Revista Brasileira de Meteorologia, v.20, n.2, 243-252, 2005

BALANÇO DE RADIAÇÃO EM ÁREAS IRRIGADAS UTILIZANDO IMAGENS LANDSAT 5 - TM

BERNARDO BARBOSA DA SILVA1, GLÁUCIA MIRANDA LOPES e PEDRO VIEIRA DE AZEVEDO1

1Departamento de Ciências Atmosféricas da Universidade Federal de Campina GrandeAv. Aprígio Veloso, 822. Bodocongó. 58.109-970. Campina Grande, PB - Brasil

E-mail: bernardo@dca.ufcg.edu.br, pvieira@dca.ufcg.edu.br

Recebido Fevereiro 2004 - Aceito Fevereiro 2005

RESUMOEste trabalho teve por objetivo determinar o balanço de radiação à superfície, com base nas sete bandas espectrais do Mapeador Temático do Landsat 5. Foram consideradas duas imagens obtidas em 04/12/2000 e 04/10/2001, envolvendo áreas irrigadas do Projeto Senador Nilo Coelho, parte do Lago de Sobradinho, áreas de vegetação nativa e parte da área urbana dos municípios de Petrolina, PE e Juazeiro, BA, e procedimentos do Surface Energy Balance Algorithm for Land – SEBAL. Obteve-se o albedo e índices de vegetação com base na radiância dos canais reflectivos (1, 2, 3, 4, 5 e 7) e a temperatura de cada pixel com o canal termal (6) do Landsat 5 – TM. Valores da radiação solar incidente e radiação atmosférica foram estimadas com base em dados de estação meteorológica de superfície. De modo geral, o saldo de radiação - Rn da cena como um todo em 2000, que atingiu valor médio no horário da passagem do satélite igual a 615,0 W.m-2, foi maior que em 2001, com Rn médio de 583,9 W.m-2. Isso pode ter sido conseqüência da ocorrência de chuvas na área estudada em dezembro de 2000, o que afetaria mais diretamente o albedo e a temperatura da superfície das áreas não irrigadas.Palavras-chave: Saldo de radiação, Sebal, Landsat 5, albedo, radiação atmosférica.

ABSTRACT: RADIATION BALANCE IN IRRIGATED SURFACE USING LANDSAT 5 - TM´s IMAGESThe main objective of the present study was the determination of the balance of radiation at surface, based on seven spectral bands of Landsat 5 - Thematic Mapper. Two images, taken on December 04, 2000 and October 04, 2001, covering irrigated areas of Nilo Coelho Project, part of the Sobradinho Lake, native vegetation and part of the urban areas of Petrolina, PE and Juazeiro, BA, were considered. It was applied the Surface Energy Balance Algorithm for Land - SEBAL, in order to calculate the albedo and the land surface temperature for each pixel of the images. The incoming short wave radiation and the incoming long wave radiation were assessed by data from a weather station. In general, the net radiation of the scene as a whole was larger in 2000, when it reached an aerial average value of 615.0 W.m-2. It might be caused by the occurrence of some rainfall events in the studied area on December of 2000 that would have affected the albedo and the land surface temperature of the non-irrigated areas. In 2001, the averaged Rn value reached 583.9 Wm-2, although in some selected areas within the studied scene with Rn been larger in 2001 as compared to 2000. The results obtained for irrigated orchards, when compared with other studies, show that the approach applied is confidant and have great importance.Key words: Net radiation, Sebal, Landsat 5, albedo, atmospheric radiation.

1. INTRODUÇÃO

Ao longo dos anos, a região Nordeste do Brasil tem enfrentado grandes problemas em decorrência da irregularidade do seu regime pluvial, atingindo, principalmente, a agricultura e a hidrologia. Um problema já constatado em algumas microrregiões do Nordeste como, por exemplo, nas áreas irrigadas do Projeto Senador Nilo Coelho em Petrolina-PE, é o uso não sustentável dos recursos hídricos que abastecem tais áreas (Moura, 2001). Por não adotar um conjunto de procedimentos que proporcionem melhor controle da irrigação e dado o desconhecimento das reais necessidades hídricas dos cultivos, o produtor usualmente irriga em excesso, temendo que a cultura sofra estresse hídrico. Esse manejo inadequado resulta em desperdício de energia, de água e o comprometimento do

