Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18009-18021 apr. 2020. ISSN 2525-8761
A utilização de sensoriamento remoto para visualização de possíveis áreas
desertificadas nos municípios de Cajazeiras e Coremas, PB
Use of remote sensing to view possible desertified areas in the
municipalities of Cajazeiras and Coremas, PB
DOI:10.34117/bjdv6n4-101
Recebimento dos originais:25/03/2020 Aceitação para publicação:07/04/2020
José Diogenes Alves Pereira
Graduando em Engenharia Ambiental na Universidade Federal de Campina Grande Instituição: Universidade Federal de Campina Grande
Endereço: Rua Jairo Vieira Feitosa, Nº 1770, Bairro dos Pereiros, Pombal - PB, Brasil E-mail: diogenes_753@hotmail.com
Andréa Karla Gouveia Cavalcanti
Mestre em Engenharia Urbana e Ambiental pela Universidade Federal da Paraíba Instituição: Universidade Federal de Campina Grande
Endereço: Rua Jairo Vieira Feitosa, Nº 1770, Bairro dos Pereiros, Pombal - PB, Brasil E-mail: andreakgcavalcanti@gmail.com
André Lucena Pires
Mestre em Engenharia Civil e Ambiental pela Universidade Federal da Paraíba Instituição: Geoimagem
Endereço: Avenida Epitácio Pessoa, Nº 4595, Tambaú, João Pessoa - PB, Brasil E-mail: deco86@gmail.com
Olávio Rocha Neto
Mestrando em Ciência e Tecnologia Ambiental pela Universidade Estadual da Paraíba Instituição: Universidade Estadual da Paraíba
Endereço: Rua Juvêncio Arruda, S/N, Bairro Bodocongó, Campina Grande - PB, Brasil E-mail: olavorochaneto12@gmail.com
José Valderisso Alfredo de Carvalho
Graduando em Engenharia Civil na Universidade Federal de Campina Grande Instituição: Universidade Federal de Campina Grande
Endereço: Rua Jairo Vieira Feitosa, Nº 1770, Bairro dos Pereiros, Pombal - PB, Brasil E-mail: valderissoalfredo@gmail.com
Leônidas Canuto dos Santos
Graduando em Agronomia na Universidade Federal de Campina Grande Instituição: Universidade Federal de Campina Grande
Endereço: Rua Jairo Vieira Feitosa, Nº 1770, Bairro dos Pereiros, Pombal - PB, Brasil E-mail: canuto.100@hotmail.com
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Micaela Silva Coelho
Graduanda em Agronomia na Universidade Federal de Campina Grande Instituição: Universidade Federal de Campina Grande
Endereço: Rua Jairo Vieira Feitosa, Nº 1770, Bairro dos Pereiros, Pombal - PB, Brasil E-mail: micaela.agro@hotmail.com
Pedro Francisco do Nascimento Sousa
Graduando em Agronomia na Universidade Federal de Campina Grande Instituição: Universidade Federal de Campina Grande
Endereço: Rua Jairo Vieira Feitosa, Nº 1770, Bairro dos Pereiros, Pombal - PB, Brasil E-mail: franciscopedroagro@gmail.com
RESUMO
O objetivo principal deste estudo foi avaliar as condições de vegetação e temperatura da superfície terrestre de Cajazeiras e Coremas para a identificação de possíveis áreas em processo de desertificação utilizando sensoriamento remoto e software livre Qgis Versão 3.4.15. Foi constatado que Cajazeiras foi a cidade que apresentou uma maior quantidade de áreas propícias a desertificação e que nos dois municípios possivelmente atividades ligadas endemicamente a aquelas localidades estejam causando degradações capazes de desertifica-las. De todo modo a metodologia utilizada foi satisfatória para visualização focos de desertificação.
Palavras – chave: Desertificação, vegetação e Temperatura da Superfície Terrestre ABSTRACT
The main objective of this study was to evaluate the vegetation conditions and land surface temperature of Cajazeiras and Coremas to identify possible areas in the process of desertification using remote sensing and free software Qgis Version 3.4.15. It was found that Cajazeiras was the city that presented the greatest number of areas conducive to desertification and that in both cities activities possibly endemically linked to those locations are causing degradations capable of desertifying them. In any case, the methodology used was satisfactory for visualizing foci of desertification.
