Efeitos do desmatamento no microclima em uma área de Transição Cerrado-Amazônia

The Cerrado-Amazon Transition region has a high deforested area in Brazil. Given the importance of the forest in maintaining the climate of this region, were evaluated the patterns of micrometeorological variables in forested and deforested areas in the Cerrado-Amazon Transition region in Mato Grosso, Brazil. Precipitation, solar radiation, average, minimum and maximum air temperature, relative air humidity, soil temperature and wind speed were measured into a forest (FOR) and in a deforested area (DEF). Precipitation in the studied region has a hyper-seasonal pattern with 95% of the volume in the wet season (October to April), which influenced the seasonality of the micrometeorological variables. Solar radiation in DEF was 8-folds higher than in FOR, air temperature in DEF was up to 11% higher than in FOR, relative humidity in FOR was up to 14% higher than in DEF, soil temperature in DEF was 18% greater than in FOR and wind speed in DEF was 22-folds greater than in FOR. Deforestation significantly influenced the seasonality and magnitude of the analyzed micrometeorological variables.La región de Transición Cerrado-Amazonía tiene una alta área deforestada en Brasil. Dada la importancia del bosque en el mantenimiento del clima de esta región, evaluamos los patrones de variables micrometeorológicas en áreas boscosas y deforestadas en la región de Transición Cerrado-Amazonía en Mato Grosso, Brasil. Se midió la precipitación, la radiación solar, la temperatura del aire media, mínima y máxima, la humedad relativa del aire, la temperatura del suelo y la velocidad del viento dentro de un bosque (FOR) y en un área deforestada (DEF). La precipitación en la región de estudio presenta un patrón hiperestacional con 95% del volumen en la época de lluvias (octubre a abril), lo que influyó en la estacionalidad de las variables micrometeorológicas. La radiación solar en DEF fue 8 veces mayor que en STR, la temperatura del aire en DEF fue hasta un 11% mayor que en STR, la humedad relativa en FOR fue hasta un 14% mayor que en DEF, la temperatura del suelo en DEF fue de 18 % mayor que en STR y la velocidad del viento en DEF fue 22 veces mayor que en STR. La deforestación influyó significativamente en la estacionalidad y magnitud de las variables micrometeorológicas analizadas.A região de Transição Cerrado-Amazônia possui uma elevada área desmatada no Brasil. Dada a importância da floresta na manutenção do clima desta região, foram avaliados os padrões de variáveis micrometeorológicas em áreas florestadas e desmatadas na região de Transição Cerrado-Amazônia em Mato Grosso, Brasil. A precipitação, radiação solar, temperatura média, mínima e máxima do ar, umidade relativa do ar, temperatura do solo e velocidade do vento foram medidas no interior de uma floresta (FOR) e em uma área desmatada (DEF). A precipitação na região estudada apresenta um padrão hipersazonal com 95% do volume na estação chuvosa (outubro a abril), o que influenciou na sazonalidade das variáveis micrometeorológicas. A radiação solar em DEF foi 8 vezes maior que em FOR, a temperatura do ar em DEF foi até 11% maior que em FOR, a umidade relativa em FOR foi até 14% maior que em DEF, a temperatura do solo em DEF foi 18% maior que em FOR e a velocidade do vento em DEF foi 22 vezes maior do que em FOR. O desmatamento influenciou significativamente a sazonalidade e magnitude das variáveis micrometeorológicas analisadas

Análise da temperatura da superfície estimada por imagens OLI-Landsat 8 em área urbana