nível e da qualidade da água do lençol freático. Nesse contexto, a eficiência do uso da água deve ser priorizada através do monitoramento das perdas evaporativas e por drenagem profunda. Portanto, a estimativa da evapotranspiração de perímetros irrigados em escala regional, com base em imagens de satélite e algoritmos que permitem a conversão de medidas instantâneas em totais diários de evapotranspiração, representa uma grande contribuição (Bastiaanssen et al., 1998a,b; Bastiaanssen, 2000; Granger, 2000). Um dado indispensável à utilização do sensoriamento remoto com tal finalidade é o saldo de radiação, principal fonte de energia a ser repartida no aquecimento do solo, do ar e no processo de evapotranspiração. Para a estimativa do saldo de radiação faz-se necessário a estimativa de dois parâmetros muito importantes: o albedo e a temperatura da superfície.

Bernardo Barbosa da Silva et al.244 Volume 20(2)

Para estimar o albedo com precisão é necessário conhecer a interferência atmosférica, que é muito dependente do perfil vertical de temperatura e da umidade, dados nem sempre disponíveis. Ademais, a utilização de códigos de transferência radiativa, além de solicitarem informações sobre a composição atmosférica, via de regra apresenta dificuldades operacionais, pois nem sempre há coincidência da sondagem atmosférica com a passagem do satélite sobre a região de estudo. Além disso, requerem bom conhecimento computacional e interação da radiação eletromagnética com a atmosfera. Um dos mais destacados algoritmos do sensoriamento remoto, muito utilizado em estudos dos fluxos de calor latente e sensível à superfície (Bastiaanssen et al., 1998a,b; Bastiaanssen, 2000; Morse et al., 2001; Allen et al., 2002), é o SEBAL - Surface Energy Balance Algorithm for Land. O SEBAL é um algoritmo que utiliza imagens de satélite e poucos dados de superfície para estimar os fluxos de calor latente, sensível e no solo. O uso do SEBAL tem a grande vantagem de proporcionar o balanço de energia à superfície de maneira efetiva e econômica. Possibilita grande cobertura espacial e, dependendo do sensor orbital que o alimenta com dados dos canais reflectivos e termais, pode também ter grande resolução espacial. O SEBAL tem sido utilizado para estimar, de forma simples e eficaz, o albedo e a temperatura da superfície com imagens Landsat 5 (Bastiaanssen et al., 1998a,b; Dubayah, 1992; Granger, 2000; Boegh et al., 2002; Silva et al., 2004) e AVHRR-NOAA (Wydick et al., 1987; Hucek & Jacobowitz, 1995; Song & Gao, 1999; Liang, 2002). O saldo de radiação exerce um papel fundamental nos métodos que estimam a evapotranspiração, componente

essencial do balanço hídrico, especialmente quando a superfície do solo é mantida úmida através da irrigação. Deste modo, este trabalho objetivou determinar o balanço de radiação em áreas irrigadas, com base em imagens do Mapeador Temático do Landsat 5 e alguns dados complementares de superfície.

2. MATERIAL E MÉTODOS

A área selecionada para a pesquisa compreende parte dos Estados de Pernambuco e Bahia, contemplando parte do lago de Sobradinho, áreas irrigadas do Projeto Senador Nilo Coelho e parte da área urbana dos municípios de Petrolina - PE e Juazeiro - BA. O retângulo selecionado possui as seguintes coordenadas: canto superior esquerdo (longitude 40º 36’ 36’’ Oeste e latitude 09º 16’ 36’’ Sul) e canto inferior direito (longitude 40º 12’ 11’’ Oeste e latitude 09º 26’ 40’’ Sul). Na Figura 1 está representada a área estudada, resultante de uma composição RGB das bandas 3, 4 e 5, do Landsat 5 – TM. O clima característico da região é o semi-árido (Reddy & Amorim Neto, 1993), com temperatura média anual de 26,5 ºC. Nos meses de outubro e dezembro, as temperaturas máxima e mínima são respectivamente iguais a 40,4 ºC e 22,1 ºC, e 41,9 ºC e 22,5 ºC. A precipitação média anual é de 530 mm, irregularmente distribuídos ao longo do ano. A evaporação média anual é de 2.500 mm, sendo em outubro e dezembro iguais a 361,5 mm e 288,9 mm, respectivamente. A umidade relativa do ar nos meses de outubro e dezembro situa-se entre 48 e 54 %. Na Tabela 1 estão representadas as precipitações pluviométricas mensais registradas no semestre julho-dezembro de 2000 e 2001.

