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Title: Modelagem de evapotranspiração por sensoriamento remoto em florestas tropicais sazonalmente secas: desafios na representação do fluxo de calor sensível.
Other Titles: Remote sensing evapotranspiration modeling in seasonally dry tropical forests: challenges in representing sensible heat flux.
???metadata.dc.creator???: BEZERRA, Ulisses Alencar.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: GALVÃO, Carlos de Oliveira.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: CUNHA, John Elton de Brito Leite.
???metadata.dc.contributor.referee1???: RUFINO, Iana Alexandra Alves
???metadata.dc.contributor.referee2???: SILVA, Bernardo Barbosa da.
???metadata.dc.contributor.referee3???: ALMEIDA, Cristiano das Neves.
???metadata.dc.contributor.referee4???: VALENTE, Fernanda Maria dos Reis Torroaes.
Keywords: Google earth engine;Evapotranspiração;Fluxo de calor sensível;Balanço de energia à superfície;Caatinga;Evapotranspiration;Sensible heat flux;Surface energy balance;Evapotranspiración;Flujo de calor sensible;Balance de energía superficial;Évapotranspiration;Flux de chaleur sensible;Bilan énergétique superficiel;Moteur google earth;Motor de google earth
Issue Date: 27-Mar-2023
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: BEZERRA, Ulisses Alencar. Modelagem de evapotranspiração por sensoriamento remoto em florestas tropicais sazonalmente secas: desafios na representação do fluxo de calor sensível. 2023. 114 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil e Ambiental) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2023.
???metadata.dc.description.resumo???: A melhoria das estimativas de evapotranspiração (ET) usando produtos de sensoriamento remoto multiespectrais e térmicos tem sido um grande avanço na pesquisa hidrológica. Em aplicações de larga escala, os métodos que usam a abordagem de modelos de balanço de energia à superfície (SEB) baseados em sensoriamento remoto geralmente dependem de simplificações excessivas. O uso desses modelos para Florestas Tropicais Sazonalmente Secas (FTSS) tem sido desafiador devido a incompatibilidades entre as premissas subjacentes a esses modelos e as especificidades desse ambiente, como fases fenológicas altamente contrastantes ou ET sendo controlado principalmente pela disponibilidade de água no solo. Nesta pesquisa foi desenvolvido um modelo de ET de sensoriamento remoto baseado em equação de transferência em massa de uma fonte, chamado Seasonal Tropical Ecosystem Energy Partitioning (STEEP). O modelo utiliza o Plant Area Index para representar a estrutura lenhosa das plantas no cálculo do comprimento de rugosidade do momentum. Na resistência aerodinâmica para transferência de calor foi incluído o parâmetro kB-1, corrigindo-o com a umidade do solo por sensoriamento remoto. Além disso, o fluxo de calor latente (λET), causado pela disponibilidade de água remanescente nos pixels dos membros finais, foi quantificado usando a equação de PriestleyTaylor. O algoritmo STEEP foi implementado na plataforma Google Earth Engine, usando dados disponíveis gratuitos. Para avaliar o STEEP, foram utilizados dados de sistema de covariância de vórtices turbulentos, em quatro locais situados na Caatinga, a maior FTSS da América do Sul, no semiárido brasileiro. Os resultados mostram que o modelo STEEP aumentou a precisão das estimativas de ET sem a necessidade de qualquer informação climatológica adicional. Essa melhora foi mais pronunciada durante a estação seca, onde, em geral, a ET para as FTSS é superestimada pelos modelos SEB tradicionais, como aconteceu no presente estudo com o Surface Energy Balance Algorithms for Land (SEBAL). O modelo STEEP teve comportamento e estatísticas de desempenho semelhantes ou superiores em relação aos produtos ET globais (MOD16 e PMLv2). Por fim, foi desenvolvido o aplicativo ET Caatinga – Time Series Inspector que obtém séries temporais de ET de forma rápida e precisa na Caatinga. Este trabalho contribui para uma melhor compreensão dos drivers e moduladores dos balanços de energia e água em escalas locais e regionais em FTSS. Palavras-chave: Evapotranspiração. Fluxo de calor sensível. Balanço de energia à superfície. Caatinga. Google Earth Engine.
Abstract: Improvement of evapotranspiration (ET) estimates using multispectral and thermal remote sensing (RS) products has been a breakthrough in hydrological research. In large-scale applications, methods that use the approach of RS-based surface energy balance (SEB) models often rely on oversimplifications. The use of these models for Seasonally Dry Tropical Forests (SDTF) has been challenging due to incompatibilities between the assumptions underlying those models and the specificities of this environment, such as the highly contrasting phenological phases or ET being mainly controlled by soil–water availability. We developed a RS-based SEB model from a one-source bulk transfer equation, called Seasonal Tropical Ecosystem Energy Partitioning (STEEP). Our model uses the Plant Area Index to represent the woody structure of the plants in calculating the moment roughness length. In the aerodynamic resistance for heat transfer, the parameter kB-1 was included, correcting it with RS soil moisture. Besides, the latent heat flux (λET) caused by remaining water availability in endmembers pixels was quantified using the Priestley-Taylor equation. We implemented the algorithm on Google Earth Engine, using freely available data. To evaluate our model, we used eddy covariance data from four sites in the Caatinga, the largest SDTF in South America, in the Brazilian semiarid region. Our results show that STEEP increased the accuracy of ET estimates without requiring any additional climatological information. This improvement is more pronounced during the dry season, which, in general, ET for these SDTF is overestimated by traditional SEB models, as happened with the Surface Energy Balance Algorithms for Land (SEBAL). The STEEP model had similar or superior behaviour and performance statistics relative to global ET products (MOD16 and PMLv2). Finally, ET Caatinga - Time Series Inspector application was developed to quickly and accurately obtain the time series of ET in the Caatinga. This work contributes to an improved understanding of the drivers and modulators of the energy and water balances at local and regional scales in SDTF.
Keywords: Google earth engine
Evapotranspiração
Fluxo de calor sensível
Balanço de energia à superfície
Caatinga
Evapotranspiration
Sensible heat flux
Surface energy balance
Evapotranspiración
Flujo de calor sensible
Balance de energía superficial
Évapotranspiration
Flux de chaleur sensible
Bilan énergétique superficiel
Moteur google earth
Motor de google earth
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia civil e ambiental.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/31459
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Civil e Ambiental

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