A Nova Dinâmica do Desflorestamento em Mato Grosso: Implicações para os

Processos do Ecossistema Douglas Morton, Yosio Shimabukuro, Ruth DeFries, Fernando Del Bon Espiríto-Santo,

Egidio Arai, Liana Anderson

Questões sobre as transições

Tamanho: O tamanho de transição dependede tipo de mudança?

Temporalidade: Como variável é o periodo de desmatamento? Depende de resultado, tamanho, ou ano?

Tipo/resultado: Qual é a proporção das trasformações primarias e secundarias que estão acontecendo no Mato Grosso?

Métodos• MODIS

– As séries temporais– Dados diarios (MOD-09) e compostos (MOD13)– Reflectância vermelha, NDVI, e EVI

• Alta Resolução– ASTER– Landsat TM– CBERS2

• Validação no campo

250m

15m

Transições principais

Secondarias

Iniciais

0% soil fraction

100% soil fraction

0%

100%

0%

100%

w 56º51’21’’s 10º43’37’’

s 10º43’37’’w 55º39’42’’

N

Scale

0 20km

ETM ETM

(a)

(b) (c)

MOD09 MOD09 (d) (e)

MOD13 (f) (g)

MOD13 MOD13 (h)

INPE Deforestation data

Scale

0 1,5km

0% soil fraction

100% soil fraction

0%

100%

0%

100%

w 56º51’21’’s 10º43’37’’

s 10º43’37’’w 55º39’42’’

w 56º51’21’’s 10º43’37’’

s 10º43’37’’w 55º39’42’’

N

Scale

0 20km

Scale

0 20km

ETM ETM

(a)

(b) (c)

MOD09 MOD09 (d) (e)

MOD13 (f) (g)

MOD13 MOD13 (h)

INPE Deforestation data

Scale

0 1,5km

Scale

0 1,5km

Anderson et al., no prelo, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing

A fraçao solo mostra novo desmatamento em

ETM+, MOD09 diaria,e MOD13 16-dia compostos:

(Morton et al., 2005, Earth Interactions)

Mapeamento de desmatamento:A comparição dos métodos na escala regional

Morton et al., 2005, Earth Interactions

Desmatamento Anual 2001-2004

Classificando a cobertura da terra usando curvas fenolôgicas do sensor MODIS

2 0 0 0 - 2 0 0 3 T i m e S e r i e s , Q u a l i t y f l a g a d j u s t e d

0

1 0 0 0

2 0 0 0

3 0 0 0

4 0 0 0

5 0 0 0

6 0 0 0

7 0 0 0

8 0 0 0

9 0 0 0

1 0 0 0 0

B1

B4

B7

B10

B13

B16

B19

B22

B25

B28

B31

B34

B37

B40

B43

B46

B49

B52

B55

B58

B61

B64

B67

B70

B73

B76

B79

B82

1 6 - d a y P e r i o d s ( 2 0 0 0 - 1 2 9 t o 2 0 0 3 - 3 5 2 )

ND

VI x 1

0,0

00

2 0 0 3 C o n v e r s i o nA g r i c u l t u r eF o r e s tP a s t u r e

0

1 0 0 0

2 0 0 0

3 0 0 0

4 0 0 0

5 0 0 0

6 0 0 0

7 0 0 0

8 0 0 0

9 0 0 0

1 0 0 0 0

B1

B4

B7

B10

B13

B16

B19

B22

B25

B28

B31

B34

B37

B40

B43

B46

B49

B52

B55

B58

B61

B64

B67

B70

B73

B76

B79

B82

2 0 0 0 - 2 0 0 3 T i m e S e r i e s , Q u a l i t y f l a g a d j u s t e d

0

1 0 0 0

2 0 0 0

3 0 0 0

4 0 0 0

5 0 0 0

6 0 0 0

7 0 0 0

8 0 0 0

9 0 0 0

1 0 0 0 0

B1

B4

B7

B10

B13

B16

B19

B22

B25

B28

B31

B34

B37

B40

B43

B46

B49

B52

B55

B58

B61

B64

B67

B70

B73

B76

B79

B82

1 6 - d a y P e r i o d s ( 2 0 0 0 - 1 2 9 t o 2 0 0 3 - 3 5 2 )

ND

VI x 1

0,0

00

2 0 0 3 C o n v e r s i o nA g r i c u l t u r eF o r e s tP a s t u r e

0

1 0 0 0

2 0 0 0

3 0 0 0

4 0 0 0

5 0 0 0

6 0 0 0

7 0 0 0

8 0 0 0

9 0 0 0

1 0 0 0 0

B1

B4

B7

B10

B13

B16

B19

B22

B25

B28

B31

B34

B37

B40

B43

B46

B49

B52

B55

B58

B61

B64

B67

B70

B73

B76

B79

B82

Confusão durante a época chuvosa

Confusão durante a época seca

Classes são separável com NDVI

Minimo

Maximo

Amplitude

Harmônicos e Métricos das séries temporais

Árvore de decisão divide os dados de treinamento baseado nos métricos de fenolôgia.

