Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Humanas, Departamento de Geografia, Programa de Pós-Graduação em Geografia, 2019.Os biomas brasileiros se adaptaram a diferentes padrões de presença ou ausência do fogo. Dados derivados de sensoriamento remoto têm sido uma das principais bases para a detecção de incêndios florestais e os danos na estrutura da vegetação, especialmente com o desenvolvimento de sensores com alta resolução temporal e espectral, e o estabelecimento de longas séries contínuas. Nesse sentido, esta tese buscou aprofundamento em três pontos: (1) Qual a potencialidade de produtos de sensoriamento remoto para a descrição da dinâmica do fogo no Brasil? (2) Como detectar cicatrizes de queimadas a partir de séries temporais em ambientes amazônicos?; e por fim (3) Quais os danos na vegetação resultantes da alteração do regime histórico do fogo e como podem ser quantificados por sensoriamento remoto? Para ampliar o conhecimento sobre essas questões foram utilizados diversos produtos derivados dos sensores Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), Thematic Mapper (TM), Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) e Operational Land Imager (OLI), além de diversos dados espaciais, em três escalas: uma para todo o território nacional, uma área específica do Cerrado e duas áreas específicas da Amazônia. A metodologia básica consistiu na análise de séries temporais MODIS para detecção e quantificação dos efeitos do fogo. Os resultados permitiram concluir que: (1) Os produtos globais MODIS de detecção de cicatrizes de queimadas apresentaram altas taxas de erros de omissão no Brasil, superiores a 78% em média no território nacional, sendo seu uso recomendado apenas para análises regionais ou globais. Os produtos de queimadas apresentaram as menores acurácias nos biomas dos Pampas, Amazônia e Mata Atlântica e as maiores acurácias nos biomas do Cerrado e da Caatinga. Apesar desta limitação, o produto MCD64 permitiu descrever o regime do fogo no país, as principais regiões de ocorrência e a influência da umidade e classe de vegetação neste padrão. Foram estabelecidas como limite para a ação do fogo, as zonas sem estiagem, como o Oeste da Amazônia e litoral leste do Brasil, assim como as áreas do semiárido nordestino. (2) Dentre os métodos analisados de diferença sazonal e normalização temporal, a normalização pela média da banda espectral do Infravermelho Próximo foi responsável pela maior acurácia na detecção de cicatrizes de queimadas na Amazônia, retificando a utilização de alguns índices especializados originalmente para vegetações temperadas, como o Normalized Burn Ratio (NBR). Outros métodos analisados, como a diferença sazonal e normalização por z-score, apresentaram melhor acurácia que imagens originais, mas inferior em comparação com a normalização pela média. (3) A alteração da recorrência do fogo teve influência direta no padrão biofísico e fenológico da vegetação nas áreas de estudo na Amazônia e no Cerrado. As variáveis de produtividade primária bruta e albedo apresentaram baixa representatividade espacial. As mudanças com maior inclinação da tendência, do Enhanced Vegetation Index (EVI) e temperatura superficial, foram tanto relacionadas com a recorrência do fogo, quanto com a classe de uso da vegetação, como nas terras indígenas. A inclinação da tendência, no EVI e temperatura superficial, foi maior na área do Cerrado, reforçando a necessidade urgente de conservação deste bioma. A pesquisa atestou a importância de dados de sensoriamento remoto para avaliação da dinâmica do fogo e dos seus efeitos na vegetação. A utilização de séries temporais do sensor MODIS permitiu tanto identificar as áreas queimadas com maior acurácia que outros produtos disponíveis, quanto quantificar as fragilidades da vegetação relacionadas ao padrão de fogo atual.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).Brazilian biomes have adapted to different patterns of presence or absence of fire. Data derived from remote sensing have been one of the main techniques for the detection of forest fires and damage to vegetation structure, especially with the development of high temporal and spectral resolution sensors and the establishment of long continuous series. Thus, we intend to focus on three points in this thesis: (1) What is the potential of remote sensing products for the description of fire dynamics in Brazil? (2) How to detect burn scars from remote sensing time series in Amazonian environments? And finally (3) What damages in the vegetation resulting from the alteration of the historical fire regime and how can they be quantified by remote sensing? In order to increase the knowledge about these issues, several products derived from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), Thematic Mapper (TM), Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) and Operational Land Imager (OLI) sensors were used, in addition to diverse spatial data, in three scales: one for the whole national territory, one specific area of the Cerrado and two specific areas of the Amazon. The basic methodology consisted of the analysis of MODIS time series for the detection and quantification of fire effects. The results allowed to conclude that: (1) MODIS global burned area products presented high omission errors rates in Brazil, higher than 78% on average in the national territory, and their use is recommended only for regional or global analyzes. The burned area products showed the lowest value in the biomes of the Pampas, Amazon Forest and Atlantic Forest, and the highest values in the biomes of the Cerrado and Caatinga. In spite of this limitation, the product MCD64 allowed to describe the fire regime in the country, the main regions of occurrence and the influence of moisture and vegetation class in this pattern. Were established as a limit for the action of the fire the areas without drought, such as the Western Amazon and the east coast of Brazil, as well as areas with low availability of rainfall and fuel, such as the semi-arid in the Northeast. (2) Among the analyzed methods of seasonal difference and temporal normalization, the normalization of the Near Infrared spectral band by the zero-mean, was responsible for the greater accuracy in the detection of burn scars in the Amazon region, rectifying the use of some indices originally specialized for temperate vegetation, such as the Normalized Burn Ratio (NBR). Other methods analyzed, such as the seasonal difference and z-score normalization, showed better accuracy than original images, but lower than normalization by the zero-mean. (3) The alteration of fire recurrence had a direct influence on the biophysical and phenological pattern of vegetation the study areas of Amazon and Cerrado. The variables of gross primary productivity and albedo showed low spatial representativeness. The changes with higher trend slope, of Enhanced Vegetation Index (EVI) and surface temperature, were related both to fire recurrence and to the vegetation use class, as in indigenous lands. The slope of the trend in EVI and surface temperature was higher in the Cerrado area, reinforcing the urgent need for conservation of this biome. The research attested the importance of remote sensing data for the evaluation of fire dynamics and its effects on vegetation. The use of MODIS time series allowed both identifying the burned areas with greater accuracy than other available products, and quantifying the fragilities of the vegetation related to the current fire pattern
