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SUSCEPTIBILIDADES DO CLIMA DE GARANHUNS-PERNAMBUCO, PELO
ÍNDICE DE VEGETAÇÃO DA DIFERENÇA NORMALIZADA (NDVI) E PELA
TEMPERATURA SUPERFICIAL.
ELAYNNE MIRELE SABINO DE FRANÇA
1ANA MARIA SEVERO CHAVES
2JOSEFA ELIANE SANTANA DE SIQUEIRA PINTO³
RESUMO: O presente trabalho teve como objetivo identificar a variação da vegetação no município de Garanhuns, por ter em seu território as principais nascentes urbanas que abastecem a Sub-Bacia Hidrográfica do Alto Mundaú em Pernambuco, e indicar a Temperatura Superficial (TS) da área mencionada para que se possa relacionar esses dois aspectos no espaço geográfico e traçar considerações acerca dos resultados obtidos na paisagem. Através de imagem do LANDSAT 8, com o software Arcgis 10.3, aplicando o Índice de Vegetação da Diferença Normalizada (NDVI) e a TS, foi confeccionado respectivamente o mapa da vegetação e da TS. A vegetação tem ênfase ao levar em consideração a temperatura observada, por ter relevante função de amenizar a TS das áreas de intensa modificação humana. Estando representada em áreas de APP, vestígios de matas e locais públicos.Palavras-chave: Bacia Hidrográfica. Clima. Vegetação. Nascentes.
ABSTRACT: This study aimed to identify the variation of vegetation in the municipality of Garanhuns, having in its territory the main urban springs that supply the Sub-basin of the Upper Mundaú in Pernambuco, and indicate the Surface Temperature (TS) of the area referred to which can relate these two aspects in geographic space and make considerations on the results achieved in the landscape. Through the Landsat image 8, with 10.3 Arcgis software, applying the Difference Vegetation Index Normalized (NDVI) and TS respectively was made the map of vegetation and TS. The vegetation has emphasis on taking into account the observed temperature by having relevant function to soften the TS areas of intense human modification. It is represented in areas of APP, traces of forests and public places.
Key words: Hydrographic basin. Climate. Vegetation. Springs.
1, 2 Mestranda do Programa de Pós-Graduação em Geografia pela Universidade Federal de Sergipe.
E-mail de contato: 1 emirele.franca@gmail.com / 2 anams05@gmail.com
4 Docente do Programa de Pós-Graduação em Geografia pela Universidade Federal de Sergipe. E-mail de contato: josefaeliane@ufs.br
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1 – Introdução
As relações estabelecidas entre solo, vegetação, água (rios) e o clima expressa o alicerce na configuração da paisagem de determinado ambiente sobre a superfície terrestre. As mudanças no espaço geográfico, derivadas de ações antrópicas e de ordem natural, incidem de forma positiva e negativa na dinâmica dos componentes físicos e desses com o homem.
O solo recebe interferências com a finalidade de atender as necessidades de manutenção da vida ou por “perversidade”, a serviço da ampliação de mercado, com o cultivo de monoculturas de alimentos para o consumo e/ou como alternativa energética, assim demandando a princípio a supressão da cobertura vegetal.
Segundo as considerações elencadas por Drew (1986) a intensa modificação do solo e mudanças no clima a partir da instabilidade das temperaturas registradas e dos padrões de chuvas têm implicações no desenvolvimento da vegetação, bem como, se o homem deixa de utilizar uma determinada área, a vegetação poderia renovar-se de modo a reverter gradativamente a seu estado de equilíbrio natural, caso não ocorra mudanças irreversíveis no quadro existente.
Os processos físico-naturais, como severas secas e intensos índices de pluviosidade em curto espaço de tempo, tem sua parcela de contribuição na diminuição da camada vegetal e a depender do tipo da planta apresentará um ritmo próprio para promoção de sua restituição após as mudanças em seu habitat, dependendo de “fatores locais do solo, topografia e clima, juntamente com a intensidade e a duração do esforço imposto pelo homem” (DREW, 1986, p. 66).
