Validação da Imputação Múltipla via Predictive Mean Matching para Preenchimento de Falhas nos Dados Pluviométricos da Bacia do Médio São Francisco

Um dos principais problemas atualmente para analisar longas séries de dados no Brasil é a falta de um banco de dados diários consistentes de estações meteorológicas. Diante disso, o objetivo deste trabalho é avaliar a acurácia do método de imputação múltipla Predictive Mean Matching (PMM) no preenchimento de dados faltantes de séries diárias de precipitação para a Bacia Hidrográfica do Médio São Francisco (BMSF). Para isso foram adquiridos dados diários de chuva cedidos pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) das estações de Bom Jesus da Lapa (BA), Carinhanha (BA), João Pinheiro (MG), Remanso (BA) e Unaí (MG), para o período de 2001 a 2017. Em seguida, dois cenários foram criados com 5% e 15% de falhas para avaliar a precisão do método PMM no preenchimento de dados faltantes. As séries originais, sem falhas, e as preenchidas pelo método adotado apresentaram uma correlação alta (r 0,80), que consiste numa boa relação entre elas. O coeficiente de determinação (R2) foi de 0,7 (0,6) para 5% (15%) de falhas. Além disso, o Erro Médio Absoluto e o Erro Quadrático Médio foram baixos para todas as estações. Também foi aplicado o teste de Wilcoxon, o qual verificou a boa acurácia na aplicação do método PMM para preencher os dados faltantes de chuva

BALANÇO DE RADIAÇÃO EM DIFERENTES BIOMAS NO ESTADO DE SÃO PAULO MEDIANTE IMAGENS LANDSAT 5

The determination of the net radiation at surface - Rn is very important, since it is the main energy source for the evapotranspiration process. The objective of this study was the determination of radiation balance using images from Thematic Mapper - TM sensor of the satellite Landsat 5, according to SEBAL/METRIC algorithm in areas of Santa Rita do Passa Quatro - SP. The estimated Rn data were compared with Rn measured at two micrometeorological towers: one in cerrado and other in a sugar cane crop. Two TM - Landsat 5 images, orbit 220 and path 75, on February 22th and July 16th of 2005, were used, from which radiance, reflectance, vegetation indexes, albedo, emissivity, land surface temperature and Rn were determined. The estimated Rn values showed similar values with Rn measured at sugar cane and cerrado towers. It is concluded that the SEBAL/METRIC algorithm, for estimation of Rn in selected areas, reached values very consistent. Keywords: radiation balance, remote sensing, SEBAL.A quantificação do saldo de radiação à superfície – Rn se reveste de grande importância uma vez que o mesmo se constitui na principal fonte de energia do processo evapotranspirativo. O objetivo do presente trabalho foi a determinação do balanço de radiação mediante imagens do sensor Thematic Mapper - TM do satélite Landsat 5 e a utilização do algoritmo SEBAL/METRIC em áreas do município de Santa Rita do Passa Quatro - SP. Os dados de Rn obtidos com o SEBAL/METRIC foram comparados com medições obtidas em duas torres micrometeorológicas: uma no Cerrado e outra em área de cana-de-açúcar. Foram utilizadas imagens TM - Landsat 5, órbita 220 e ponto 75, de 22 de fevereiro e 16 de julho de 2005, a partir das quais se obteve a radiância espectral, seguida da refletividade, índices de vegetação, albedo, emissividade, temperatura da superfície e Rn. Foram realizadas correções atmosféricas do albedo planetário e geradas cartas de Rn. Os valores do Rn obtidos segundo o SEBAL/METRIC apresentaram valores semelhantes aos dados de superfície nas estações da cana-de-açúcar e cerrado, respectivamente. Conclui-se que a metodologia empregada na estimativa de Rn nas áreas selecionadas, alcançou valores muito consistentes. Palavras-chave: Balanço de radiação, sensoriamento Remoto, SEBAL