Precipitação(mm)

Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro

2000 3,8 1,4 1,0 1,9 144,6 129,72001 4,9 6,9 2,0 0,6 1,0 75,9

Tabela 1: Precipitação pluviométrica mensal (mm) em Petrolina – PE no semestre julho – dezembro de 2000 e 2001.

Figura 1: Área selecionada para a pesquisa, destacando-se o rio São Francisco, parte do Lago de Sobradinho, áreas irrigadas e partes das áreas urbana das cidades de Petrolina, PE e Juazeiro, BA

Revista Brasileira de MeteorologiaAgosto 2005 245

Foram utilizadas duas imagens geradas pelo Mapeador Temático do satélite Landsat 5, compostas de sete bandas espectrais, cujas principais características estão descritas na Tabela 2, que inclui, ainda, a irradiância solar monocromática – Kλ,i das bandas reflectivas (onde i representa os canais 1, 2, 3, 4, 5, e 7), incidente sobre uma superfície normal à direção dos raios solares, no topo da atmosfera terrestre, a uma Unidade Astronômica do Sol. Essas imagens correspondem à passagem do Landsat 5 – TM sobre a área de estudo às 9h30min (tempo solar) nos dias 04 de outubro de 2001 (Dia Juliano = 277) e 04 de dezembro de 2000 (Dia Juliano = 338), na órbita 217 e ponto 67. Essa cena foi recortada utilizando-se o software ERDAS e resultou no retângulo da Figura 1. O sensor TM mede a radiância espectral de cada pixel e os armazena em forma digital, cuja intensidade varia de 0 a 255 (8 bits). Para a obtenção do Balanço de radiação à superfície foram empregados vários modelos, utilizando-se como ferramenta de programação o Model Maker do ERDAS, destinados às tarefas descritas a seguir. Na Figura 2 estão representadas as diferentes etapas de processamento do balanço de radiação. Para dar suporte aos modelos utilizados, foram obtidas estimativas da radiação solar incidente sobre a área estudada, bem como da radiação de onda longa emitida pela atmosfera, na direção da superfície. Uma vez escolhida a área de estudo e processado o seu recorte, efetuou-se a Calibração radiométrica, processo de conversão do Número digital - ND de cada pixel da imagem, em Radiância espectral monocromática, Lλi, segundo relação proposta por Markham & Baker (1987):

(1)

em que ai e bi são as radiâncias espectrais mínima e máxima (W m-2 sr-1μm-1), presentes na Tabela 1, ND é a intensidade do pixel e i corresponde às bandas 1, 2, ....,7, do Landsat 5- TM. De posse dos mapas de radiância espectral de cada banda, informações sobre o cos Z e irradiância espectral no topo da atmosfera (Tabela 2), estimou-se a reflectância espectral

Descrição dos CanaisComprimento de onda

-μm

Coeficientes de calibração -Wm-2 sr-1μm-1 Kλ (λi) -

Wm2μm-1

a bBanda 1 (azul) 0,45 – 0,52 -1,500 152,100 1957Banda 2 (verde) 0,53 – 0,61 -2,800 296,800 1829Banda 3 (vermelho) 0,62 – 0,69 -1,200 204,300 1557Banda 4 (infra-vermelho próximo) 0,78 – 0,90 -1,500 206,200 1047Banda 5 (infra-vermelho médio) 1,57 – 1,78 -0,370 27,190 219,3Banda 6 (infra-vermelho termal) 10,4 – 12,5 1,238 15,600 -Banda 7 (infra-vermelho médio) 2,10 – 2,35 -0,150 14,380 74,52

Tabela 2: Descrição dos canais do Mapeador Temático do Landsat 5, com correspondentes intervalos de comprimento de onda, coeficientes de calibração (radiância mínima - a e máxima – b) e irradiâncias espectrais (Kλ) no topo da atmosfera (TOA).

