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Title: Eficiência do uso da água na fronteira agrícola do Matopiba via sensoriamento remoto e estatística multivariada.
Other Titles: Efficiency of water use in Matopiba's agricultural frontier via remote sensing and multivariate statistics.
???metadata.dc.creator???: SANTIAGO, Dimas de Barros.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: BARBOSA, Humberto Alves.
???metadata.dc.contributor.referee1???: SILVA, Madson tavares.
???metadata.dc.contributor.referee2???: SANTOS, Carlos Antônio Costa dos.
???metadata.dc.contributor.referee3???: BURITI, Catarina de Oliveira.
???metadata.dc.contributor.referee4???: MELO, Maria Luciene Dias de.
???metadata.dc.contributor.referee5???: CORREIA FILHO, Washington Luiz Félix.
Keywords: Matopiba;Fatores ambientais;Eficiência do uso da água;Análise multivariada;Environmental factors;Water use efficiency;Multivariate analysis;Factores ambientales;Eficiencia en el uso del agua;Analisis multivariable;Facteurs environnementaux;Efficacité de l'utilisation de l'eau;Analyse multivariée
Issue Date: 13-Mar-2023
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SANTIAGO, Dimas de Barros. Eficiência do uso da água na fronteira agrícola do Matopiba via sensoriamento remoto e estatística multivariada. 2023. 129 f. Tese (Doutorado em Meteorologia) – Programa de Pós-Graduação em Meteorologia, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2023.
???metadata.dc.description.resumo???: Nas últimas décadas, a forte expansão agrícola que acompanha o crescimento populacional tem gerado uma série de mudanças no ambiente. O agronegócio está em forte desenvolvimento na área de Cerrado brasileiro. Essas mudanças afetam a absorção do carbono na vegetação. Como um indicador para quantificar as alterações no balanço de carbono-água da vegetação, a eficiência do uso da água (WUE, do inglês Water Use Efficiency) é um índice chave para entender essas alterações. Nesta pesquisa, avaliou-se o comportamento espaço-temporal em multiescala da WUE e sua interação com variáveis ambientais na fronteira agrícola do MATOPIBA via sensores orbitais e análises estatísticas multivariadas. Para o cômputo da WUE, utilizou-se a razão da Produtividade Primária Bruta (GPP, MOD17A2H) e a Evapotranspiração (ET, MOD16A), produtos do sensor orbital do Espectrorradiômetro de Imagem de Resolução Moderada (MODIS) do satélite Aqua. Para compreender a influência de fatores ambientais na WUE, utilizaram-se dados de uso e ocupação do solo (MAPBIOMAS), temperatura da superfície terrestre (LST, MOD11A2), e dados de precipitação do produto Climate Hazard Group InfraRed Precipitation with Station data (CHIRPS). Para avaliar o grau de associação e interação entre a WUE e demais variáveis, foram utilizadas análises de correlação de Pearson e Análise de Componentes Principais (ACP), respectivamente. A WUE obteve a maior correlação negativa com a precipitação (-0,45) e a maior positiva com a LST (0,60), indicando que a WUE obtém os melhores resultados em condições de maiores valores de LST e menores valores de precipitação. Posteriormente, o teste KMO, que revela a qualidade dos dados, apontou que a Elevação, LST, Precipitação e WUE tiveram adequabilidade média (0.7 > KMO < 0.8). A partir disso, aplicou-se a ACP, a qual mostrou que 4 componentes principais foram suficientes para explicar 65,77% da variância total explicada. No aspecto espacial, os maiores valores de precipitação foram encontrados na região NorteOeste do MATOPIBA, enquanto os maiores valores de LST e WUE foram observados na área do extremo oeste baiano. Além disso, os resultados apontaram uma possível influência das fases do ENOS (El Niño e La Niña), levando a alterações da WUE relacionadas com a disponibilidade hídrica e a temperatura. Já a área do extremo oeste baiano se destacou por obter as melhores respostas da WUE, com maiores valores de GPP (580 gC/m2 ), ET (3000 mm) e WUE (3,5 gC/mm.m2 ) em áreas agrícolas. Esse resultado pode estar associado a tratos culturais e inserção de irrigação. Conclui-se que a WUE é particularmente sensível às alterações no ambiente, as quais são influenciadas por mudanças nas variáveis climáticas e/ou fatores antrópicos e induzidas pela expansão agrícola na região do MATOPIBA.
Abstract: Several environmental changes have occurred over the past few decades due to the robust agricultural expansion undertaken to population growth. Agribusiness is in strong development in the Brazilian cerrado area. These changes affect the carbon coupling in vegetation. As an indication to quantify changes in the carbon-water balance of vegetation, WUE (water use efficiency) is a key gauge for comprehending these changes. This study used orbital sensors and multivariate statistics to evaluate the spatial and temporal behavior of multiscale WUE and its interaction with environmental variables at the MATOPIBA agricultural frontier. Gross Primary Productivity (GPP, MOD17A2H) and Evapotranspiration (ET, MOD16A) products were obtained by Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) orbital sensor on the Aqua satellite. To understand the response of environmental influence in the WUE, it used the land use data (MAPBIOMAS), Land Surface Temperature (LST, MOD11A2), and Precipitation data from the Climate Hazard Group InfraRed Precipitation product with Station data (CHIRPS). Pearson's Correlation Analysis and Analysis of Major Components (PCA) were used to evaluate the degree of connection and interaction between the environmental factors and WUE. The WUE obtained the highest negative correlation with precipitation (-0.45) and the highest positive correlation with LST (0.60), showing that the WUE achieves the best performance when LST values are greater, and low precipitation levels. Elevation, LST, Precipitation, and WUE were subsequently classified as medium (0.7> KMO 0.8) based on the results of the KMO test, which indicates the data's quality. These data were then put to PCA, revealing that four principal components were sufficient to explain 65.77% of the variance. Regarding the spatial dimension, MATOPIBA's northwestern section exhibited the highest rainfall values. In contrast, the extreme west of Baiano exhibited the highest LST and WUE values. In addition, the data suggested that the ENOS phases (El Niño and La Niña) possibly affected the WUE to water supply and temperature. The region of extreme western Baiano stood out for receiving the highest WUE scores, verified by highest GPP (580 gC/m2), ET (3000 mm), and WUE (3.5 gC/mm.m2) values in agriculture areas. This result can be attributed to cultural treatment and irrigation installation, which contributed to the higher WUE values. The conclusion is that the WUE is highly sensitive to environmental changes resulting from shifts in climate variables and/or anthropogenic factors induced by agricultural growth in the MATOPIBA.
Keywords: Matopiba
Fatores ambientais
Eficiência do uso da água
Análise multivariada
Environmental factors
Water use efficiency
Multivariate analysis
Factores ambientales
Eficiencia en el uso del agua
Analisis multivariable
Facteurs environnementaux
Efficacité de l'utilisation de l'eau
Analyse multivariée
???metadata.dc.subject.cnpq???: Meteorologia.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/31571
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