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2ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/20072ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/2007 11

Joecila Santos da Silva

Orientadores: Otto Corrêa Rotunno Filho (COPPE-UFRJ) Stéphane Calmant (LEGOS-UPS)

Frédérique Seyler (LMTG-UPS)

COFECUB

Monitoramento da dinâmica das zonas úmidas na bacia do Rio Negro (Brasil)

Co-tutela Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ

Université Paul Sabatier - UPS


Sumário

• Introdução

• Área de Estudo

• Metodologia

• Resultados

• Conclusões e Continuidade da Pesquisa


Zonas Úmidas : Um papel importante

GeomorfologiaHidrologia

BiogeoquímicaUso e ocupação

do solo

Ciclo hidrológico

dinâmicado clima

Homem:• vida• atividades

variabilidade climática

pressãoantrópica


Estrutura hidrológicaClasses elementares uniformes de cada imagem (água, água +

vegetação, solos)

Exploração das medidas altimétricas

Estrutura espaço-temporal

Conjunto de variação das classes elementares

Quantificação o mais precisa possível das séries temporais de altura de água para o

conjunto da zona de inundação

Exploração das informações de sensoriamento remoto

MODELO DE RELAÇÃO SUPERFÍCIE/ALTURA DE ÁGUA

BASE DE DADOS

DADOS ALTIMÉTRICOSENVISAT + T/P + ERS 1 e 2

+ GFO

IMAGENSJERS-1 + MODIS

DADOS COMPLEMENTARES

FluviometriaPluviometria

Rede de drenagemSolos

VegetaçãoGravimetria

Solução de um sistema que seja o mais coerente com a variação de volume de água

na zona inundada

VALIDAÇÃOJERS-1SRTM

Metodologia


As missões da altimetria espacial utilizadas

1970 1975 1980 1985 19951990 2000

Skylab

GEOSAT

TOPEX/POSEIDON

GEOS-3

JASON-1

GFO

1970 1975 1980 1985 19951990 2000

ERS-1ERS-2

ENVISAT

Seasat

2005


Seleção dos dados

Ferramenta para gestão das medidas altimétricas•Acompanha a variação espaço-temporal

•Imagem georeferenciada e medidas altimétricas•Seleção tri-dimensional•Espaço superfície-profundidade

•Seleção mais refinada das medidas altimétricas

Traço 564 ENVISAT Rio Negro próximo à Manaus


RESU

LTADOS

Criação das estações virtuais com GRASS GIS 6.1


Validação das alturasde água altimétricas

MissãoENVISAT

Stação Virtual G536B147JSLongitude: 292.688000Latitude: 0.370941Rio Negro São Felipe

Rio NegroSão Felipe

satélite NESW

RESU

LTADOS

y = 0.9849x + 63.757R2 = 0.9925

6 6 . 00

6 8 . 00

70.00

72 .00

74 .00

76 .00

78 .00

2 . 00 4. 00 6 . 00 8 . 00 10. 00 1 2 .00 14 . 00

Nível in situ (m)

Alt

ura

alti

mét

rica

(m)

Correlação satisfatória

a = 0,98 m/m R2=99,25%

Nivelamento da estação in situ


Estação virtualSérie temporal altimétrica

MissãoENVISAT

Stação Virtual G736B141JSLongitude: 297.4061 Latitude: -1.0451Rio Negro Arquipélqgo Mariuá

5mRio Negro

Leito menorLeito maior

satélite NESW

RESU

LTADOS

8

10

12

14

16

18

20

2002.5 2003.0 2003.5 2004.0 2004.5 2005.0 2005.5 2006.0

Tempo (ano)

Alt

ura

alti

mét

rica

(m) seleção refinada sem ruído

boa seleção na cheia e na vazante

pequenas dispersão dos dados


Estação VirtualSérie temporal altimétrica

MissãoENVISAT

Stação Virtual G149B1413Longitude: 299.4362 Latitude: -1.73832Rio Pardo

5mPequeno rio: Rio Pardo

ancoragem

RESU

LTADOS

20

21

22

23

24

25

2002.5 2003.0 2003.5 2004.0 2004.5 2005.0 2005.5 2006.0

Tempo (ano)

Alt

ura

alti

mét

rica

(m)

satélite NESW

seleção refinada sem ruído

eliminação da “ancoragem”