Figura 2: Fluxograma das etapas do processamento do balanço de radiação à superfície.

planetária em cada banda, através da equação (Bastiaanssen, 1995):

(2)

em que rpi é reflectância planetária da banda i, Kλ é a irradiância solar espectral no topo da atmosfera (Tabela 1), Z é o ângulo zenital do Sol (obtido diretamente do cabeçalho das imagens adquiridas) e dr é o inverso do quadrado da distância relativa Terra – Sol, em unidades astronômicas. Uma vez obtidas as cartas da reflectância planetária de cada uma das seis

Bernardo Barbosa da Silva et al.246 Volume 20(2)

bandas reflectivas do Landsat 5 – TM, determinou-se o albedo planetário, que representa o albedo não corrigido de cada pixel da imagem e cujos procedimentos estão descritos em Silva et al. (2004). A emissividade (εNB) de cada pixel na banda termal do espectro eletromagnético (narrow band - 10,4 a 12,5 μm) foi obtida em função do Índice de área foliar - IAF segundo expressão (Allen et al., 2002):

εNB = 0,97 + 0,0033 x IAF (3)

A equação (3) é válida para IAF < 3,0. Para valores do IAF > 3,0 considerou-se εNB = 0,98, enquanto que para as águas do Lago de Sobradinho e leito do rio São Francisco, fixou-se o seu valor em 0,985, segundo recomendação de Allen et al. (2002). Já a emissividade radiativa de cada pixel, εo, foi obtida segundo equação (Allen et al., 2002; Morse et al., 2001):

εo = 0,95 + 0,01 x IAF (4)

válida para IAF < 3,0. No caso de IAF ≥ 3,0, assumiu-se εo = 0,98, segundo procedimento adotado por Morse et al. (2001) e Allen et al. (2002). De posse dos mapas de radiância espectral (Lλ,6) e da emissividade da banda termal (εNB), procedeu-se a determinação da Temperatura da superfície, Ts (K), usando-se o modelo proposto por Markham & Barker (1987:

(5)

em que K1 = 60,776 Wm-2sr-1μm-1 e K2 = 126,056 Wm-2sr-1μm-1.A radiação de onda longa emitida por cada pixel, RL↑ (W m-2), foi calculada segundo equação de Stefan-Boltzmann:

(6)

em que εo e Ts representam a emissividade e a temperatura de cada pixel da imagem, respectivamente, e σ é a constante de Stefan – Boltzmann (5,67x10-8 W m-2 K-4) , enquanto a radiação de onda curta incidente na área selecionada (W m-2), foi obtida segundo a equação (Bastiaanssen, 1995; Allen et al., 2002; Morse et al., 2001; Silva et al., 2003):

(7)

em que Gsc é a constante solar (1367 W m-2), Z é o ângulo zenital solar, dr é o inverso do quadrado da distância relativa Terra-Sol, e τsw é a transmissividade atmosférica. Considerou-se constante o valor de Rs em todo o recorte selecionado. A radiação de onde longa emitida pela atmosfera na direção da superfície, RL↓ (W m-2), foi obtida segundo Equação (6), com a emissividade atmosférica calculada segundo: (Bastiaanssen, 1995), sendo Ta a

temperatura do ar obtida na Estação Meteorológica em localizada em Petrolina-PE às dez horas da manhã nos dias estudados. O Balanço de radiação à superfície foi obtido através da expressão (Bastiaanssen, 1995; Morse et al., 2001; Allen et al., 2002; Silva et al., 2002):

(8)

