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Title: Uso de técnica de sensoriamento remoto e imagens Landsat-TM e NOAA-AVHRR na estimativa de balanço de energia à superfície.
Other Titles: Use of remote sensing technique and Landsat-TM and NOAA-AVHRR images in the estimation of surface energy balance.
???metadata.dc.creator???: FEITOSA, João Roberto Pinto.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: SILVA, Bernardo Barbosa da.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: FISCH, Gilberto Fernando.
???metadata.dc.contributor.referee1???: FERREIRA JÚNIOR, Laerte Guimarães.
???metadata.dc.contributor.referee2???: ACCIOLY, Luciano José de Oliveira.
???metadata.dc.contributor.referee3???: RAO, Tantravahi Venkata Ramana.
???metadata.dc.contributor.referee4???: SOUSA, Francisco de Assis Salviano de.
Keywords: Sensoriamento remoto;Evapotranspiração;Imagens Landsat-TM;Imagens NOAA-AVHRR;Balanço de energia à superfície;Programa NOAA;NOAA;Imagens de satélite;Radiação de onda curta;Radiação de onda longa;Perímetro irrigado de Nilo Coelho;Remote sensing;Evapotranspiration
Issue Date: 15-Jun-2005
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: FEITOSA, João Roberto Pinto. Uso de técnica de sensoriamento remoto e imagens Landsat-TM e NOAA-AVHRR na estimativa de balanço de energia à superfície. 2005. 183f. (Tese de Doutorado em Recursos Naturais), Programa de Pós-graduação em Recursos Naturais, Centro de Tecnologias e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande – Paraíba – Brasil, 2005. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/2418
???metadata.dc.description.resumo???: O presente trabalho teve por objetivo estimar a evapotranspiração do perímetro irrigado de Nilo Coelho através da metodologia SEBAL com base nas bandas espectrais do Mapeador Temático do Landsat 5 e do AVHRR-NOAA-16. A pesquisa objetivou ainda validar dados do SEBAL na estimativa da evapotranspiração em escala regional, pelo balanço de energia à superfície mediante a comparação desse balanço realizado por imagens de satélites e medições em campo. Foram utilizadas imagens obtidas em 04 de dezembro de 2000 e em 04 de outubro de 2001, 24 de setembro de 2003 e 12 de outubro de 2004 para Landsat e imagens NOAA nos dias 04 de outubro de 2001 e 24 de setembro de 2003 envolvendo áreas irrigadas do Projeto Nilo Coelho, parte do Lago de Sobradinho e do rio São Francisco e áreas de vegetação nativa (caatinga). Foram utilizados os procedimentos do Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) proposto por Bastiaanssen (1995) e Allen et al. (2002). Foram obtidos o albedo da superfície (a) e os índices de vegetação (IVDN, IVAS e IAF) e a temperatura da superfície (Ts) de cada pixel. A radiação solar incidente foi estimada com base nos dados do cabeçalho das imagens e a radiação atmosférica foi estimada com base em dados de estação meteorológica de superfície. Com estas informações foram estimados o saldo de radiação (Rn) com imagens do Landsat, que apresentou médias de 570,7 Wm"' em 2000 e 551,5 Wm"2 em 2001 e média de 468,9 Wm"2para a imagem NOAA em 2001. Em 2003 a média de Rn para o Landsat foi de 597,2 Wm"2, enquanto que para o NOAA foi de 540, 9 Wm"2. O fluxo de calor no solo (G) foi estimado em função do Rn, Ts, a e IVDN e apresentou médias para imagens Landsat de 94,5 Wm"2 em 2000 e 112,3 Wm"2 em 2001, enquanto que para imagem NOAA em 2001 essa estatística foi de 109,5 Wm"2 Já em 2003 o a média de G para o Landsat foi de 124 Wm"2 e de 120,3 Wm"2 O fluxo de calor sensível (H) foi estimado com base no processo iterativo utilizando-se da velocidade do vento e da altura média da vegetação obtidos na estação meteorológica de superfície e em dois pixels de referência (quente e frio) na determinação da diferença de temperatura entre a superfície e o ar próximo a mesma, apresentando para o Landsat médias de 131,4 Wm" em 2000 e de 158,3 Wm"' em 2001, enquanto que para imagem NOAA em 2001 a média foi de 218,7 Wm"'. No ano de 2003 os valores médios de H para o Landsat e NOAA foram de 331,3 Wm' e 274,7 Wm"2 respectivamente.O fluxo de calor latente (LE) foi obtido como resíduo do balanço de energia à superfície onde foram obtidas médias para o Landsat de 366,4 Wm"2 em 2000 e de 279,4 Wm" em 2001, já para a imagem NOAA no ano de 2001 foi de 161,7 Wm"". No ano de 2003 os valores médios de LE para o Landsat e NOAA foram respectivamente de 270 Wm"2 e 161,9 Wm"2. O valor médio de H em 2000 foi inferior ao de 2001 e o valor médio de LE de 2000 superior ao de 2001, pode ter sido uma conseqüência da ocorrência de chuvas na área estuda em dezembro de 2000, o que afetaria mais diretamente o albedo e a temperatura da superfície e o fluxo de calor no solo das áreas não irrigadas. A evapotranspiração (ET) média diária obtida com imagens Landsat no ano de 2000 foi de 2,5 mm/dia, enquanto para 2001 a ET média foi de 2,2 mm/dia, com ET máxima de 4,6 mm/dia em 2000 e 4,9 mm/dia em 2001. Para a imagem NOAA do ano de 2001 a ET média foi de 1,5 mm/dia, com valo máximo de 4,7 mm/dia. Já em 2003 a ET obtida com imagem Landsat foi de 2,1 mm/dia, enquanto aquela obtida com imagem NOAA foi de l,6mm/dia, com valores máximos de 5,1 mm/dia e 4,6 mm/dia para Landsat e NOAA respectivamente. A validação mostrou que todos os fluxos (Rn, G, H, LE) estimados com base no SEBAL subestimaram aos medidos em campo, e que a ET diária obtida com SEBAL atingiu 5,0 mm/dia, com média de 2,3 mm/dia, enquanto que a ET medida atingiu 4,6mm/dia com média de 2,0 mm/dia.
