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Title: Algoritmo S-SEBI modificado para estimar a evapotranspiração usando dados de sensoriamento remoto no Semiárido Brasileiro.
Other Titles: Modified S-SEBI algorithm to estimate evapotranspiration using remote sensing data in the Brazilian Semiarid Region.
???metadata.dc.creator???: ALVES, Yago de Andrade.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: CUNHA, John Elton de Brito Leite.
???metadata.dc.contributor.referee1???: RUFINO, Iana Alexandra Alves.
???metadata.dc.contributor.referee2???: SILVA, Bruce Kelly da Nobrega.
Keywords: Balanço de energia de superfície;Google Earth Engine;Umidade do solo;Evapotranspiração;Sensoriamento remoto;Modelagem do balanço de energia à superfície;Simplified Surface Energy Balance Index - S-SEBI;S-SEBI - Simplified Surface Energy Balance Index;Sistema de Eddy covariance;Algoritmo S-SEBI;Algoritmos - estimativa de evapotranspiração;Surface energy balance;Soil moisture;Evapotranspiration;Remote sensing;Surface energy balance modeling;S-SEBI Algorithm;Algorithms - estimation of evapotranspiration
Issue Date: 30-Aug-2022
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: ALVES, Yago de Andrade. Algoritmo S-SEBI modificado para estimar a evapotranspiração usando dados de sensoriamento remoto no Semiárido Brasileiro. 2022. 86f. (Dissertação de Mestrado), Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil e Ambiental , Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande - Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2022. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/28722
???metadata.dc.description.resumo???: A Evapotranspiração (ET) é um dos componentes do ciclo hidrológico mais subestimados, muitas vezes sendo atribuída como um resíduo dos componentes no balanço hídrico e de energia. No entanto, a medição de ET efetuada na superfície terrestre é dispendiosa e, por isso, difícil de quantificar. Em escalas maiores, sua medição é complexa devido à necessidade de representação dos processos hidrometeorológicos e à heterogeneidade da superfície. O Sensoriamento Remoto (SR) é o modo mais eficiente de monitorar a superfície terrestre e de obter estimativas regionais de ET real (ETr). O procedimento mais comum para estimar ETr por SR é através da modelagem do balanço de energia à superfície. O Simplified Surface Energy Balance Index (SSEBI), é capaz de fornecer uma ETr em larga escala, ao baixo custo de incertezas associadas às suas simplificações de parâmetros meteorológicos. Este estudo tem como objetivo a melhoria da ETr mediante alterações no algoritmo SSEBI, que incluem seleção automática dos pixels âncoras e a incorporação da umidade do solo no cômputo da fração evapotranspirativa (FE). Além disso, considerouse a FE constante dentro de um período semanal para remover outliers e dados ausentes. O SSEBI foi implementado na plataforma do Google Earth Engine (GEE). Nesta plataforma estão disponívies os dados MODIS, ERA5Land e GLDAS para aplicação no modelo SSEBI. As estimativas de ETr resultantes das modificações impostas ao SSEBI foram avaliadas utilizando dados do sistema de Eddy covariance na Estação Ecológica do Seridó (ESEC) para o ano de 2014. O comportamento espacial da ETr pelo SSEBI foi comparado com o produto MOD16 em três localidades situadas no Semiárido brasileiro: Petrolina PE, Barreiras BA e Bom Jesus PI. Os resultados revelaram que as modificações no SSEBI produziram métricas estatísticas de desempenho iguais a 0,74 mm/dia (RMSE), 0,75 (R²) e 0,74 (NSE), quando comparados aos dados observados em ESEC. Na análise espacial do SSEBI os dados anuais de ET variaram de 102 a 1448 mm/ano, enquanto que no produto MOD16 essa variação foi de 86 a 1873 mm/ano. Os resultados revelaram que as estimativas derivadas do MOD16 mostraram um padrão espacial mais condizente com a cobertura do solo, nas três regiões, quando comparadas as obtidas do SSEBI. As modificações impostas ao algoritmo do SSEBI são úteis, uma vez que, estimativas confiáveis de ETr são necessárias para o gerenciamento dos recursos hídricos, especialmente em regiões semiáridas.
Abstract: Evapotranspiration (ET) is one of the most underestimated components of the hydrological cycle, often being attributed as a residue of the water and energy balance components. However, ET measurements performed at the land surface are expensive and, therefore, difficult to replicate. On larger scales, its measurement is complex due to the need to represent hydrometeorological processes and the heterogeneity of the land surface. Remote Sensing (RS) is the most efficient way of monitoring the land surface and obtaining regional estimates of actual ET (ETa). Surface energy balance modeling is the most common procedure for estimating ETa by RS. The Simplified Surface Energy Balance Index (SSEBI) can provide a largescale ETa, at the cost of uncertainties associated with its simplifications of meteorological parameters. This study aims to improve the ETa through changes in the SSEBI algorithm, which include automatic selection of anchor pixels and incorporating soil moisture in calculating the evaporative fraction (EF). In addition, it was considered that the EF could be constant within a weekly period in order to remove outliers and missing data. SSEBI was implemented on the Google Earth Engine (GEE) platform. In this platform are available the data MODIS, ERA5Land and GLDAS for model application. The ETa estimates of the modifications imposed on the SSEBI were evaluated using data from the Eddy covariance system at the Estação Ecológica do Seridó (ESEC) for the year 2014. The spatial behavior of the ETa by the SSEBI was compared with the MOD16 product in three locations in the Brazilian semiarid region: Petrolina PE, Barreiras BA and Bom Jesus PI. The results revealed that the modifications in the SSEBI produced statistical metrics of performance with RMSE of 0.74mm/day, R² of 0.75 and NSE of 0.74, with the data observed in the ESEC. In the spatial analysis of the SSEBI, the annual accumulated ETa data ranged from 102 to 1448 mm/year, while in the MOD16 product, this variation was from 86 to 1873 mm/year. The results revealed that the MOD16 showed a spatial pattern more consistent with the land cover in the three regions when compared to the SSEBI. The modifications imposed to the SSEBI algorithm are useful since reliable ETa estimates are necessary for managing water resources, especially in semiarid regions.
Keywords: Balanço de energia de superfície
Google Earth Engine
Umidade do solo
Evapotranspiração
Sensoriamento remoto
Modelagem do balanço de energia à superfície
Simplified Surface Energy Balance Index - S-SEBI
S-SEBI - Simplified Surface Energy Balance Index
Sistema de Eddy covariance
Algoritmo S-SEBI
Algoritmos - estimativa de evapotranspiração
Surface energy balance
Soil moisture
Evapotranspiration
Remote sensing
Surface energy balance modeling
S-SEBI Algorithm
Algorithms - estimation of evapotranspiration
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Civil
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/28722
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental.

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