MissãoENVISAT

Stação Virtual G235B145JS Long: 297.4799 Lat: 0.622581 Lago Caapiranga

1m

Z I: Lago Caapiranga

RESU

LTADOS

34

34.2

34.4

34.6

34.8

35

35.2

35.4

35.6

35.8

36

2002.5 2003.0 2003.5 2004.0 2004.5 2005.0 2005.5 2006.0

Tempo (ano)

Alt

ura

alti

mét

rica

(m)

satélite NESW

Primeiras medidas em ZIVariação da altura ≈ 60cmErros das medidas inferior à amplitude do sinal



MissãoENVISAT

Stação Virtual G235B145JS Long: 297.4799 Lat: 0.622581 Lago Caapiranga

RESU

LTADOS

33

33 . 5

34

34. 5

35

35 . 5

36

2002. 5 2003 . 0 2003 . 5 2004. 0 2004. 5 2005 . 0 2005 . 5 2006. 0

Tempo (ano)

Alt

ura

alti

mét

rica

(m)

- 1

0

1

2

3

4

5

ICE - 1 ICE-2 ICE 1 - ICE2 ( S V1 )

33

33.5

34

34.5

35

35.5

36

2002.5 2003.0 2003.5 2004.0 2004.5 2005.0 2005.5 2006.0

Tempo (ano)

Altu

ra a

ltim

étri

ca (m

)

-1

0

1

2

3

4

5ICE- 1 ICE-2 ICE1 - ICE2 ( S V2)

3 3

3 3 . 5

3 4

3 4. 5

3 5

3 5. 5

3 6

2 002 . 5 2 003 .0 2003 . 5 2 004 .0 2 004 . 5 2 005 .0 2 005 . 5 2 006 .0

Tempo (ano)

- 1

0

1

2

3

4

5

ICE- 1 ICE- 2 ICE1 - ICE2 ( S V3)

30. 5

31

31 . 5

32

32. 5

33

33. 5

2002. 5 2003. 0 2003. 5 2004. 0 2004. 5 2005. 0 2005. 5 2006.0

Tempo (ano)

Altu

ra a

ltim

étri

ca (m

)

- 1

0

1

2

3

4

5

ICE - 1 ICE -2 ICE 1 -ICE 2 (SV4)

30.5

31

31.5

32

32.5

33

33.5

2002.5 2003.0 2003.5 2004.0 2004.5 2005.0 2005.5 2006.0

Tempo (ano)

Alt

ura

alti

mét

rica

(m)

-1

0

1

2

3

4

5

ICE - 1 ICE-2 ICE 1 - ICE2 ( S V5)

30.5

31

31.5

32

32.5

33

33.5

2002.5 2003.0 2003.5 2004.0 2004.5 2005.0 2005.5 2006.0

Tempo (ano)

Altu

ra a

ltim

étri

ca (m

)

-1

0

1

2

3

4

5

ICE- 1 ICE-2 ICE1 - ICE2( S V6)variação temporal do fluxoICE1 melhor desempenho ICE2Pequena dispersão dos dados


Altura de água ENVISATAltura de água GRACE

ENVISAT MISSÕES GRACE

GPCPRESU

LTADOS

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

25

2002.50 2003.00 2003.50 2004.00 2004.50 2005.00 2005.50 2006.00

Tempo (ano)

Alt

ura

alti

mét

rica

(m)

0

300

600

900

1200

1500

Prec

ipit

ação

(mm

/mês

)

CHUVA ENV ME GRACE ME

18

20

22

24

26

28

2002.75 2003 2003.25 2003.5 2003.75 2004 2004.25 2004.5 2004.75 2005 2005.25 2005.5 2005.75 2006

Tempo (ano)

Alt

ura

alti

mét

rica

(m)

0

400

800

1200

1600

2000

Prec

ipit

ação

(mm

/mês

)


34

34.5

35

35.5

36

36.5

37

2002.75 2003 2003.25 2003.5 2003.75 2004 2004.25 2004.5 2004.75 2005 2005.25 2005.5 2005.75 2006

Tempo (ano)

Alt

ura

alti

mét

rica

(m)

0

300

600

900

1200

1500

Prec

ipit

ação

(mm

/mês

)