A adoção de instrumentos tecnológicos para servir a investigação e conhecimento dos fenômenos da Terra tem como alternativa o sensoriamento remoto, do qual promove à obtenção a certa distância de dados sobre a superfície terrestre e fornecimento dos registros a serem aplicados na realização de estudos de monitoramento da vegetação, mapeamento do uso e ocupação do solo, levantamento dos índices de temperatura e outros (NOVO, 2010).
Das diferentes aplicações feitas com os dados disponibilizados através da captação do sensoriamento remoto e operacionalizadas em ambiente SIG (Sistema de Informações Geográfica) com técnicas de geoprocessamento, para o estudo em tela destacamos os registros que diz respeito a vegetação e referentes a temperatura superficial terrestre.
663 Para Ponzoni e Shimabukuro (2009) o NDVI (Índice de Vegetação da Diferença Normalização) faz parte dos diversos índices utilizados a detectar a refletância na superfície terrestre e proporciona realizar o levantamento espacial da vegetação.
Os mencionados autores e Liu (2006) afirmam que tal técnica é amplamente utilizada pelos pesquisadores, ao ser aplicado em diferentes estudos pela possibilidade dos dados nas bandas espectrais podendo auxiliar na estimativa de índices de vegetação, como também apontar os diferentes tipos vegetais (Rasteira, Arbustiva, Floresta) e servir de apoio à identificação do uso e cobertura do solo.
A porção terrestre está exposta direta e indiretamente a radiação dos raios solares, dentre tais, aqui foi considerada a de representação da temperatura superficial. Conforme Liu (2006), aferir os fluxos de energia torna-se relevante ao acompanhamento e determinação de padrões de clima, permitindo direcionar atenção à ocorrência de mudanças climáticas, e destaca o papel monitorar as quantias da presença da vegetação.
As imagens de satélite dispõem de bandas, no caso o LANDSAT 8, correspondente a condições térmicas no qual constitui subsídio a determinação de temperatura, com dados mais acessíveis e de ampla cobertura para as regiões (LIU, 2006), entre as quais algumas dessas não possuem uma frequente atualização e monitoramento sobre o clima pelo padrão de temperaturas.
Diante do exposto o presente trabalho tem por objetivo identificar a variação da vegetação e indicar a Temperatura Superficial (TS) do município de Garanhuns-PE para relacionar esses dois aspectos no espaço geográfico e traçar considerações acerca dos resultados obtidos na paisagem, tendo como referência, dados de 2015.
Destacando o município de Garanhuns-PE (Figura 1) por ter em seu território as principais nascentes urbanas que abastecem os cursos de água formadores da Sub-Bacia Hidrográfica do Alto Mundaú (SBHAM). Localiza-se na Microrregião de Garanhuns no Estado de Pernambuco sobre o Planalto da Borborema, correspondendo às coordenadas geográficas 08º 53’ 25’’ de latitude sul e 36º 29’ 34’’ de longitude oeste (MASCARENHAS, 2005).
664 Figura 1: Mapa de Localização do município de Garanhuns em Pernambuco, 2016.
Fonte: IBGE, 2010.
Autoria: CHAVES, A. M. S; FRANÇA, E. M. S., 2016.
Apresenta um clima do tipo Mata de Altitude e Mesotérmico Úmido e temperatura média anual de 20 graus, onde entre os meses de Junho, Julho e Agosto com mínimas de 8 graus e máximas de 30 graus em Novembro e Dezembro (GOMES; et al. 2007).
Com altitude média de 842m, se configurando o entorno em 900m típico do clima, contemplando uma paisagem de mares de morros de feições tabulares nos topos com rupturas de declive e precipitação média de 908,6mm. (MASCARENHAS, 2005).