The main objective of this article was to analyze the surface temperature based on the values obtained from OLI-Landsat 8 satellite images for the city of Cuiabá - MT, between August / 2014 and June / 2015. The images were pre-processed using calibration techniques and atmospheric corrections. At the same time, data obtained at a micrometeorological station were used to analyze the difference between the air temperature data and the estimated surface temperature data. Different statistical parameters (correlation coefficients and mean squared error) were calculated to determine the relationship between surface temperature and air temperature. The results show higher surface temperature values (31 ~ 42 ºC) in the northern region of the municipality, which is the center of the city, with a greater flow of vehicles. In turn the lowest surface temperature values (18 ~ 24 ºC) were obtained in the southern region, where there is a greater presence of vegetation and water body. It was evidenced a higher correlation between air temperature and surface temperature when considering the average daily air temperature. In summary, the surface temperature information acquired by remote sensing techniques enabled the identification and understanding of local climate thermal performance. Keywords:  Urban climate. Remote sensing. Air temperatureEl objetivo principal de este artículo fue analizar la temperatura superficial a partir de los valores obtenidos a partir de imágenes satelitales OLI-Landsat 8 para la ciudad de Cuiabá - MT, entre agosto/2014 y junio/2015. Las imágenes fueron preprocesadas utilizando técnicas de calibración y correcciones atmosféricas. Al mismo tiempo, los datos obtenidos en una estación micrometeorológica se utilizaron para analizar la diferencia entre los datos de temperatura del aire y los datos de temperatura superficial estimada. Se calcularon diferentes parámetros estadísticos (coeficientes de correlación y error cuadrático medio) para determinar la relación entre la temperatura superficial y la temperatura del aire. Los resultados muestran mayores valores de temperatura superficial (31 ~ 42 ºC) en la región norte del municipio, que es el centro de la ciudad, con mayor flujo de vehículos. A su vez, los valores más bajos de temperatura superficial (18 ~ 24 ºC) se obtuvieron en la región sur, donde hay mayor presencia de vegetación y cuerpos de agua. Se evidenció una mayor correlación entre la temperatura del aire y la temperatura de la superficie al considerar la temperatura promedio diaria del aire. En resumen, la información de temperatura superficial adquirida por técnicas de teledetección permitió identificar y comprender el comportamiento térmico del clima local.Palabras clave: Clima urbano. Sensores remotos. Temperatura del aireEste artigo teve como principal objetivo analisar a temperatura da superfície com base nos valores obtidos a partir de imagens do satélite OLI-Landsat 8, para o município de Cuiabá - MT entre agosto/2014 a junho/2015. As imagens foram pré-processadas por meio de técnicas de calibração e correções atmosféricas. Concomitantemente, foram utilizados dados obtidos em estação micrometeorológica para análise da diferença entre os dados obtidos de temperatura do ar e os dados estimados de temperatura da superfície. Diferentes parâmetros estatísticos (coeficientes de correlação e erro médio quadrático) foram calculados para determinar a relação entre temperatura da superfície e temperatura do ar. Os resultados revelam maiores valores de temperatura da superfície (31 ~ 42 ºC) na região norte do município, onde é o centro da cidade, com maior fluxo de veículos. Enquanto os menores valores de temperatura da superfície (18 ~ 24 ºC) foram obtidos na região sul, onde há maior presença de vegetação e corpo d’água. Foi evidenciada maior correlação entre temperatura do ar e temperatura da superfície quando considerado a temperatura diária média do ar. Em síntese, as informações de temperatura da superfície adquiridas por técnicas de sensoriamento remoto possibilitaram a identificação e compreensão da atuação térmica do clima local. Palavras Chave: Clima urbano. Sensoriamento remoto. Temperatura do ar

Surface albedo and temperature models for surface energy balance fluxes and evapotranspiration using SEBAL and Landsat 8 over Cerrado-Pantanal, Brazil