Rio Negro

Rio Pardo

Lago Caapiranga

Boa correlação

Defasagem 2 meses em relação à chuva

ZI coeficiente 1


CorrelaçãoAltura de água ENVISATAltura de água GRACE

ENVISAT MISSÕES GRACE GPCPRE

SULT

ADOS

perfil de altitude do rio

análise multidisciplinar

coeficiente variando conforme domínio doescoamento


MosaicoVazante

ImagensJERS-1

MosaicoCheia

RESU

LTADOS


•AZUL (459 – 479 nm) B3 Mapeamento de águas costeiras Diferenciação entre solo e vegetação Diferenciação entre vegetação conífera e decídua

•VERDE (545 – 565 nm) B4 Mapeamento de vegetação Qualidade da água

•VERMELHO (620 – 670 nm) B1 Absorção da clorofila Diferenciação de espécies vitais Áreas urbanas, uso do solo Agricultura Qualidade da água

•INFRAVERMELHO PRÓXIMO (841 – 876/1230 – 1250 nm) B2 e B5 Delineamento de corpos de água Mapeamento geomorfológico Mapeamento geológico Áreas úmidas Agricultura Vegetação

B3 B4 B1B3 B2 B1

ImagesMODIS

MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)

RESU

LTADOS


Índices NDVI e EVIB2 B1

NDVI = (B2-B1/B2+B1) EVI = 2,5*[B2-B1]/[B2+6*B1-7,5*B3 + 1]

B3 B2 B1

RESU

LTADOS


classe 1 – água livre (regiões totalmente inundáveis) – NIR <1500classe 2 – vegetação inundável – 0,1 < EVI < 0,3 e 1500 < NIR < 2700classe 3 – vegetação não inundável – NDVI > 0,5classe 4 – outros – NDVI < 0,5 e NIR > 2700

NIR<1500

NDVI>0,5

JANEIRO FEVEREIRO MARÇO ABRIL

MAIO JUNHO JULHO AGOSTO

SETEMBRO OUTUBRO NOVEMBRO DEZEMBRO

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

2002.6 2002.8 2003 2003.2 2003.4 2003.6 2003.8 2004 2004.2

Tempo (ano)

Supe

rfíci

e (km

2)

31.5

31.7

31.9

32.1

32.3

32.5

32.7

Altu

ra (m

)

Água livre Água + vegetação Superfície inundada ENVISAT

RESU

LTADOS


ConclusõesContinuação do estudo

• Estimar as variações temporais das superfícies de áreas inundadas pelas imagens MODIS;

• Cálculo das séries temporais de nível de água a partir de 1995;

• Estimar os volumes de água que transitam nessas várzeas por um período decenal;

• Avaliar a possibilidade de realizar o balanço hídrico a partir do uso exclusivo de dados de satélites;

• Análise de sensibilidade de modelos hidrológicos para avaliar se esses dados podem ser incorporados nesses modelos

COFECUB


Agradecimentos Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e à

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) no âmbito do projeto CAPES/COFECUB Nº 516/05 – Modelagem Hidrológica-Atmosférica Aplicada à Gestão de Grandes Bacias Hidrográficas pela bolsa de doutorado

Ao Centre de Topographie des Océans et de l'Hydrosphère (CTOH) do Laboratoire d´Études en Geophysique et Océanographie Spatiales (LEGOS), pelos Geophysical Data Records – GDRs do satélites ENVISAT utilizados na pesquisa

Ao Global Rain Forest Mapping (GRFM) e a National Aeronautics and Space Administration (NASA), através do Earth Observation System Data Gatewaye pelas imagens dos satélites JERS-1 e MODIS disponibilizadas para a pesquisa

Ao Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE, pela disponibilização de mapas da região

À Agência Nacional de Águas (ANA) pelo fornecimento de dados hidrológicos in situ.

Ao projeto Hidrologia da bacia Amazônica (HiBAm), ao Institut de Recherche pour le Déveleppement (IRD) e a CPRM pelo apoio a esta pesquisa

À Bennoit Le Guennec, Emmanuel Roux, Flávio Vaz, Geraldo Wilson, Guillaume Ramillien, Jean-François Cretaux, Jean Loup Guyot, Jean Michel Martinez, Maria Justi da Silva, Marie Paule Bonnet, Patrick Seyler, Walter Collischonn e Webe Mansur que participaram ou participam do desenvolvimento desta pesquisa

COFECUB

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