Acuracia total: 85%

Classificação 2003-2004

Area plantada em soja, 2000 Producao Agricola Municipal (IBGE)

Temporalidade de novo desmatamento

Análise de séries temporais NDVI pelos pixels de desmatamento

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

ND

VI (x

10,0

00)

Wet Season‘03 Dry ‘04 Dry

Sinal inicial

Campo 2005: Mato Grosso

Desmatada entre 033-071

Desmatada entre a imagem TM (julho 2004) e do MODIS 033-2005

Corte seletivo, parece como desmatamento ate vermos no campo.

Os tres exemplos no MODIS

Resultados

 Deforestation Clusters Detected in Mato Grosso 2001-2004

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

2 to 5 6 to 10 10 to 20 20 to 50 >50 Total

MODIS 250 m Pixels

Num

ber o

f Clu

ster

s

200220032004

Aumenta 2x 2002-2004

A Dinâmica de Desflorestamento:Mais eventos de desmatamento no Mato Grosso durante 2004 do que 2003, duas vezes mais areas grandes (>10 pixels) do que durante 2002.

(Morton et al., 2005, Earth Interactions)

Timing of MODIS-based Deforestation Detections

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

End 2003 Dry Early Wet (Nov-Jan) Late Wet (Jan-Apr) Dry (Apr +)

Poly

gons 2002

20032004

Temporalidade de desmatamento:• Os periodos criticais pelo monitoriamento de desmatamento no Mato Grosso são os ultimas semanas da época seca e durante a época chuvosa•2003 e 2004 tem mais eventos durante a época chuvosa do que 2002

42% 17%41%

Temporalidade 2:• A época chuvosa e mais importante pela deteção das mudanças muito grandes.• O tempo de desmatamento pode ser diferente dependo do tipo da floresta (e.g. mais cedo na mata transicional). As padrões não são tão claras.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Small (<5) Medium (5-9) large (10+)

Clearing Size (MODIS 250m Pixels)

Timing of 2004 Deforestation by Clearing Size

Dry (Apr +)Late Wet (Jan-Apr)Early Wet (Nov-Jan)End 2003 Dry

2004 Classification vs. 2003 Census

y = 0.6803x + 8431.9R2 = 0.8824, p<0.0001

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000

2003 IBGE Census (ha)

2004

Cro

plan

d (h

a)

2001 Classification vs. 2001 Census

y = 0.6831x + 661.52R2 = 0.937, p<0.0001

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

0 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000 600,000

2001 IBGE Census (ha)

TREE

est

imat

e 20

00-2

001

(ha)

Tipo de cobertura convertida para cultivo de graos

Area convertida (ha) % de area

Tamanho medio de

desmatamento(ha)

Forest and cerradão 467000 29 23

Cerrado 577000 35 17

Pasture and campo limpo 593000 36 22

Total 1637000   45

A nova dinâmica 2000-2004• Mais areas derrubadas• Aumento do tamanho delas• Cortando mais cedo, ou durante a

época chuvosa• Mais trainsições diretamente para

agricultura mecanizada (o cultivo de grãos).

Implicações para os Processos do Ecossistema

• Conservação• Hydrologia/erosão• Fluxos de Carbono• Clima

Perimeter:Area ratio vs. increase in cropland

y = 0.1358 LOG(x) - 0.3289R2 = 0.2376, p<0.0001

-60.00%

-40.00%

-20.00%

0.00%

20.00%

40.00%

60.00%

80.00%

1 10 100 1000 10000 100000

Increase in cropland 2000-2004 (ha)

% P

A di

ffere

nce

2000 2004

Realimentação do clima: SIB2

Figures from J. Pongratz

Realimentação do clima: SIB2

Figures from J. Pongratz

Transição: Floresta para derrubada

Componentes da nova dinâmica do desflorestamento

• Mudança no uso do fogo• Aumento do tamanho das areas

derrubadas• Fragmentação da floresta• Mudanças nas realimentações do clima• Aumento do uso de agro-toxins, erosão de

solo.• Essas mudanças são evidentes nos dados

do sensor MODIS

Questões?

morton@geog.umd.edu