The determination of the surface energy balance fluxes (SEBFs) and evapotranspiration (ET) is fundamental in environmental studies involving the effects of land use change on the water requirement of crops. SEBFs and ET have been estimated by remote sensing techniques, but with the operation of new sensors, some variables need to be parameterized to improve their accuracy. Thus, the objective of this study is to evaluate the performance of algorithms used to calculate surface albedo and surface temperature on the estimation of SEBFs and ET in the Cerrado-Pantanal transition region of Mato Grosso, Brazil. Surface reflectance images of the Operational Land Imager (OLI) and brightness temperature (Tb) of the Thermal Infrared Sensor (TIRS) of the Landsat 8, and surface reflectance images of the MODIS MOD09A1 product from 2013 to 2016 were combined to estimate SEBF and ET by the surface energy balance algorithm for land (SEBAL), which were validated with measurements from two flux towers. The surface temperature (Ts) was recovered by different models from the Tb and by parameters calculated in the atmospheric correction parameter calculator (ATMCORR). A model of surface albedo (asup) with surface reflectance OLI Landsat 8 developed in this study performed better than the conventional model (acon) SEBFs and ET in the Cerrado-Pantanal transition region estimated with asup combined with Ts and Tb performed better than estimates with acon. Among all the evaluated combinations, SEBAL performed better when combining asup with the model developed in this study and the surface temperature recovered by the Barsi model (Tsbarsi ). This demonstrates the importance of an asup model based on surface reflectance and atmospheric surface temperature correction in estimating SEBFs and ET by SEBAL

Análise da temperatura da superfície estimada por imagens OLI-Landsat 8 em área urbana

Este artigo teve como principal objetivo analisar a temperatura da superfície com base nos valores obtidos a partir de imagens do satélite OLI-Landsat 8, para o município de Cuiabá - MT entre agosto/2014 a junho/2015. As imagens foram pré-processadas por meio de técnicas de calibração e correções atmosféricas. Concomitantemente, foram utilizados dados obtidos em estação micrometeorológica para análise da diferença entre os dados obtidos de temperatura do ar e os dados estimados de temperatura da superfície. Diferentes parâmetros estatísticos (coeficientes de correlação e erro médio quadrático) foram calculados para determinar a relação entre temperatura da superfície e temperatura do ar. Os resultados revelam maiores valores de temperatura da superfície (31 ~ 42 ºC) na região norte do município, onde é o centro da cidade, com maior fluxo de veículos. Enquanto os menores valores de temperatura da superfície (18 ~ 24 ºC) foram obtidos na região sul, onde há maior presença de vegetação e corpo d’água. Foi evidenciada maior correlação entre temperatura do ar e temperatura da superfície quando considerado a temperatura diária média do ar. Em síntese, as informações de temperatura da superfície adquiridas por técnicas de sensoriamento remoto possibilitaram a identificação e compreensão da atuação térmica do clima local. Palavras Chave: Clima urbano. Sensoriamento remoto. Temperatura do ar

Impact of land-use change in the net radiation of the Cerrado of the southern Mato Grosso

Changes resulting from land use and occupation modify the surface radioactive balance. This paper evaluated the impact on the net radiation caused by the conversion of a Cerrado area in an agricultural zone in the southern Mato Grosso using Landsat 5 TM sensor imagery acquired between June and October 2011. The analyses were performed of the following land use classes: Cerrado, riparian vegetation, sugarcane, soybean, pasture, bare soil and water. The replacement of Cerrado by agricultural areas changed the biophysical indices of the surface due to the change in biomass and the optical properties of the surface as observed in this study. The NDVI values were higher in the typical Cerrado vegetation and Riparian Forest than in agricultural areas. The surface temperature and the surface albedo showed an inverse pattern of NDVI, with lower values in the typical Cerrado vegetation and Riparian Forest and higher values in agricultural areas and bare soil. The replacement of Cerrado by cultivated crops in the south of Mato Grosso decreased the available energy at the surface, as indicated by the radiation balance

Balanço de Energia nas Condições de Mudanças de Uso do Solo na Região Sul do Estado de Mato Grosso