Key-words: Desertification, vegetation and land surface temperature.
1 INTRODUÇÃO
As mudanças climáticas, como constante modificadoras do clima no mundo atual, afetam a vida de um grande número de pessoas. Suas implicações estão atreladas a prejuízos econômicos, materiais e humanas. A localização e classificação de áreas onde ocorrem eventos extremos associados as mudanças climáticas tornou-se prioritária, uma vez que as populações nativas dessas localidades precisam de um suporte para elaboração de políticas de adaptação e convivência com desastres naturais (Santos, 2017).
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18009-18021 apr. 2020. ISSN 2525-8761 No Brasil, o fenômeno da seca, que ocorre no semiárido nordestino, é considerado um evento extremo relacionado a fatores climáticos. O semiárido possui área de 1,03 milhão de km² e ocupa parte dos estados de: Alagoas, Bahia, Ceará, Maranhão, Paraíba, Pernambuco, Piauí, Rio Grande do Norte, Sergipe e parte do norte do estado de Minas Gerais, englobando 1.262 municípios, conforme Resoluções do Conselho Deliberativo da SUDENE de nº 107, de 27/07/2017 e de nº 115, de 23/11/2017. Possui uma população de cerca de 28 milhões de habitantes (IBGE, 2010), sendo portanto considerada a região semiárida mais populosa do planeta.
As principais atividades econômicas do semiárido também são responsáveis pela degradação do território pela falta, na maioria das vezes, de técnicas sustentáveis. A agricultura, pecuária (desfavorecida com períodos de secas frequentes), extração de madeira das matas para produção de lenha para olarias e uso domésticos, ocasionando desmatamento desordenado, mineração, pecuária extensiva com manejo inadequado do solo, causando assim, a impermebialização do solo oriundo do sobrepastoreio, podem levar ao processo de desertificação de muitas áreas desta região (Santos, 2014).
A semiaridez do nordeste decorre do fenômeno climático ENOS (El Niño Oscilação Sul), referindo-se às situações nas quais o oceano Pacífico Equatorial está mais quente (El Niño), ou mais frio (La Niña), do que a média normal histórica. A mudança na temperatura do oceano Pacífico Equatorial acarreta efeitos globais na temperatura e precipitação. Assim, um suposto ano em que ocorra o El Niño é caracterizado por seca no semiárido e um ano que ocorra La Niña é caracterizado por chuvas acima da média na região. Dessa forma, o ENOS pode contribuir para aumentar ou diminuir a vulnerabilidade do semiárido e de sua população. Segundo a classificação de Köppen, o clima dessa região é do tipo BSh (semiárido quente), tipificado por má distribuição de chuvas concentradas entre os meses de dezembro a março, temperatura e pluviosidade médias superior a 25ºC e inferior a 800 mm/ano, respectivamente (SILVA et al., 2015).
Dessa forma, mediante as condições climáticas acima referendadas, a vegetação é composta pelas espécies do bioma caatinga, principalmente por caducifólias espinhosas (FRANCISCO et al., 2015, SILVA et al., 2008).
A substituição da vegetação por zonas impermeáveis, muito comum nas zonas urbanas e rurais, contribui para redução da evapotranspiração e aumento da absorção de calor na superfície, afetando a Temperatura de Superfície do Terreno (TST). A ocupação do solo é,
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18009-18021 apr. 2020. ISSN 2525-8761 portanto, fator extremamente relevante na determinação dos estados climáticos internos de pequenas áreas (CUNHA; ALVALÁ; OLIVEIRA, 2013).
Outros aspectos que podem influenciar a TST é o sobrepastoreio de animais oriundo de criações de bovinos, caprinos e ovinos, nas zonas rurais, causando a compactação e impermeabilização do solo, o desmatamento, devido a retirada de madeira das matas para produção de lenha e expansão agrícola, dentre outros (NASCIMENTO et al. 2018).
