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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
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 22
Sumário
• Introdução
• Área de Estudo
• Metodologia
• Resultados
• Conclusões e Continuidade da Pesquisa
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Zonas Úmidas : Um papel importante
GeomorfologiaHidrologia
BiogeoquímicaUso e ocupação
do solo
Ciclo hidrológico
dinâmicado clima
Homem:• vida• atividades
variabilidade climática
pressãoantrópica
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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
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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
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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
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RESU
LTADOS
Criação das estações virtuais com GRASS GIS 6.1
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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
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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
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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”
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Estação virtualSérie temporal altimétrica
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
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Estação virtualSérie temporal altimétrica
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
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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
)
CHUVA ENV ME GRACE ME
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
)
CHUVA ENV ME GRACE ME
Rio Negro
Rio Pardo
Lago Caapiranga
Boa correlação
Defasagem 2 meses em relação à chuva
ZI coeficiente 1
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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
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MosaicoVazante
ImagensJERS-1
MosaicoCheia
RESU
LTADOS
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•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
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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
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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
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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
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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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