Balanço de radiação através do satélite Landsat-8 na bacia do Rio Pajeú

O presente estudo tem como objetivo realizar a estimativa do saldo de radiação à superfície-Rn através do algoritmo SEBAL e imagens do satélite Landsat-8 para a Bacia do Rio Pajeú. Os dados de Rn estimados pelo SEBAL foram comparados com medições obtidas em duas estações automáticas localizadas nos municípios de Floresta e Serra Talhada. Foi utilizada uma imagem dos sensores OLI (Operational Land Image) e TIRS (Thermal Infrared Sensor) abordo do satélite Landsat-8, orbita 216 e ponto 66, para o dia 20 de novembro de 2016. A partir das imagens se obteve a radiância e reflectividade espectral, seguido do albedo de superfície, índices de vegetação, emissividade, temperatura superficial, radiação de onda curta incidente – Rs, radiação de onda longa incidente e emitida - Rol,atm e Rol,emi, respectivamente, e Rn. Nos resultados encontrados observa-se que os menores valores de albedo e temperatura foram observados em corpos d’água e vegetação, e maiores valores em áreas urbanas. Estas componentes estão ligadas diretamente com as componentes do saldo de radiação, onde se observou menores valores de Rol,atm e Rol,emi que estão diretamente ligadas a maior ou menor Rn. A validação dos dados do algoritmo SEBAL a partir das estações automáticas foi observado um erro relativo entre 9 e 11% para a imagem Landsat-8 para o dia 20/09/2016, verificando a acurácia das imagens para a estimativa do saldo de radiação à superfície – Rn, para a Bacia do Rio Pajeú.The present study aims to estimate the Balance of Radiation Surface-Rn through the SEBAL algorithm and images of the Landsat-8 satellite for the Pajeú River Basin. The Radiation Balance data, estimated by SEBAL, were compared with measurements obtained in two automatic stations, located in the municipalities of Floresta and Serra Talhada. An image of OLI (Operational Land Image) and TIRS (Thermal Infrared Sensor) sensors on Landsat-8 satellite, orbit 216 and point 66, was used for November 20, 2016. From the images obtained if the spectral radiance and reflectance, followed by surface albedo, vegetation index, emissivity, surface temperature, short-wave radiation incident - Rs, incidente and emitted long wave radiation - Role,atm and Rol,emi , Respectively, and Radiation Balance. The results showed that the lowest values of albedo and temperature were observed in bodies of water and vegetation, already the largest in urban areas. These items are linked directly to the components of the radiation balance, which observed lower values of incident and emitted long wave radiation that are directly linked to the higher or lower Radiation Balance. The validation of the SEBAL algorithm data from the automatic stations showed a relative error between 9% and 11% for the Landsat-8 image, thus verifying the accuracy of the images for the estimate of the surface radiation balance in the Pajeu River

Space-temporal evaluation of changes in temperature and soil use and cover in the metropolitan region of baixada santista

The Metropolitan Region of Baixada Santista (MRBS) harbors one of the main port areas of Brazil: the Port of Santos. Due to the accelerated urban development in this region, the monitoring of biophysical parameters is fundamental. Therefore, this paper aims to i) estimate the soil surface temperature (Ts) and identify the Urban Heat Islands (UHI) formation; and ii) compare the Ts and the normalized difference vegetation index (NDVI) for MRBS from 1986 to 2016 using Landsat 5 and 8 images. Remote sensing tools are essential to meet the objectives of this work for providing both the spatial and temporal evaluation of a region. The spatial analysis was based on the NDVI to evaluate the vegetation density and size from five previously established classes (i.e., water bodies, urban grid, exposed soil and road corridors, shrub, and dense vegetation). The NDVI mapping showed a significant reduction in the cover area referred to the dense vegetation class (91.7%), while the urban grid category increased by 29.4%, resulting from the urban expansion and green cover reduction over the region during this period. Surface temperature thematic maps showed high-temperature values related to increased urbanization and decreased rainfall. Moreover, an 8°C rise in surface temperature over the last 30 years was registered due to the regional development, which has replaced natural soils by anthropic materials and reduced dense vegetation. This phenomenon has resulted in the formation and intensification of UHI, especially after the 2000s

Rainfall in the urban area and its impact on climatology and population growth

Due to the scarcity of studies linking the variability of rainfall and population growth in the capital cities of Northeastern Brazil (NEB), the purpose of this study is to evaluate the variability and multiscale interaction (annual and seasonal), and in addition, to detect their trends and the impact of urban growth. For this, monthly rainfall data between 1960 and 2020 were used. In addition, the detection of rainfall trends on annual and seasonal scales was performed using the Mann–Kendall (MK) test and compared with the phases of El Niño-Southern Oscillation (ENSO) and Pacific Decadal Oscillation (PDO). The relationship between population growth data and rainfall data for different decades was established. Results indicate that the variability of multiscale urban rainfall is directly associated with the ENSO and PDO phases, followed by the performance of rain-producing meteorological systems in the NEB. In addition, the anthropic influence is shown in the relational pattern between population growth and the variability of decennial rainfall in the capitals of the NEB. However, no capital showed a significant trend of increasing annual rainfall (as in the case of Aracaju, Maceió, and Salvador). The observed population increase in the last decades in the capitals of the NEB and the notable decreasing trend of rainfall could compromise the region’s water security. Moreover, if there is no strategic planning about water bodies, these changes in the rainfall pattern could be compromising

Radiation and energy balance in cane and closed in the State of São Paulo through orbital images.