Os sensores hoje disponíveis apresentam características que fazem com que a utilização de dados obtidos através de satélites possibilite a geração de índices de vegetação, como o Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), o qual pode determinar a umidade relativa da superfície terrestre (NUNES; ROIG, 2015; BEZERRA; MORAES; SOARES, 2018), além de fazer o diagnóstico detalhado da biomassa fotossinteticamente ativa e corrigir os efeitos de sombras oriundas da elevação topográfica sobre a imagem.
Já a determinação da TST é possível devido a emissão de fluxo radiante dos objetos, que pode ser registrado usando detectores de infravermelho acoplados nas plataformas orbitais. São obtidos dados que permitem a realização de estudos nos centros urbanos e zonas rurais, principalmente quanto ao conforto térmico dos cidadãos (BEZERRA; MORAES; SOARES, 2018).
Estudos de comparação entre os índices de NDVI e TST demonstram correlação. Costa et al (2001) utilizaram o NDVI para um mapeamento de áreas de fitomassa arbustiva –arbórea da Caatinga de uma área piloto do núcleo de desertificação do Seridó, para favorecer tanto o zoneamento da desertificação local quanto programas de manejo florestal. Almeida et al. (2015) evidenciaram em estudo que a maior presença de vegetação contribui para a diminuição da temperatura de superfície. Freire e Santos (2015), realizaram análise da relação entre o NDVI e as precipitações no sertão e outras mesorregiões paraibanas, observando defasagens entre esses índices. Já Costa (2019) utilizou NDVI, Uso e ocupação do solo e TST para avaliar as mudanças da cobertura vegetal para identificação de áreas degradadas em um espaço temporal de 1985 a 2015 para subsidiar a gestão ambiental quanto a desertificação de áreas.
Nessa perspectiva, o presente estudo tem como objetivo utilizar sensoriamento remoto para avaliar as condições de vegetação e temperatura da superfície terrestre dos municípios de Cajazeiras e Coremas para a identificação de possíveis áreas em processo de desertificação.
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2 METODOLOGIA
O presente estudo analisou informações espaciais dos municípios de Cajazeiras e Coremas, localizados no sertão do estado da Paraíba com populações estimadas respectivamente em 61.993 e 15.445 habitantes no ano de 2019 segundo o IBGE. Foram utilizados dados do IBGE (2015) e o software livre Qgis (versão 3.4.15), para o processamento dos dados e geração de um mapa de localização das áreas dos municípios expressos na figura 1 abaixo.
Figura 1. Mapa de Localização dos Municípios de Cajazeiras e Coremas na Paraíba.
Fonte: Elaborado pelos autores com dados fornecidos pelo IBGE (2015).
No intuito de verificar a relação entre o uso do solo e as variações na TST, uma imagem do satélite LandSat 8, do dia 16 de novembro de 2019, no horário de 12h41min46s foi classificada para os municípios de Cajazeiras e Coremas com o auxílio do complemento Semi-automatic Classification Plugin - SCP, instalado no Qgis. As classes utilizadas foram as seguintes:
Vegetação
Área Urbana Solo Exposto Corpos Hídricos
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18009-18021 apr. 2020. ISSN 2525-8761 Em seguida foi efetuado o cálculo do NDVI. Seu algoritmo envolve a diferença e a soma entre as bandas do vermelho e do infravermelho próximo, variando em uma escala de -1 a +-1, na qual valores positivos próximos a -1 correspondem a áreas de densa cobertura vegetal, os valores próximos a zero implicam pouca cobertura vegetal e os valores negativos próximos a -1, são respectivos a corpos hídricos (GUILHERME et al., 2016; SILVA JÚNIOR; FIGUEREDO NETO, 2017).
Foram utilizadas as bandas 4 (Infravermelho próximo) e a 5 (vermelho) do sensor OLI do Landsat 8, onde o infravermelho próximo possui comprimento de onda de (0,75 – 0,90 um) e o vermelho (0,63 – 0,70 um), calculado pela equação 1 presente no estudo de Almeida (2015).
