Desempenho do modelo SSEBop na estimativa da evapotranspiração real das culturas de soja e feijão

O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho do modelo “operational simplified surface energy balance” (SSEBop) na estimativa da evapotranspiração real (ETa) das culturas de soja e feijão irrigadas por pivô central. As estimativas do modelo foram obtidas de imagens digitais dos satélites Landsat 7 e Landsat 8 e comparadas à ETa obtida pelo método da razão de Bowen. O modelo foi avaliado pelo índice de concordância refinado (dr), pela raiz do erro médio quadrático (RMSE) e pelo erro médio absoluto (MBE). O desempenho do modelo nas estimativas da evapotranspiração real foi classificado pelo índice de desempenho (Pi). A relação entre as estimativas do modelo e o método da razão de Bowen apresentou correlação (r=0,94) e concordância (dr=0,82), com erro médio quadrático de 0,62 mm por dia e erro médio absoluto de 0,04 mm por dia. O desempenho das estimativas do modelo SSEBop, em comparação ao método da razão de Bowen, foi classificado como ótimo (Pi=0,77), o que comprova a utilidade do SSEBop e a precisão de suas estimativas de evapotranspiração real para culturas irrigadas como soja e feijão.The objective of this work was to evaluate the performance of the operational simplified surface energy balance (SSEBop) model in the estimation of the actual evapotranspiration (ETa) of soybean and bean crops irrigated by a central pivot. The model estimates were obtained from digital images of the Landsat 7 and Landsat 8 satellites, and were compared with the ETa obtained by the Bowen ratio method. The model was evaluated by the refined agreement index (dr), root mean square error (RMSE), and mean bias error (MBE). The model’s performance in the estimation of the ETa was classified by the performance index (Pi). The relationship between the estimates of the model and the Bowen ratio method showed correlation (r=0.94) and agreement (dr=0.82), with a mean square error of 0.62 mm per day and a mean bias error of 0.04 mm per day. The estimate perfomance of the SSEBop model in comparison with the Bowen ratio method, was classified as optimal (Pi=0.77), proving the SSEBop usability and precision to estimate ETa for irrigated crops, such as soybean and bean

DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL E ÁREA MÁXIMA DO ESPELHO D’ÁGUA DE PEQUENAS BARRAGENS DE TERRA NA BACIA DO RIO PRETO

In the last years, hundreds of small dams were built in the Preto river basin, contributing for the improvement of the irrigated agriculture in the region. The lack of technical information about the majority of these dams, however, is causing problems to understand their hydraulic characteristics, their impact on hydrologic dynamics of the basin and to plan the water resources usage in the region. The objectives of this paper were to identify the small dams in the Preto river basin, their spatial distribution and size. For this purpose it was used three scenes of the satellite Landsat ETM+. After the identification of the locations of the dams and the estimation of their corresponding areas, it was conducted a field survey in a set of 51% of the dams to obtain technical information and to measure their boundary contours. The remote sensing data showed the existence of 252 dams varying from 1 to 413 hectares in size. It was also observed a good correlation between remote sensing and field measurements of reservoir sizes.Nos últimos anos, centenas de pequenas barragens de terra foram construídas na bacia do rio Preto, o que tem contribuído para o sucesso da agricultura irrigada na região. A quase inexistência de documentações técnicas sobre a construção da maioria dessas barragens, entretanto, tem dificultado a execução de trabalhos que visam estudar as suas características hidráulicas, seus impactos na dinâmica dos recursos hídricos da bacia e realizar o planejamento de uso dos recursos hídricos da região. O objetivo do presente trabalho foi identificar as pequenas barragens existentes na bacia do rio Preto, sua distribuição espacial e a área do espelho d’água. Para isto, foram utilizadas três cenas do satélite Landsat ETM+. Após a identificação da localização das barragens na bacia e do cálculo da suas respectivas áreas por meio do uso de técnicas de processamento de imagens e de Sistemas de Informações Geográficas, foi realizado um trabalho de campo onde 51% das barragens foram avaliadas. Os dados de sensoriamento remoto indicaram a existência de 252 barragens com área do espelho d’água variando de 1 a 413 hectares. Observou-se também um bom ajuste entre as áreas do espelho d’água calculadas com dados de sensoriamento remoto e as calculadas com dados de campo

Desempenho do modelo SSEBop na estimativa da evapotranspiração real das culturas de soja e feijão