O sensoriamento remoto é uma ferramenta que possibilita identificar mudanças em diversos biomas terrestres e nos últimos anos foram desenvolvidas técnicas que possibilitam a determinação das componentes do balanço de energia com imagens orbitais e poucos dados de superfície. A presente pesquisa contempla a bacia do rio Mogi-Guaçu em virtude das alterações no uso do solo a que a mesma tem sido submetida nas últimas décadas e que tem despertado o interesse de pesquisadores em avaliar os impactos que essas mudanças podem promover no clima local. O presente trabalho tem por objetivo avaliar se as alterações promovidas pela substituição da vegetação primária do Cerradão, por cana-de-açúcar e eucalipto, podem ser detectadas com o SEBAL/METRIC, e se este algoritmo pode ser calibrado e validado nas condições climáticas do município de Santa Rita do Passa Quatro (SP). Para a realização da pesquisa utilizou-se o SEBAL/METRIC, com oito imagens orbitais do TM - Landsat 5, na órbita 220 e ponto 75, nas datas de 22/02, 11/04, 29/05, 14/06, 01/08, 17/08 e 21/11, todas do ano de 2005. Foram obtidas a calibração radiométrica e a reflectância monocromática de cada banda espectral, para em seguida se efetuar a correção atmosférica ao albedo no topo da atmosfera; em seguida, foram determinados os mapas temáticos do albedo, temperatura da superfície, índices de vegetação, saldo de radiação (Rn), fluxo de calor no solo (G), fluxo de calor sensível (H), fluxo de calor latente (LE) e evapotranspiração real diária (ET). A evapotranspiração de referência foi obtida com dados de quatro estações em superfície: duas micrometeorológicas (no Cerrado e em cana-de-açúcar) e duas meteorológicas, localizadas nos municípios de São Simão e São Carlos, no período de fevereiro de 2005 a fevereiro de 2006. Os dados das duas torres foram empregados na validação e calibração do SEBAL/METRIC. Os valores do saldo de radiação no Cerrado, de modo geral, foram significativamente maiores que os da cana-de-açúcar, devido principalmente ao maior albedo e temperatura deste último. No período úmido, o Cerrado destacou-se com evapotranspiração (7,8 mm dia-1) maior do que sobre a cana-de-açúcar (6,3 mm dia-1). A temperatura sobre o Cerrado foi menor que sobre a cana-de-açúcar, consistente com a comparação da partição de energia na maior parte do ano. Conclui-se que a substituição do Cerrado pela cana-de-açúcar aumenta a temperatura da superfície, a temperatura do ar do ar, o albedo e o fluxo de calor sensível. Por outro lado, diminui a evapotranspiração e, portanto, o fluxo de massa para a atmosfera. A técnica empregada possibilita destacar com nitidez padrões que diferenciam o Cerrado das demais áreas da bacia do rio Mogi – Guaçu, contempladas no estudo e que a validação de algumas componentes dos balanços de radiação e energia confirmam que o SEBAL/METRIC pode ser usado na avaliação dos impactos ambientais causados pela alteração na cobertura do solo nas condições climáticas da área de estudo.Remote sensing is a tool that make possible to identify important changes in several terrestrial biomes. The developed of new techniques in the last years has made possible the determination of the energy balance components with satellite images and few weather data. The research includes the basin of the river Mogi Guaçu because of changes in soil use to which it has undergone in recent decades and has attracted the interest of researchers to assess the impacts that these changes may promote the local climate. The present work has the main objective evaluate if the changes occurred in primary vegetation of Cerradão when this kind of vegetation is replaced by sugar-cane and eucalyptus crop, can be detected with SEBAL/METRIC. At the same time, if this algorithm can be applied and validated in the climatic conditions of Mogi – Guaçu basin. Eight TM - Landsat 5 images, in the orbit 220 and point 75, obtained in February 22, April 11, May 29, June 14, August 01 and 17, and November 21, 2005, were used with the SEBAL/METRIC algorithm. Radiometric calibration and spectral reflectivity for each TM - Landsat 5 band were determined. Then, an atmospheric correction was performed in order to obtain the surface albedo and thematic maps of the albedo, land surface temperature, vegetation indexes, net radiation, soil heat flux (G), sensible heat flux (H), latent heat flux (LE) and daily actual evapotranspiration (ET). The reference evapotranspiration was obtained with data from four weather stations: two micrometeorological (in Cerrado and in a sugar-cane) and two more located in São Simão and São Carlos cities, from the period of February 2005 to February 2006. The data from the two towers were used for validation and calibration of SEBAL/METRIC. The values of net radiation in the Cerrado, in general, were significantly larger than on the sugar-cane, mainly due to the largest albedo and temperature of this last one. In the wet period, the Cerrado presented evapotranspiration values (7.8 mm day-1) higher than the sugar-cane crop (6.3 mm day-1). The temperature on the Cerrado was usually smaller than on sugar-cane, in accordance with the partition of energy balance components along the year. The main conclusion is that the substitution of Cerrado for sugar-cane crop increases land surface temperature, air temperature, albedo and the sensible heat flux. On the other hand, it reduces the evapotranspiration and, therefore, the water mass flow for the atmosphere. The technique used makes possible to highlight patterns that differentiate the Cerrado from the other vegetation types of the Mogi - Guaçu river basin. The validation of some radiation and energy balance components confirm that SEBAL/METRIC can be used for evaluation of environmental impacts caused by change in primary vegetation in such climatic conditions of the study area

