Como bem se sabe para que a fotossíntese aconteça é imprescindível a presença da energia solar. A biosfera recebe a radiação solar em comprimentos de onda de 290 nm a quase 3000 nm. Os menores comprimentos de onda são, em comum, absorvidos na alta atmosfera pelo ozônio e oxigênio do ar, sem atingir a superfície terrestre, e os maiores comprimentos de
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onda são absorvidos de acordo com a concentração de vapor de água e gases na atmosfera, especialmente, CO2 (LIOU, 1980).
Segundo OLIVEIRA (2008), a superfície continental terrestre e a atmosfera interagem continuamente por meio de trocas turbulentas, principalmente de calor, umidade e carbono. As trocas de energia, massa e momentum dependem do tipo de cobertura da terra, mais precisamente de parâmetros biofísicos a ele associados, como o Índice de Área Foliar (IAF), a fração da radiação fotossinteticamente ativa absorvida pela vegetação (fAPAR), rugosidade e albedo, sendo a IAF e a fAPAR, provavelmente, os parâmetros biofísicos mais importantes em estudos de modelagem terrestre por serem indicadores da fotossíntese e transpiração do dossel.
É extremamente importante ressaltar que a fAPAR tem o papel de fonte de energia durante o processo fotossintético do vegetal e pode ser utilizada como um indicador da presença e estado da cobertura vegetal ou como uma estimativa (quantitativa) de um dos fundamentais fatores que controlam a produtividade desta cobertura. Depende da arquitetura e sistema ótico do dossel, da refletância do solo e da radiação incidente, a qual altera diariamente (ZHANG et al, 2000).
A fração da Radiação Fotossinteticamente Ativa Absorvida por um dossel de plantas (fAPAR), do inglês Fraction of Photosynthetically Active Radiation absorbed by a plant
canopy, é definida como a fração da APAR para o processo fotossintético que é efetivamente
absorvida pela copa dos vegetais verdes (aqueles que possuem a clorofila como pigmento predominante). Na fAPAR não estão incluídas as frações da APAR (Radiação Fotossinteticamente Ativa disponível) refletida pela copa, tampouco a fração absorvida pela superfície do solo e do sub-bosque. Mas inclui a porção da APAR que é refletida pelo solo/sub-bosque, a qual é interceptada pela copa também.
A fAPAR pode ser usada como uma quantidade mensurável, um índice que descreve o estado do sistema vegetativo, sendo que os valores de f da APAR variam de 0 em áreas sem cobertura vegetal a próximo de 1 para a vegetação em seu pico de atividade fotossintética. Seu valor é estimado do balanço de radiação entre os fluxos incidente, refletido e transmitido pela vegetação (SPOLADOR et al., 2006).
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2.3.1 Relação da fAPAR com os índices de vegetação
Ressalta-se que o monitoramento da superfície da terra, a detecção e a estimativa da quantidade da vegetação em tempo real são terminantes, pois fornecem informações importantes a respeito da produtividade da vegetação. O progresso de ecossistemas terrestres é marcado por variáveis físicas, bioquímicas e fisiológicas, podendo, algumas delas, ser extraídas a partir de dados de sensoriamento remoto recolhidos no espaço com ótimo índice de aceitação, fazendo da Fração Absorvida da Radiação Ativa Fotossinteticamente (fAPAR) um ótimo indicador de status do dossel (GOBRON et al, 2000).
Observa-se que a radiação absorvida pelos tecidos fotossintetizantes do dossel pode ser utilizada para quantificar a presença da vegetação com ótima confiabilidade em escala global. Devido à natureza do regime dos dosséis e da radiação, a fAPAR pode ser empregada como uma quantidade mensurável, facilitando propor e projetar um índice da vegetação que descreva o estado do sistema. A resolução da fAPAR depende da estrutura do dossel, quantidade de folhagem (Índice de Área Foliar - LAI), ângulo zenital solar, proporção de radiação difusa e a refletância do solo (MARISCAL et al, 2000).
Denota-se que as medições diretas de radiação fotossinteticamente ativa em sítios experimentais podem ser desafiadoras, de modo especial em dosséis heterogêneos como as florestas, em que as medidas instantâneas comumente podem sofrer interferências da estrutura do dossel, das características da vegetação, e componentes micro meteorológicas como ventos predominantes, cobertura de nuvens em meio a outros (GOWER et al, 1999).