The objective of this work was to evaluate the performance of the operational simplified surface energy balance (SSEBop) model in the estimation of the actual evapotranspiration (ETa) of soybean and bean crops irrigated by a central pivot. The model estimates were obtained from digital images of the Landsat 7 and Landsat 8 satellites, and were compared with the ETa obtained by the Bowen ratio method. The model was evaluated by the refined agreement index (dr), root mean square error (RMSE), and mean bias error (MBE). The model’s performance in the estimation of the ETa was classified by the performance index (Pi). The relationship between the estimates of the model and the Bowen ratio method showed correlation (r=0.94) and agreement (dr=0.82), with a mean square error of 0.62 mm per day and a mean bias error of 0.04 mm per day. The estimate perfomance of  the SSEBop model in comparison with the Bowen ratio method, was classified as optimal (Pi=0.77), proving the SSEBop usability and precision to estimate ETa for irrigated crops, such as soybean and bean.O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho do modelo “operational simplified surface energy balance” (SSEBop) na estimativa da evapotranspiração real (ETa) das culturas de soja e feijão irrigadas por pivô central. As estimativas do modelo foram obtidas de imagens digitais dos satélites Landsat 7 e Landsat 8 e comparadas à ETa obtida pelo método da razão de Bowen. O modelo foi avaliado pelo índice de concordância refinado (dr), pela raiz do erro médio quadrático (RMSE) e pelo erro médio absoluto (MBE). O desempenho do modelo nas estimativas da evapotranspiração real foi classificado pelo índice de desempenho (Pi). A relação entre as estimativas do modelo e o método da razão de Bowen apresentou correlação (r=0,94) e concordância (dr=0,82), com erro médio quadrático de 0,62 mm por dia e erro médio absoluto de 0,04 mm por dia. O desempenho das estimativas do modelo SSEBop, em comparação ao método da razão de Bowen, foi classificado como ótimo (Pi=0,77), o que comprova a utilidade do SSEBop e a precisão de suas estimativas de evapotranspiração real para culturas irrigadas como soja e feijão

Comparison of non-linear models used for evaluating irrigation system performance

Modelos matemáticos não-lineares utilizados na análise de desempenho de sistemas de irrigação foram comparados visando a indicar o que se ajusta melhor aos dados observados em perfis de distribuição da água aplicada na irrigação. Foram considerados quatro modelos de probabilidade (Normal, Log-normal, Gama e Beta) e dois modelos potenciais (modelos Silva e Karmeli), aplicados a 91 casos de avaliação de desempenho da irrigação. A comparação entre as curvas de freqüência acumulada da soma de quadrados dos erros, obtida do ajuste de cada modelo aos dados, revelou que o modelo Silva é estatisticamente o melhor entre os modelos testados.Various non-linear mathematical models utilized in the analysis of irrigation system performance were compared aiming to indicate the model which better represents applied water distribution profiles. Four probability models (Normal, Log-normal, Gamma and Beta) as well as two potential models (Silva's and Karmeli's models) were considered, and were applied to 91 cases of irrigation performance evaluation. The pairwise comparison of the cumulative frequency distribution curves of the sum of square errors, obtained from fitting each model to the observed data, revealed that Silva's model is the best among the non-linear models tested

Tension values to describe soil-water retention curve on Cerrado soils

A curva de retenção de água do solo é essencial para o estudo das relações solo-água. A escolha do número e da combinação de pontos a serem levantados para o seu traçado normalmente é feita de forma arbitrária. O objetivo deste trabalho foi definir o menor número e a melhor combinação de pontos de tensão que resultem na descrição da curva de retenção de água de solos do Cerrado. Utilizaram-se cinco curvas de retenção de diferentes solos como referência, cada uma com 15 pontos medidos pelo método da centrífuga e ajustada ao modelo de Genuchten. A partir desses 15 pontos, 385 curvas foram geradas para cada solo, com seis, sete, oito e nove pontos, a fim de serem comparadas com a curva de referência. A análise da distribuição estatística da soma de quadrados dos erros padronizados, entre as curvas geradas e as respectivas curvas de referência, permitiu definir um modelo de probabilidade que serviu como instrumento para a escolha das melhores combinações de pontos de tensão. A combinação definida pelos oito valores de tensão de 1, 3, 6, 10, 35, 84, 611 e 1.515 kPa é a recomendada para o levantamento das curvas de retenção de água de solos do Cerrado.Soil-water retention curve is essential in studying soil-water relations. The choice of the number and the combination of the tension points for describing soil-water retention curve is usually done in an arbitrary manner. The objective of this work was to define the least number and the best combination of the necessary tension points to describe the adequate soil-water retention curve of Cerrado soils. Five soil-water retention curves from different soils were utilized and taken as a reference, each one described with 15 points, measured by the centrifuge method and fitted with Genuchten model. For each soil sample, 385 curves were generated with six, seven, eight, and nine points, in order to be compared with the reference curve. The statistical distribution analysis of the sum of the normalized square error between the generated curves and the respective reference curve allowed defining a probability model that was used as a tool for choosing the best combinations of the tension points. The combination defined by the eight tension values of 1, 3, 6, 10, 35, 84, 611 e 1.515 kPa is recommended for describing soil-water retention curve for Cerrado soils