Garanhuns está totalmente inserido na Bacia Hidrográfica do Rio Mundaú em PE e AL, compondo a zona de transição arranjada por duas regiões fitogeográficas, sendo essas a Mata de Altitude e o Agreste. A primeira região apresenta na paisagem uma vegetação nativa de: camaçari, sucupira mirim, oiticica, cumarú, sucupira açu, maçaranduba, pau d’arco roxo, louro e outras; a segunda, delimitada pela transição entre mata e caatinga, podem ser encontradas espécies nativas de: maçaranduba, pau d’arco roxo, pereiro brabo, jucá, jatobá, mamaluco, pau d’alho, jiquiri, pau santo e cedro (GOMES; et al. 2007. p.2).
O referido município tem destaque por ser lugar onde se encontram as nascentes que abastecem os cursos de água da BHAM, conforme Soares (2015) estão determinadas no perímetro urbano as seguintes:
665 Quadro 1: Denominação de nascentes presentes na área urbana em Garanhuns-PE
NASC
E
NT
E
S
Nomes das nascentes em Garanhuns-PE 1 – Vila Maria 2 – Pau Pombo Riac h o F lameng o 3 – Pau amarelo 4 – Brejo do Columinho 5 – Bom Pastor 6 – Olha D`água 7 – São Vicente Riac h o S ão V ice n te 8 – Serra Branca Fonte: Soares (2015). Adaptação: Dos autores, 2016.
As nascentes possuem regime hídrico perene, mesmo havendo períodos de intensa seca, no qual conseguem manter os cursos d`água ativos. Isso tonar-se fator importante a servir o abastecimento e utilização das águas pela indústria e agricultura (SOARES, 2015).
Das características acima apontadas, torna-se indicativo o aspecto da geomorfologia do município proporcionando de forma significativa a determinar as condições climáticas, com destaque as temperaturas, que incidem na demanda pluviométrica da cidade e no desenvolvimento das espécies de vegetação (Arbórea e Arbustiva de médio e pequeno porte) componentes da camada superficial.
2 – Material e métodos
2.1 – Materiais
No intuito de atingir os objetivos apontados nesse estudo, foi preciso cumprir algumas etapas para se chegar aos resultados, do qual foi articulado em duas partes:
A primeira se refere ao levantamento bibliográfico a partir de artigos científicos, revistas e anais acadêmicos relativos ao tema, servindo como apoio e norteamento para a fundamentação teórica do trabalho e de indicativo a elaboração da parte dos procedimentos técnicos operacionais realizados.
A segunda de aquisição e operacionalização dos dados foi utilizada duas imagens SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) disponibilizada pela EMBRAPA através do
666 http://www.relevobr.cnpm.embrapa.br/download/ no formato Geotiff de 16 bits, com 90 metros de resolução espacial, SC-24-X-B e SC-24-X-D. Servindo a elaboração dos cursos de água e delimitação da bacia hidrográfica em estudo.
Da base de dados cartográficos numa de escala de 1.250.000 disponibilizado pelo IBGE, com a divisão política e administrativa dos municípios do estado de Pernambuco.
Obteve-se, imagem do satélite da LANDSAT (Land Remote Sensing Satellite) 8, obtida a partir da USGS (United States Geological Survey) de forma gratuita, o arquivo possui uma resolução espacial 30 metros, sensor TIRS (Thermal Infrared Sensor), na projeção Datum WGS 1984 UTM Zone 24 S do dia 30 Novembro de 2015, órbita 215, ponto 66.
Para obtenção da temperatura da superfície foi feita a partir da banda 10 no Thermal Infrared (TIRS)1 (10.60 – 11.19 µm) 100m e banda 11 no Thermal Infrared (TIRS)2 (11.50 – 12.51 µm). E a elaboração do NDVI com a banda 4 – Green (0.53 – 0.59 µm) e a banda 5 – Red (0.64 – 0.67 µm) ambas com 30 metros.
O NDVI serviu ainda de suporte a melhor identificar e realizar a classificação supervisionada da área estudada, junto com a composição R(3), G(4), B(5), tornaram-se imprescindíveis a elaboração do uso do solo. Todos os dados foram operacionalizados em ambiente SIG, através do software Arcgis 10.3. e Global Mapper.
