Variáveis Ambientais

A modelagem digital do relevo é uma das técnicas quantitativas usadas para predizer atributos e classes de solos (MCKENZIE et al., 2000). Ela se utiliza da parametrização do relevo (WOOD, 1996), onde são obtidos atributos topográficos de um Modelo Digital de Elevação (MDE) (MOORE et al., 1993; GALLANT; WILSON, 2000). Esses atributos podem ser parametrizados a partir de variáveis, tais como Elevação, Declividade, Aspecto, Plano e Perfil de Curvatura, Índice de Umidade, etc (MCBRATNEY et al., 2003). Os atributos topográficos podem ser divididos em primários e secundários. Os atributos primários são calculados diretamente do MDE, como primeira derivada, inclui variáveis como elevação, declividade, orientação das vertentes ou aspecto, plano e perfil de curvatura, etc. Quanto aos atributos topográficos secundários, ou compostos, eles envolvem combinações de dois ou mais atributos primários e constituem base física ou empírica, visando caracterizar a variabilidade espacial de processos específicos que ocorrem na paisagem (MOORE et al., 1991; MOORE et al., 1993). Os secundários incluem índice de umidade, índice de transporte de sedimentos e outros (MOORE et al., 1993). Dentre estes atributos, a elevação, declividade e orientação ou aspecto são reconhecidos como os mais efetivos para a realização de levantamentos de solos de média escala (CHAGAS, 2006).

A variável Elevação é definida por Burrough e McDonnell (1998) como a distribuição das classes de altitudes, ou dos patamares hipsométricos, em intervalos verticais eqüidistantes, sendo representada pelo Modelo Digital de Elevação (MDE). Esta variável fornece informação sobre o relevo e pode caracterizar as formas topográficas de ocorrência de unidades de paisagem e, por consequência, dos solos que nelas existem (RIBEIRO, 2003).

A Declividade é definida como um plano tangente à superfície, expresso como a variação da elevação sobre certa distância (GALLANT; WILSON, 2000). Portanto, matematicamente, a declividade é a primeira derivada da Elevação. Ela tem sido considerada um dos mais importantes atributos primários topográficos que controlam os processos pedogenéticos, pois afeta diretamente a velocidade do fluxo de água superficial e subsuperficial e consequentemente o teor de água no solo, o potencial de erosão/deposição, e muitos outros processos importantes. Normalmente é calculada em graus ou porcentagem (HERMUCH et al., 2003; IPPOLITI et al., 2005; CHAGAS, 2006; SIRTOLI, 2008).

O atributo do relevo denominado Aspecto refere-se à orientação da encosta, dada pela variação da declividade em uma certa direção. Os valores de aspecto são direções angulares

variando de 0° a 360°. Determina a quantidade de radiação solar que atinge uma determinada área (MOORE et al., 1991).

De acordo com Pennock et al. (1987), a configuração da encosta de acordo com o plano e perfil de curvatura pode ser usada para identificar áreas de diferentes regimes de umidade, permitindo uma avaliação mais acurada da distribuição dos solos na paisagem. A partir da declividade e do aspecto, são reconhecidas como um atributo importante para a distinção de sítios geomorfológicos (MUNOZ, 2009).

A Curvatura do Plano é a taxa de variação da declividade na direção ortogonal a do aspecto. A curvatura no plano influencia a acumulação da umidade e do fluxo da água superficial e subsuperficial. A partir da curvatura no plano, um terreno pode ser convergente ou divergente (HALL, 1983; PENNOCK, 2003).

A Curvatura do Perfil é a taxa de variação da declividade na direção de sua orientação calculado segundo procedimentos estabelecidos por Moore et al. (1991). Está relacionada ao caráter convexo ou côncavo do terreno, sendo decisiva na aceleração ou desaceleração do fluxo da água sobre o mesmo.

O Índice de Umidade Topográfica (IUT) é definido como uma função da declividade e da área de contribuição por unidade de largura ortogonal à direção do fluxo. Tal índice é obtido conforme a equação 2.2.3:

Eq. 2.2.3 IUT=

Onde As é área de contribuição pelo tamanho da célula da rede em m2; β é a declividade da célula e representa o controle da topografia sobre a umidade do solo (MOORE et al., 1993; WILSON; GALLANT, 2000).

O NDVI (Índice de Vegetação por Diferença Normalizada) expressa a razão entre as bandas do infravermelho próximo e do vermelho. Essas duas bandas enfatizam a resposta espectral da vegetação em relação ao solo. As fisionomias com baixa reflectância na banda do vermelho e alta na banda do infravermelho-próximo, típico de uma vegetação verde e sadia, apresentarão altos valores do índice. A alta relação deste índice com a banda do vermelho mostra que quanto menor for a cobertura do solo, menor será o valor do índice (MYNENI et al., 1995). Esse índice é muito utilizado como variável auxiliar para a predição de características ou classes de solos (ZHU et al., 2001).

A avaliação dos atributos topográficos é importante para a caracterização de unidades de paisagem por possibilitar o entendimento dos padrões de distribuição de solos e no auxílio

dos levantamentos de solo (CARVALHO JUNIOR et al., 2006). No Brasil, destacam-se alguns trabalhos, a maioria de cunho acadêmico, recentemente desenvolvidos.

Ippoliti et al. (2005) identificaram unidades preliminares de solos pelas geoformas e pedoformas obtidas em uma bacia hidrográfica por meio dos atributos topográficos (elevação, declividade e curvatura), comparando-as com avaliação de campo. O principal mérito do método apontado pelos autores é uma maior eficiência obtida no trabalho de campo, após a realização de uma classificação digital preliminar, em virtude de um modelo de ocorrência de solos previamente conhecidos.

A partir de análises geomorfométricas de dados SRTM (Shuttlle Radar Topography Mission) aplicada ao estudo das relações solo-relevo, Muñoz (2009) apresentou as relações entre as variáveis geomorfométricas obtidas de MDE: declividade, curvatura vertical (curvatura de perfil), formas do terreno (nove formas combinadas curvatura de plano e perfil), altura, dissecação, amplitude e predominância, com um levantamento pedológico semidetalhado, na escala 1:100.000, da quadrícula de São Carlos/SP. A autora demonstrou que as variáveis mostram-se úteis para separação de unidades de mapeamento de solos, uma vez que as classes das variáveis geomorfométricas, cada uma a seu modo, indicaram de dois a três conjuntos de classes de solos. Concluiu que é possível avaliar as relações solo-relevo com recursos de geoprocessamento e modelagem de dados SRTM.

Cáten et al. (2009) utilizam regressões logísticas múltiplas na predição de classes de solos por meio de mapeamento digital (pedometria). Os atributos do terreno são obtidos a partir de dados de um MDE oriundo de dados SRTM interpolado para uma resolução de 50m, sendo eles elevação, declividade, distância à drenagem, curvatura planar, curvatura de perfil, radiação relativa disponível, índice de umidade topográfica e capacidade de transporte de sedimento. O mapa predito reproduziu em torno de 50% das informações que constavam no mapa de solo referência, que foi utilizado para comparações.