Comparison of mathematical models for fitting particle-size distribution curves

A distribuição granulométrica de partículas sólidas é essencial para as áreas de material de construção, mecânica dos solos, física dos solos, hidrossedimentologia, entre outras. As técnicas utilizadas na avaliação da distribuição granulométrica de amostras resultam em valores pontuais, dependendo de posterior interpolação para o traçado da curva granulométrica e a obtenção de diâmetros característicos específicos. A transformação de valores pontuais em funções contínuas pode ser realizada por meio de modelos matemáticos. Entretanto, há poucos estudos com a finalidade de determinar o melhor modelo para o ajuste de curvas granulométricas. O objetivo deste trabalho foi testar e comparar 14 diferentes modelos passíveis de utilização no traçado da curva granulométrica de partículas sólidas com base em quatro pontos medidos. O parâmetro de comparação entre os modelos foi a soma de quadrado dos erros entre os valores medidos e calculados. Os modelos mais recomendados no traçado da curva granulométrica, a partir de quatro pontos, são os de Skaggs et al. 3P, Lima & Silva 3P, Weibull 3P e Morgan et al. 3P, todos com três parâmetros de ajuste.Particle-size distribution is fundamental for characterizing construction materials, soil mechanics, soil physics, sediment-flux in rivers, and others. The techniques used to determine the particle-size distribution of a sample are point-wise, demanding posterior interpolation to fit the complete particle-size distribution curve and to obtain values of specific diameters. The transformation of discrete points into continuous functions can be made by mathematical models. However, there are few studies to determine the best model to fit particle-size distribution curves. The objective of this work was to test and compare 14 different models with feasibility to fit the cumulative particle-size distribution curve based on four measured points. The parameter used to compare the models was the sum of the square errors between the measured and calculated values. The most recommendable models to fit the particle-size distribution curve, based on four discrete points, are Skaggs et al. 3P, Lima & Silva 3P, Weibull 3P, and Morgan et al. 3P, all using three fitting parameters

CONSTRUÇÃO DE SÉRIES TEMPORAIS DE EVAPOTRANSPIRAÇÃO REAL POR SENSORIAMENTO REMOTO USANDO REGRESSÃO LINEAR: ESTUDO DE CASO NA BACIA DO RIO PRETO –DF

Estimativas remotas de evapotranspiração real têm sido utilizadas no monitoramento do balanço hídrico de bacias hidrográficas. Diferentes métodos têm sido empregados para a estimativa da evapotranspiração por sensoriamento remoto, incluindo métodos de bases físicas que utilizam a equação de balanço de energia. Mas o processamento da equação de balanço de energia é complexo e operacionalmente não eficiente. O objetivo do presente artigo é apresentar um procedimento que utiliza regressão linear para estimar a evapotranspiração real em diferentes imagens do sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), tornando mais ágil a construção de uma série temporal de evapotranspiração. A utilização de regressão linear, conjuntamente com o emprego da equação de balanço de energia em uma imagem de referência, se mostrou um procedimento viável, com erro máximo de 6% em todas as imagens analisadas

Técnica de desagregação para a melhoria da resolução espacial da banda termal do sensor MODIS

Land surface temperature is a key variable in environmental studies and the monitoring of global changes. Currently the availability of fine spatial resolution thermal infrared sensors is limited in the actual polar satellite constellation. This represents limitations in local applications such as agricultural management and hydrological modeling. This paper presents a new procedure for disaggregating the MODIS 1 km thermal band to 500 meters' resolution. To execute the thermal sharpening procedure, different vegetation indexes were tested, especially those sensitive to surface soil moisture. Results show that the proposed algorithm is able to satisfactorily disaggregate surface temperature to 500 meters' resolution. Ten combinations of vegetation indexes resulted in determination coefficients between 0.89 and 0.94, and the errors at one standard deviation were less than 1\ub0 K for all models.Pages: 5332-533

Assessing groundwater potential use for expanding irrigation in the Buriti Vermelho Watershed

In Brazil, the increasing middle class has raised food demand substantially. The Brazilian Savannah (Cerrados) is one of the rare places where agriculture can expand and address this new demand without jeopardizing the environment. Cerrados has a strictly divided dry and wet season. The dry season lasts from May to September. This long period contributes to various problems such as water shortages, conflicts and insecure food production. Without irrigation, only two crops can be grown per year in this region. Production suffers with a recurrent drought. Because agricultural production is uncertain, irrigation has an important role in this context, but its expansion is limited by water availability. Water conflicts have already occurred in some watersheds, which may jeopardize agriculture and decrease the livelihood of rural communities. In general, water for irrigation is limited to surface water. Therefore, it is important to investigate alternative sources of water, like groundwater. The purpose of this study is to assess the groundwater potential for expanding the irrigated area in a small-scale catchment (Buriti Vermelho, DF, Brazil). The current water demand was investigated and simulated by an Irrigation Strategies Simulation Model (MSEI). A daily water balance was computed, which quantified catchment storage over time. In addition, groundwater behavior and availability were investigated by recession curve analysis. The irrigated area was changed using two scenarios that showed different effects in both catchment surface water balance and groundwater levels. A decline in groundwater levels is seen in all scenarios one year after the beginning of extra extraction. With time, water levels may decline beyond the natural recovery capacity, which will certainly penalize poorer farmers and result in areas being taken out of agricultural production