𝑁𝐷𝑉𝐼 =(𝐵𝑎𝑛𝑑𝑎 4 − 𝐵𝑎𝑛𝑑𝑎 5) (𝐵𝑎𝑛𝑑𝑎 4 + 𝐵𝑎𝑛𝑑𝑎5)
Posteriormente foi calculada a temperatura da superfície terrestre para os municípios, utilizando como base a banda termal, que corresponde ao comprimento de onda na faixa de 10,6 a 11,19 um, detendo uma resolução espacial de 30 metros. O tratamento inicial para a obtenção da temperatura da superfície terrestre ocorreu pela utilização das variáveis Lλ que refere-se a radiância espectral do sensor de abertura (Watts/(m².sr.um)), ML como sendo o fator multiplicativo que redimensiona a banda termal (3.3420e-04), AL é o fator de redimensionamento aditivo específico da banda 10 (0.1) e Qcal que é o valor quantizado calibrado pelo pixel em DN que se iguala a banda 10, estas por sua vez foram substituídas na equação 1: λ
𝐿λ = 𝑀𝐿 ∗ 𝑄𝑐𝑎𝑙 + 𝐴𝐿
Os valores acimas foram transformados em radiância (Lλ) que foram substituídos na equação de número 2, que detém como variáveis T como sendo a temperatura efetiva em graus Kelvin. K2 é a constante de calibração 2 (1.321.08K), K1 é a constante de calibração 1 (774.89K) e Lλ que é a radiância espectral (Watts/(m².sr.um)), a operação das mesmas, resultou na temperatura da superfície terrestre (COELHO, 2013).
𝑇𝑏 = 𝐾2
ln (𝐾1
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18009-18021 apr. 2020. ISSN 2525-8761 Todos os mapas gerados de Uso e Ocupação do Solo, NDVI e TST foram unidos, contendo os municípios, formando assim duas imagens que demonstram a realidade espacial das referidas áreas de estudo. Foram gerados também quatro gráficos em duas figuras que representam as áreas estimadas em quilômetros quadrados referentes ao uso e ocupação do solo dos municípios, bem como as áreas estimadas referentes a presença de determinadas temperaturas em quilômetros quadrados. Por fim, são analisados os resultados dos índices produzidos afim de identificar áreas em um possível processo de desertificação.
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
O uso e ocupação do solo em Cajazeiras aponta para singularidades como pouca presença de recursos hídricos e uma vasta presença de áreas vegetadas dentro de seus limites territoriais, com sua zona urbana situada próxima ao centro do município e significativa parcela de solo exposto. Segue abaixo na figura 2, a disposição dessas áreas bem como a condição do NDVI e TST.
Figura 2. Mapas de Uso e Ocupação do Solo, NDVI e TST do município de Cajazeiras.
Fonte: Elaborado pelos autores com dados fornecidos pelo IBGE (2015) e USGS (2019).
O NDVI aponta que as áreas mais vegetadas se encontram próximas aos corpos hídricos presentes no município com valores maiores a 0,87 e que as demais áreas dentro do
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18009-18021 apr. 2020. ISSN 2525-8761 município se encontram com valores abaixo dessa classificação (0,87), confirmando a baixa disponibilidade de água nesses locais, tendo em vista que o ano de 2019 foi considerado como sendo de escassez hídrica.
Na comparação entre os mapas de uso e ocupação do solo com o TST, constata-se que a maioria das zonas de solo exposto são as que detém as maiores temperaturas da superfície terrestre, fato que interfere no resultado final do mapa de TST que apresentou temperaturas superiores a 47,5ºC, de acordo com a Figura 02.
Já no Gráfico 01, tem-se de forma quantitativa o valor das áreas ocupadas em cada classe do uso do solo relacionadas com a TST. A maior ocupação do solo em Cajazeiras é de vegetação detendo 58,12% em relação a todo município, que também detém 39,77% de áreas com solo exposto.
Gráfico 1. Áreas Estimadas de Uso e Ocupação e de Faixas de Temperaturas em Cajazeiras.
Fonte: Elaborado pelos autores com dados fornecidos pelo IBGE (2015) e USGS (2019).
As áreas vegetadas são atenuadoras de temperaturas elevadas e as zonas de solo exposto acentuam temperaturas em determinadas localidades. Como observado no gráfico a direita 63,65% das áreas do município detinham temperaturas superiores a 42ºC e que não se tinham áreas com temperaturas inferiores a 27ºC possivelmente devido ao horário da captura da imagem de satélite.