Abstract: The main objective of the present work was determinate of energy balance components at the surface, based on the spectral data collected through the seven bands of Landsat 5 and five bands of NOAA-16 satellites and some data of a meteorological station within the studied area. Four images of Landsat and two images of NOAA, obtained on December 04, 2000, on October 04, 2001, on September 24, 2003 and on October 12, 2004, involving irrigated areas of Project Nilo Coelho, part of Sobradinho Lake and San Francisco river, and areas of native vegetation were used. The Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) procedures, proposed by Bastiaanssen (1995) and improved by Allen et al. (2002), was applied. The albedo of surface and vegetation indexes, based on reflective spectral bands of the Landsat 5 (1, 2, 3, 4, 5 and 7) and NOAA (1,2), were obtained. The land surface temperature for each pixel, corrected by its emissivity, was obtained. The incident solar radiation was assessed using the image header data and the atmospheric radiation was estimated available weather station data. With these informations the net radiation (Rn) was obtained. Rn that Landsat presented average values of 570.7 Wm"2 in 2000 and 551.5 Wm"2 in 2001, and 468.9 Wm"2 to NOAA in 2001. In 2003 average values to Landsat and NOAA were the 597.2 2 2 Wm and 540.9 Wm " respectively. The soil heat flux (G) was calculated as a function of the net radiation, land surface temperature, albedo and NDVI for each pixel. It average values of Landsat were 94.5 Wm"2 in 2000 and 112.3 Wm"2 in 2001, while a NOAA satellite was 109.5 Wm"2 in 2001. In 2003 average values were 124 Wm"2 and 120.3 Wm"2 to Landsat and NOAA respectively. The sensible heat flux (H) was estimated according to an iterative process that takes into account the atmospheric stability and vertical wind speed profile With two reference pixels (hot and cold) is possible to determine the vertical temperature difference between levels. Then it is possible to make a first determination of H. In the next step the atmospheric stability is obtained and then H is corrected. This processed continued till the stability of dT and H is reached. The average values of H to Landsat in 2000 was equal 131.4 Wm"2 in 2000 and 158.3 Wm"2 in 2001, while the NOAA satellite in 2001 was 218.7 Wm"2. In 2003 average values H were 331.3 Wm"2 and 274.7 Wm"2 to Landsat and NOAA respectively. The latent heat flux (LE) was obtained as residue of the energy balance equation, and they were equal to 366.4 Wm"2 in 2000 and 279.4 Wm"2 in 2001 to Landsat and while NOAA image in 2001 was 161.7 Wm"2. In 2003 average values of LE were 270 Wm"2 and 161.9 Wm"2 to Landsat and NOAA respectively. The average value of H in 2000 was less than the 2001 value and average value LE in 2000 was greater than 2001 one. It might have been a consequence of occurrence of some rain event in the studied area in December of 2000, while affected the albedo and temperature of each pixel. The evapotranspiration (ET) average daily obtained by Landsat in 2000 was 2.5 mm/day, while 2001 the ET was 2.2 mm/day, with maximum value the 4.6 mm/day in 2000 and 4.9 mm/day in 2001. The NOAA image was 1.5 mm/day in 2001, with maximum value 4.7 mm/day. In 2003 the ET to Landsat was 2.1 mm/day, while the NOAA image was 1.6 mm/day, with values maximum of 5.1 mm/day and 4.6mm/day to Landsat and NOAA respectively. The validation obtained that all flux estimated with SEBAL algorithm sub estimated a measure, and the ET daily SEBAL reach 5.0 mm/day, with average the 2.3 mm/day, while that the ET measured was 4.6 mm/day, with of the 2.0 mm/day.
Keywords: Sensoriamento remoto
Evapotranspiração
Imagens Landsat-TM
Imagens NOAA-AVHRR
Balanço de energia à superfície
Programa NOAA
NOAA
Imagens de satélite
Radiação de onda curta
Radiação de onda longa
Perímetro irrigado de Nilo Coelho
Remote sensing
Evapotranspiration
???metadata.dc.subject.cnpq???: Recursos Naturais
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/2418
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia e Gestão de Recursos Naturais.

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