2.2 – Métodos
Diante dos materiais acima expostos, foram aplicados os seguintes procedimentos: A imagem de satélite foi processada e projetada as bandas 10 e 11 Thermal Infrared TIRS 1 e 2 de WGS 1984 para UTM (Universal Transversal de Mercator), DATUM SIRGAS 2000, Zona 24 S a partir do software Global Mapper.
O NDVI foi proposto por Rouse et al. (1973), sendo calculado pela diferença da reflectância entre a faixa do infravermelho próximo (PIVP) e a faixa do vermelho (PV). No qual
a diferença é normalizada pela divisão entre a diferença e soma das faixas de PIVP – PV
(PONZONI; SHIMABUKURO, 2009).
É compreendida pela seguinte equação:
NDVI = (PIVP - PV) / (PIVP) + PV)
Onde:
NDVI – Índice de vegetação por diferença normalizada; PIVP – faixa do infravermelho próximo;
667 A utilização da faixa do infravermelho se da por conta do espalhamento da radiação eletromagnética permite reflectância e a do vermelho por receber menor interferência atmosférica e maior assimilação do espectro eletromagnético pela clorofila, se sobressaindo em relação a banda correspondente a faixa visível na imagem, compõe a proposição do NDVI (PONZONI; SHIMABUKURO, 2009).
A Temperatura Superficial foi realizada a partir da banda 10 e 11 representando registros da Thermal Infrared ao executar a conversão dos níveis de cinza para radiância através da caixa de ferramentas Arctoolbox e habilitando o Raster Calculator com a fórmula:
Lλ = ML * Qcal + AL (0.0003342 * Banda termal + 0.1)
Quadro 2: Descrição da fórmula de conversão de níveis de cinza para radiância. Lλ Radiância Espectral do sensor de abertura em Watts (m2srμ)
ML Fator multiplicativo de redimensionamento das bandas 10 e 11 (0.0003342) AL Fator de redimensionamento aditivo específico das bandas 10 e 11 (0.1) Qcal Valor quantizado calibrado pelo pixel em DN (imagens bandas 10 e 11)
Fonte: USGS. Organização: Autores, 2016.
De posse dos valores de radiância das bandas foi gerado a TS em graus Kevins (ºK) pela expressão: T = K 2 ln ( K 1 1) L λ Onde:
T = At-satélite temperatura de brilho (K)
L λ = TOA radiância espectral (Watts / (m2 * SRAD * ^ M))
K 1 = banda específica de constante a partir dos metadados (K1_CONSTANT_BAND_x, em
que x é o número de banda térmica)
K 2 = banda específica de conversão térmica constante a partir dos metadados
668 Depois transformando com o Raster Calculator a radiância de temperatura Kelvin, a partir da subtração do valor absoluto da temperatura ºK (273.15), gerando o raster da TS em graus Celsius (ºC) pelas fórmulas:
Banda 10 = 1321.08 / Ln (774.89 / Banda 10 + 1) – 273.15 Banda 11 = 1201.14 / Ln (480.89 / Banda 11 + 1) – 273.15
Após ter gerado os raster de temperatura da superfície das bandas termais 10 e 11 juntas os respectivos bandas transformando-os em um único raster de temperatura da superfície através da ferramenta Cell Statistics encontrado no Arctoolbox.
3 – Resultados e Discussão
A partir desse momento foram feitas considerações sobre os resultados que foram obtidos, do objetivo do estudo realizado, relacionar com estudos feitos por outros autores e assim poder apontar de forma correlacionada o NDVI e TS com os resultados de pesquisas da literatura. A seguir pode ser observado na Figura 1 e 2 o mapeamento dos resultados:
Figura 1 e 2: Mapeamento do NDVI e da Temperatura Superficial (TS) em Garanhuns-PE. Fonte: IBGE, USGS, 2015.
669 A vegetação se encontra expressa a partir da Figura 1, de que trata o NDVI, no qual podem ser observadas em tonalidades que variam do verde até vermelho. Aquelas de tons mais esverdeados dizem respeito à cobertura vegetal densa presente no município em estudado.