Em relação a análise do município de Coremas, o mesmo possui o complexo Coremas-Mãe D’Água, como observado na figura 3. No uso e ocupação de solo é observado a presença de áreas vegetadas e de solo exposto, estando a mancha urbana da cidade próxima ao açude, dentro da análise da vegetação observando o NDVI é perceptível como a vegetação acompanha a presença de recursos hídricos, onde o NDVI com uma maior presença na faixa de 0.868, acompanha ramificações dos açudes bem como o Rio Piancó Piranhas-Açu.
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Figura 3. Mapas de Uso e Ocupação do Solo, NDVI e TST do município de Coremas Paraíba. Fonte: Elaborado pelos autores com dados fornecidos pelo IBGE (2015) e USGS (2019).
Observando o mapa de TST, as zonas que possuem os registros de temperaturas mais baixas são as dos mananciais, obtendo-se temperaturas estimadas em 26,9ºC. E temperaturas superiores a 47ºC encontram-se nas áreas de solo exposto. Nesse contexto segue abaixo o gráfico 2 que expressa as áreas estimadas de uso e ocupação do solo e de faixas de temperaturas que Coremas possui.
Gráfico 2. Áreas Estimadas de Uso e Ocupação e de Faixas de Temperaturas em Coremas.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18009-18021 apr. 2020. ISSN 2525-8761 Em Coremas mais de 50% de sua área é vegetada e cerca de 40% se encontram com solo exposto. As temperaturas mais elevadas registradas na superfície localizam-se nas áreas de solo exposto, a qual mesmo que ás áreas vegetadas sejam superiores, por estarem em período de estiagens, as vegetações não se encontram na sua melhor condição de atenuação de temperaturas, na forma que o gráfico a direita expressa que mais de 50% das áreas possuem temperaturas superiores a 42ºC onde mesmo a presença de grandes mananciais e de áreas vegetadas não se teve condições favoráveis a queda das temperaturas na maioria das áreas.
Dentre essas condições é perceptível que Cajazeiras e Coremas possuem pontos em comum bem como pontos distintos dentro as avaliações referidas. Primeiramente Cajazeiras possui 63,65% de suas áreas com temperaturas superiores a 42ºC e Coremas possuiu 50,19% de suas áreas com temperaturas superiores a 42ºC, possivelmente os mananciais de Curema-Mãe D’Água implicaram no fato de Coremas deter menores áreas com essas elevadas temperaturas agindo como atenuadores de temperaturas superficiais, já quanto as vegetações foi observado que Cajazeiras possui 58,12% de sua área vegetada e Coremas possui 55,04% e solo exposto de 39,77 % e 40,31% respectivamente foram aproximadas.
Considerou-se como área possivelmente propícia a desertificação áreas de solo exposto com temperaturas elevadas e valores negativos de NDVI que, por sua vez, apontam ausência de vegetação. Dessa forma, a partir da comparação de todos os mapas gerados é possível identificar que as áreas propícias em Cajazeiras estão distribuídas de maneira não uniforme por todo o limite municipal não sendo possível identificar um padrão espacial. Da mesma maneira, foi observado que o Município de Coremas possui menos áreas propíciais a desertificação, fato que pode ser explicado pela presença significativa de corpos hídricos em seu limite.
4 CONCLUSÃO
Pode-se observar que a metodologia foi eficaz no cumprimento do objetivo pretendido o qual evidenciou que Cajazeiras foi a cidade que apresentou mais áreas propícias a desertificação. Porém ambos os municípios detém possíveis áreas desertificadas ou em processo de desertificação o que sugestiona que atividades realizadas nestas localidades podem estar interferindo diretamente na formação desses focos. Em locais de solo não vegetado se teve as maiores temperaturas registradas da superfície terrestre, o que aponta que as áreas propícias a serem desertificadas detiveram essas temperaturas elevadas. De modo
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.18009-18021 apr. 2020. ISSN 2525-8761 geral o Uso e Ocupação do solo, NDVI e TST demonstram relativamente bem os pontos propícios pretensão do estudo.
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