Análise da Formação de Ilhas de Calor em Fortaleza-CE por meio de imagens de satélite

The urbanization at metropolitan areas has caused changes in various environmental features, such as changes in soil and surface temperature, becoming the starting point for training the phenomenon of Heat Islands. The Heat Islands refers to urban air and surface temperatures that are higher than nearby rural areas.The objective of this papper is to analyze the formation of heat islands in the city of Fortaleza, capital of Ceará. For this study was used three images with temporal variations of three years, collected during the dry northeast region, through the Thematic Mapper sensor on board the Landsat 5 satellite. Using the thermal band which is related to the infrared channel, the figures were transformed digital temperature data surface by means of the algorithm Algorithm Surface Energy Balance for Land (SEBAL).The results have different maximum temperature in each of the images in the three years checked with variations arriving between 7 ° C and 10 ° C in a total of six years in localized areas with higher environmental degradation, which were areas near the center, international airport Fortaleza and neighborhood Mayor Joseph Walter, compared to areas of greater vegetation cover has the characteristics necessary for the formation of heat islands.Pages: 905-91

Verificação do uso do software livre TerraViewHidro para a extração das características físicas da bacia hidrográfica do rio Ipanema

The growing development and improvement of tools and algorithms present in Geographic Information Systems (GIS), coupled with the increasing availability of data from remote sensors, enable the study of several factors, including the hydrological, with the advantage of having a relatively low cost, high speed and good accuracy. This article aims to analyze the results obtained using free software in its version 0.2.7 TerraViewHidro in hydrological modeling phenomena with the aid of radar images SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) with 90 m spatial resolution, in one study case in Ipanema River basin.Pages: 4708-471

SURFACE TEMPERATURE AND ALBEDO IN THE ILHA SOLTEIRA REGION, SÃO PAULO

TEMPERATURA DE LA SUPERFICIE Y ALBEDO EN LA REGIÓN DE ISLA SOLTERA, SÃO PAULO El principal objetivo fue realizar análisis dinámico en los campos de flujo de calor en el suelo, albedo y temperatura de la superficie con intervalo de 10 años, para la región de Ilha Solteira. Los datos utilizados fueron obtenidos a través de imágenes multiespectrales del sensor TM Landsat 5 correspondientes a la órbita 222, punto 74, para 13/05/2000 y 10/04/2011. En los resultados obtenidos, el albedo de la superficie fue estimado con valores mínimos y máximos de 3,7% y 53,2% para el día 13/05/2000, y valores mínimos y máximos de 2,0% y 58,4% para el día 10/04/2011, constatando un aumento en la reflectancia de la superficie en el área de estudio. Con el aumento del albedo de la superficie, el valor medio para la temperatura de la superficie pasó de 24,5ºC, en 2000, a 25,2ºC, en 2011, lo que nos muestra una elevación de 0,7ºC. Para el flujo de calor en el suelo, las variaciones fueron de 62,9 W.m -2 en 13/05/2000 a 58,0 W.m -2 para el día 10/04/2011, evidenciando una mayor retención de calor en el suelo