Essa flora se manifesta com vestígios de florestas, por meio de matas, Áreas de Preservação Permanente (de nascentes e topos de morro) e parques públicos urbanos em sua maioria, determinam a presença da vegetação em Garanhuns-PE.
Aqueles tons em amarelo correspondem às áreas de cultivo periódico, ou seja, feijão, milho, batata doce, mandioca e plantação de verduras como cenoura, cebola, tomate, alface, beterraba, cover, coentro, essas ultimas frequentemente as margens dos rios e riachos, produzindo assim produtos constituintes da base agrícola municipal, possuem uma resposta menor em comparação a mata.
Na época pós-colheita das plantações o solo tende a estar exposto, em decorrência disso as margens dos cursos d’água ficam mais susceptíveis as interferências antrópicas, devido à falta da vegetação de proteção, percebe-se sua fragilidade a partir do transporte de sedimentos erodidos, seja desencadeado pela ação dos ventos ou escoamento superficial provocado pela irrigação de alguma atividade agrícola próxima.
E do vermelho, próximo do alaranjado, concerne a solo exposto na parte norte do município, um pouco a baixo, onde estão indicadas as nascentes urbanas dentre as principais que Garanhuns possui, se localizam no sítio urbano do município. Destacando ainda que alguns tons vermelhos sob em três pontos dos cursos de água, se refere à concentração de água e apresenta tal resposta espectral no raster do NDVI.
Em relação à temperatura pode ser observada facilmente pela Figura 2, a variação que se coloca entre a mínima 23 ºC, locais em que possuem a presença da vegetação, e máxima de 40 ºC, área de solo exposto.
Segundo nos aponta Pavão; et al. (2015), a diferente ocupação do solo provoca interferências quanto as variáveis de temperatura, no qual em áreas de domínio florestal apresentaram as menores taxas TS observadas.
A área urbana, da parte central e dos bairros, expõe quantias entorno dos 29ºC a 36ºC, os locais que possui focos de temperatura abaixo 29ºC é por conta de nascentes ali encontradas, pois essas ainda possui algum tipo de vegetação de proteção.
Pavão; et al. (2015) detectou as maiores temperaturas registradas em locais de representação de “campos” e quaisquer alteração do espaço, estando correlacionada a baixa quantia da presença de vegetação.
670 Em conformidade com o resultado do estudo de Pavão; et al. (2015) quando trata da importância desempenhada pela vegetação, Coelho (2013) e Coelho e Correa (2013) destacam a influência e o papel exercido pela cobertura vegetal como fator de amenização da temperatura, apontando dentre os locais onde chegou a tal consideração é representado por parque estadual.
Na área estudada, a nascente do Pau Pombo se encontra localizada no Parque Ruber Van Der Linden de responsabilidade da administração municipal, com resquício de vegetação arbórea do bioma Mata Atlântica.
A cobertura vegetal assume a responsabilidade de camada protetora natural dos rios e nascentes, aos diferentes impactos ocasionados ao ambiente, principalmente a área urbana na qual o homem imprimiu suas intensões transformando de modo significativo à paisagem.
Demonstra que sem essa, a temperatura tem certa elevação e assim podendo contribuir, quando próximas às riquezas hídricas (nascentes, rios e lagos), com o aumento da porcentagem de evaporação da água e da intensificação de sua fragilidade pela ação humana.
Evidenciando então, a importância da conservação ou emprego da vegetação como alternativa a proporcionar temperaturas mais amenas, Coelho (2013) sugere de planejamento que vise a (re)arborização da áreas urbanas, como medida para fazer com que a temperatura diminua a nível ameno.
Diagnosticando-se que as maiores concentrações de vegetação, na área urbana, obtidas através do NDVI estão próximas as nascentes ou aos cursos d’água. E são esses pontos onde as temperaturas mais amenas foram constatadas no mapeamento da temperatura da superfície no tocante ao perímetro urbano.