Na maioria das vezes a fAPAR é medida inteiramente com um método que use dados da APAR medidos a longo prazo. Porém, as medidas diretas de APAR em locais experimentais podem ser desafiadores, notadamente em dosséis heterogêneos como as florestas, onde as medidas instantâneas volta e meia podem sofrer intervenções. A resolução da fAPAR depende da estrutura do dossel, quantidade de folhagem, ângulo solar zenital, proporção de radiação difusa e a refletância do solo. Em florestas, amostragens espaciais apropriadas são muito difíceis de serem obtidas. Algumas ocasiões o Índice de Área Foliar (LAI) é considerado e a fAPAR calculada, assumindo um modelo do dossel padrão adequado (MARISCAL et al, 2000).
Para uma avaliação precisa da fAPAR é indispensável um monitoramento detalhado para constatar a produtividade de uma superfície vegetada. Sendo o dossel um dos fatores que
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influenciam na radiação, o seu aspecto na floresta pode trazer variações na refletância, transmitância e absortância. A PAR absorvida pelas folhas verdes é suficiente para se apreciar a fixação do carbono do dossel. Afortunadamente, os índices remotos de vegetação são mais bem pautados com fAPAR (GALLO et al, 1993).
Enfatiza-se que a fAPAR proporciona um comportamento mais complexo do que os obtidos do índice de vegetação, sendo muito variável tanto anualmente, quanto entre os anos, sem um padrão de comportamento por tipo de vegetação, como oferecido pelo índice de vegetação (SELLERS et al, 1997).
A radiação fotossinteticamente ativa disponível (APAR, do inglês Available
Photosynthetically Active Radiation) é determinada através da estimativa da PAR que atinge a
superfície e a fAPAR, sendo que, se somente a PAR e a APAR forem usadas, então a relação logarítmica entre a fAPAR e IAF pode ser encontrada.
ASRAR et al. (1984), afirma que apesar da relação existente entre a fAPAR e oIAF, obter esses parâmetros é difícil, podendo ser medidos em campo por métodos diretos, com sucesso em determinações de IAF em áreas agrícolas, porém, pouco prático para florestas e por métodos indiretos que geralmente empregam instrumentos comercialmente indisponíveis, além de terem a desvantagem de coberturas espacial e temporal limitadas.
ASRAR et al. (1984), em estudo desenvolvido nos Estados Unidos, no Estado do Arizonas, em experimento de laboratório e com uso de radiômetro estabeleceu um procedimento para estimar a fAPAR e IAF para o trigo, nos quais os resultados das análises teóricas e as medidas de campo indicaram a correlação da fAPAR do trigo com o NDVI com R2 igual a 0,965 e erro médio quadrático de 0,053, pela equação 2.2.
(2.2) f P 0,01 1,
GROBON et al. (1999) desenvolveram um algoritmo denominado MGVI (MERIS
Global Vegetation Index) otimizado, para medir fAPAR enquanto minimiza os efeitos do
espalhamento por partículas atmosféricas, a presença de solos e a mudança da geometria de iluminação e observações, algoritmo este posteriormente adaptado por GROBON et al. (2006) para outros sensores como o MODIS e Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS).
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2.3.2 Relação da fAPAR com a produtividade agrícola
Compete lembrar que o interesse em checar a fAPAR com o produtividade agrícola, advém do fato deste parâmetro biofísico ser indicativo da atividade fotossintética da vegetação e possivelmente funcionar como um estimador da produção da biomassa, esperando-se assim, que o mesmo tivesse uma relação quase linear com o produtividade agrícola (LOS et al, 2000). Tem-se conhecimento e existem sinais da relação da fAPAR com a produtividade, precisando de estudos mais precisos, em regiões menores e piloto, onde se possa monitorar melhor o uso e cobertura do solo e com dados de Satélite em melhores resoluções espaciais (KOGAN & ZHU, 2001).
De acordo com Goward et al.(1992) a análise é preliminar e intuitiva, a investigação de outras variáveis, como a umidade do solo, e a tendência da curva de produtividade em relação à FAPAR, ao mesmo tempo ajudariam na determinação de equações de estimativas de produtividade, as quais poderiam ser de grande utilidade nas expectativas e inclusive no monitoramento.
Destarte são intensos os vestígios da relação da fAPAR com a produtividade agrícola, embora da forma de obtenção e as generalizações das informações, tais como: resolução espacial dos dados da fAPAR, resolução temporal dos dados do BME, recorte por estado (BEURS & HENEBRY, 2005).