resulted in obtaining time series data and maps of NDVI, albedo, land surface temperature and the components of BE and evapotranspiration. The results were analyzed for various targets scattered throughout the Northeast region, selected based on the vegetation map of Brazil's IBGE 2002, and compared with literature data. The targets of the region showed average NDVI values in the range 0.35 to 0.70; albedo in the range 11-23% and Ts between 24 and 34 ºC. The assessment values of daily net radiation presented mean percentage error (MPE) and mean absolute error (MAE) of 9% and 15 Wm-2, respectively, when compared with field experiment data. The estimation of ET values according to eddy covariance method in a field experiment on the Frutacor farm presented overestimated data when compared to the simplified model, showing MPE and MAE equal to 22% and 0.79 mm.dia-1, respectively. The mean annual ET values varied from 482 to 1105 mm.yr-1 in areas of savanna and rainforest, respectively. When compared to MOD16 product data was observed that there was an overestimation by the latter, ranging from 596 to 1532 mm.yr-1 for the same areas. The results obtained are consistent with the literature and showed that the proposed methodology is a powerful tool to estimate the components of the BE and ET.CNP

Obtenção do saldo de radiação em áreas de pastagem e floresta na amazônia (estação seca) através do sensor MODIS

O principal objetivo deste estudo foi analisar de forma comparativa a estimativa do saldo de radiação à superfície (Rn) a partir de imagens orbitais com dados de superfície medidos, bem como os componentes do Rn, para dois diferentes tipos de cobertura vegetal (pastagem e floresta) sob condições atmosféricas tropical-úmida. Este estudo foi realizado no estado de Rondônia, no noroeste do Brasil. Para realizar as análises através de técnicas de sensoriamento remoto foram utilizadas sete imagens orbitais do sensor MODIS a bordo do satélite Aqua, para a aplicação do algoritmo e os dados de superfície medidos por duas torres micrometeorológicas, sendo instaladas em área de pastagem e de floresta. Os principais resultados obtidos a partir das imagens MODIS mostram erro percentual (EP) máximos e mínimos coerentes para o Rn de 3% e 0,02%, para a área de floresta e para a área de pastagem apresentou valores de EP de 10% e 0,7%. Esses resultados mostram que o sensoriamento remoto orbital é uma ferramenta importante e eficaz em estudos hidrológicos e ambientais

DESEMPENHO DE METODOLOGIAS PARA ESTIMATIVA DO SALDO DE RADIAÇÃO A PARTIR DE IMAGENS MODIS

O presente estudo objetivou avaliar o desempenho de diferentes metodologias utilizadas na estimativa do saldo de radiação instantâneo (Rn), que é a principal fonte de energia em diversos processos naturais que ocorrem na superfície do nosso planeta. A área de estudo pertence à Bacia Hidrográfica do Rio Mogi-Guaçu. Os dados de superfície que foram empregados na calibração e validação do Rn, foram obtidos de duas torres micrometeorológicas instaladas em áreas de cerrado e de cana-de-açúcar. Foram utilizadas imagens do sensor MODIS e as metodologias empregadas foram SEBAL, METRIC e o modelo proposto por Bisht et al. O Rn no cerrado se mostrou sempre maior que o da cana-de-açúcar evidenciando que, nessas áreas nativas, há, portanto, uma maior quantidade de energia a ser convertida em calor sensível e latente. As metodologias empregadas mostraram-se bastante satisfatórias, havendo um melhor desempenho da metodologia METRIC. O fato da metodologia de Bisht et al. não necessitar de dados de superfície mostra-se bastante útil, já que na falta de medições de superfície tem-se a opção prática e sem custo para o usuário de fazer as estimativas do saldo de radiação

Modelagem Simplificada Para Estimativa do Balanço de Energia à Superfície em Escala Regional (R-SSEB)

Resumo Este estudo apresenta uma metodologia simplificada e ajustada a partir de algoritmos existentes a dados de sensores orbitais disponíveis para a região Nordeste do Brasil (NEB) com o intuito de operacionalizar a determinação espacial da evapotranspiração (ET) apenas com dados de sensoriamento remoto, utilizando dados MODIS/Terra do período de 2002 a 2011. Os resultados obtidos para diversos alvos espalhados pelo NEB foram comparados a dados CLM (Common Land Model) e MOD16. Obteve-se erro médio percentual (EMP) e erro médio absoluto (EMA) da ordem de 23,6% e 181 mm.ano−1, respectivamente, nos valores de ET quando comparados a dados CLM. Avaliou-se a ET obtida pelo algoritmo proposto, com dados de ET do produto MOD16, o que resultou em valores de EMP e EMA de 38,6% e 288 mm.ano−1, respectivamente. Os dados médios anuais da ET variaram de 482 a 1105 mm.ano−1 relativos a áreas de Caatinga e floresta tropical pluvial, respectivamente. Os resultados apresentaram-se condizentes com a literatura e evidenciaram que a metodologia proposta possibilita operacionalizar o cômputo da ET em toda a região Nordeste, não obstante a grande heterogeneidade topográfica e climática da região