4 – Considerações Finais
A cidade seja de pequeno ou médio porte, como representação do intenso grau de alteração da paisagem pela ação antrópica, tem como locais de refúgio vegetal e temperaturas amenas, se comprado à área urbana composta por casas, edifícios, asfalto e outros, em parques, praças, área de preservação permanente e matas ciliares.
Através do sensoriamento remoto e possibilidades de aplicação em estudos, facilita a realização de pesquisas, nesse caso, sobre a vegetação e temperatura para que analises entre esses dois aspectos sirva de suporte a compreensão da interação praticada no espaço geográfico.
671 Destacando ainda, a experiência do pesquisador quanto à escolha temporal das imagens para representar uma leitura da paisagem naquele momento e a dinâmica espacial com certo movimento inerente. Tal fato aqui foi identificado quando o dado obtido faz referencia ao mês de novembro, final da primavera e início de verão, época de acentuada incidência solar sobre a faixa tropical, provocando maior absorção da radiação pelos diferentes corpos que constituem superfície terrestre.
A partir dos resultados obtidos, pode ser sugestivo a realização de planejamento ambiental visando implementar áreas verdes no interior da área urbana, como alternativa a amenização da temperatura, e reforçar a aplicação e fiscalização da legislação ambiental frente a determinação de APPs no município.
5 – Referências
COELHO, André Luiz Nascentes. Distribuição das Classes de Temperatura de Superfície a Partir da Faixa do Infravermelho Termal do Sensor TM/Landsat-5 no Município de Vitória (ES). In: XVI Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, 2105. Anais eletrônicos... Foz do Iguaçu, PR, Brasil, 13 a 18 de abril de 2013. p. 0826- 0833.
COELHO, André Luiz Nascentes; CORREA, Wesley de Souza Campos. Temperatura de Superfície Celsius do sensor TIRS/LANDSAT 8: metodologia e aplicações. Revista Geográfica Acadêmica (Online), v.7, n.1, 2013. Disponível em: http://revista.ufrr.br/index.php/rga/article/view/2996/1733.
Plantas e Animais. DREW, David. In: DREW, David. Processos interativos homem-meio ambiente. 3 ed. São Paulo: DIFEL, 1986.
GOMES, Hermanilton de Azevedo; et al. Garanhuns- SC.24-X-B-VI, escala 1:100.000: nota explicativa. Pernambuco/Alagoas: UFPE /CPRM, 2007.
LIU, William Tse Horng. Estimativa de temperatura da superfície terrestre. In: LIU, William Tse Horng. Aplicações de Sensoriamento Remoto. Campo Grande: Ed. UNIDERP, 2006. MASCARENHAS, João de Castro; et al. (Org.). Projeto cadastro de fontes de abastecimento por água subterrânea. Diagnóstico do município de Garanhuns, estado de Pernambuco. Recife: CPRM/PRODEEM, 2005.
NOVO, Evlyn Márcia Leão de Moura. Exemplos de Aplicações. In: NOVO, Evlyn Márcia Leão de Moura. Sensoriamento Remoto: princípios e aplicações. 4. ed. São Paulo: Blucher, 2010.
PAVÃO, Vagner Marques; et al. Aplicação do sensoriamento remoto na determinação da temperatura da superfície em diferentes tipos de cobertura no município de Humaitá – AM. In: XVII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, 2015. Anais eletrônicos... João Pessoa-PB, Brasil, 25 a 29 de abril de 2015. p. 3013- 3020.
672 PONZONI, Flávio Jorge; SHIMABUKURO, Yosio Edemir. Sensoriamento remoto no estudo da vegetação. São José dos Campos, SP: A. Silva Vieira Ed., 2009.
SOARES, Antonio Benevides. Análise da problemática socioambiental de nascentes urbanas no município de Garanhuns-PE. Dissertação (Mestrado em Geografia), Universidade Federal do rio Grande do Horte: Natal, 2015.
USGS. Usando o USGS Landsat 8 Produto. Disponível em: http://landsat.usgs.gov/Landsat8_Using_Product.php. Acesso em: 23 mar. 2016.