Resumo A conversão da vegetação nativa para áreas agrícolas modifica a dinâmica de troca de energia no sistema solo-planta-atmosfera. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da conversão de uma área de Cerrado em culturas agronômicas no balanço de energia e evapotranspiração no sul do Estado de Mato Grosso. O estudo foi conduzindo em áreas de cerradão, cerrado stricto sensu, mangueiral, cultura de teca, coqueiral e pastagem. O balanço de energia foi estimado pelo SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land), utilizando dados de estação meteorológica e imagens do sensor TM Landsat 5 obtida em 2010. O saldo de radiação apresentou menores valores em pastagem que em Cerrado. O fluxo de calor latente no Cerrado foi maior em até 60% com relação às culturas agronômicas. O fluxo de calor sensível nas áreas agrícolas foram 50% maior que áreas de Cerrado. O Cerradão e o mangueiral apresentaram menores valores de fluxo de calor no solo. Apesar desse estudo não representar todo o Cerrado de Mato Grosso, os resultados demonstraram o impacto da conversão do Cerrado em áreas agrícolas no balanço de energia

Surface Albedo and Temperature Models for Surface Energy Balance Fluxes and Evapotranspiration Using SEBAL and Landsat 8 over Cerrado-Pantanal, Brazil

The determination of the surface energy balance fluxes (SEBFs) and evapotranspiration (ET) is fundamental in environmental studies involving the effects of land use change on the water requirement of crops. SEBFs and ET have been estimated by remote sensing techniques, but with the operation of new sensors, some variables need to be parameterized to improve their accuracy. Thus, the objective of this study is to evaluate the performance of algorithms used to calculate surface albedo and surface temperature on the estimation of SEBFs and ET in the Cerrado-Pantanal transition region of Mato Grosso, Brazil. Surface reflectance images of the Operational Land Imager (OLI) and brightness temperature (Tb) of the Thermal Infrared Sensor (TIRS) of the Landsat 8, and surface reflectance images of the MODIS MOD09A1 product from 2013 to 2016 were combined to estimate SEBF and ET by the surface energy balance algorithm for land (SEBAL), which were validated with measurements from two flux towers. The surface temperature (Ts) was recovered by different models from the Tb and by parameters calculated in the atmospheric correction parameter calculator (ATMCORR). A model of surface albedo (asup) with surface reflectance OLI Landsat 8 developed in this study performed better than the conventional model (acon) SEBFs and ET in the Cerrado-Pantanal transition region estimated with asup combined with Ts and Tb performed better than estimates with acon. Among all the evaluated combinations, SEBAL performed better when combining asup with the model developed in this study and the surface temperature recovered by the Barsi model (Tsbarsi). This demonstrates the importance of an asup model based on surface reflectance and atmospheric surface temperature correction in estimating SEBFs and ET by SEBAL

Sazonalidade do Balanço de Energia e Evapotranspiração em Área Arbustiva Alagável no Pantanal Mato-Grossense

Resumo O Pantanal apresenta períodos de inundação que modelam a paisagem e atuam como filtro ao estabelecimento e desenvolvimento de plantas. Perturbações antrópicas ou naturais podem alterar a distribuição da energia disponível no ecossistema. Diante da necessidade de compreensão da variabilidade temporal do balanço de energia em paisagens naturais inundáveis, o objetivo deste estudo foi analisar a sazonalidade do balanço de energia em área arbustiva alagável composta por Combretum lanceolatum Pohl no Pantanal Mato-grossense. As estimativas do fluxo de calor latente (LE) e sensível (H), e da evapotranspiração (ET) foram obtidas pelo método da razão de Bowen entre maio de 2012 e abril de 2013. A energia disponível foi destinada prioritariamente ao LE (64,1%), seguido ao H (35,8%) e quase zero ao fluxo de calor no solo (0,1%). Os componentes do balanço de energia apresentaram forte sazonalidade, com maior LE durante a estação chuvosa e maior H durante a estação seca. A evapotranspiração foi menor durante a estação seca devido ao baixo conteúdo de água no solo e transpiração da vegetação dominante na área de estudo. Os resultados obtidos nesse trabalho sugerem que o ambiente estudado é limitado pela disponibilidade de energia e água