em que é a radiação de ondas curtas incidente em cada pixel, r0 é o albedo corrigido de cada pixel, é a radiação de onda longa emitida pela atmosfera na direção do pixel, é a radiação de onda longa emitida por cada pixel e ε0 é a emissividade de cada pixel da cena estudada.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Adotaram-se, para fins comparativos, os seguintes alvos: P1 - área com vegetação irrigada, P2 - solo exposto, P3 - Lago de Sobradinho, P4 - área cultivada com fruteiras e P5 – caatinga, todos representados nas Figuras 3 e 4 e resultados incluídos na Tabela 3. De acordo com essa Tabela, observa-se que os valores da emissividade da superfície (εo) dos alvos destacados não diferiram para uma mesma área nos dois anos estudados. Nas áreas de solo exposto – P2 e caatinga – P5, os valores de εo foram iguais a 0,92 e 0,93, respectivamente. Já na área de vegetação irrigada – P1, o valor encontrado foi igual a 0,99, muito próximo dos obtidos por Ouaidrari et al. (2002) para áreas vegetadas (0,98). O valor encontrado na área com fruteiras – P4 foi igual a 0,98, tanto para 2000 quanto para 2001. Para o Lago de Sobradinho foi arbitrado um valor igual 0,98, conforme mencionado anteriormente. Vários estudos sugerem que a emissividade pode ser a maior fonte de erros nas estimativas de temperatura da superfície usando imagens de satélite (Becker, 1987; Ouaidrari et al., 2002). De acordo com Ouaidrari et al. (2002), a emissividade de solos descobertos varia de 0,92 a 0,96, resultados que se aproximam bastante dos encontrados neste trabalho, que em manchas de solo descoberto variou de 0,91 a 0,93. Ao utilizar o SEBAL em território americano, Morse et al. (2001) e Allen et al. (2002) arbitraram, para a emissividade dos solos descobertos, o valor de 0,965. Na Tabela 3 constam, ainda, valores do Índice de vegetação da diferença normalizada - NDVI, albedo e temperatura da superfície. O NDVI foi máximo na área (P1) e negativo na água (P3), como esperado. O albedo, por sua vez, variou de 8-9 %, no Lago de Sobradinho e leito do rio São Francisco (P3), a 33 %, na área de solo exposto (P2). Observa-se que de 2000 para 2001 houve um aumento do albedo de 31 para 33 %, na área de solo exposto (P2), enquanto que na área cultivada com fruteiras foi registrada qualquer mudança. Comportamento semelhante foi verificado com a temperatura, com aumento de 37,5 a 39,9 oC no solo exposto, e de 23,3 a 26,7 oC na área de fruteiras. As maiores temperaturas, cerca de 40 oC, foram observadas em solo exposto e as menores, da ordem de 21 oC, no Lago de Sobradinho e rio São Francisco.

Revista Brasileira de MeteorologiaAgosto 2005 247

ParâmetrosP1 - Área com

vegetação irrigadaP2 - Solo exposto

P3 - Lago de Sobradinho

P4 - Área cultivada com frutífera

P5 - Área de Caatinga

NDVI (2000) 0,75 0,16 -0,30 0,71 0,15NDVI (2001) 0,78 0,17 -0,33 0,71 0,16Albedo da superfície, r0 (2000) 17% 31% 8% 20% 20%Albedo da superfície, r0 (2001) 18% 33% 9% 20% 24%Emissividade da superfície, ε0 (2000)

0,99 0,92 0,98 0,98 0,93

Emissividade da superfície, ε0 (2001)

0,99 0,92 0,98 0,98 0,93

Temperatura da superfície, Ts, (ºC) (2000)

23,1 37,5 20,8 23,3 33,3

Temperatura da superfície, Ts, (ºC) (2001)

24,7 39,9 23,0 26,7 35,7

Tabela 3: Parâmetros instantâneos obtidos em cinco diferentes alvos, para os dias 04/12/2000 e 04/10/2001, nas áreas estudadas.

Os valores da radiação solar incidente, obtidos para as áreas selecionadas foram: 884,9 W m-2 em 2000 e 896,5 W m-2 em 2001, bastante próximos do valor da radiação solar global observado na estação meteorológica de Bebedouro, localizada em Petrolina – PE (863,0 W m-2) às 10 horas da manhã. Esse resultado evidência que a equação de estimativa da radiação solar incidente utilizada apresenta boa precisão. Nas Figuras 3 e 4 são apresentadas as cartas do saldo de radiação de onda curta. Pode-se observar que os valores obtidos variaram de 530,7 a 841,2 W m-2 em 2000 (Figura 3) e de 534,7 a 846,7 W m-2 em 2001 (Figura 4). Constata-se não ter ocorrido aumento significativo do saldo de 2000 para 2001.

As áreas mais escuras representam saldo menor, ocorrendo o contrário com as áreas mais claras. Os maiores valores do saldo de onda curta foram observados no Lago de Sobradinho e leito do São Francisco, resultantes do baixo albedo e alta absorção radiativa. Na Tabela 4 constam os valores dos componentes do balanço de radiação para as diferentes áreas da cena estudada. Pode-se observar que os menores valores do saldo de radiação (maiores valores da radiação de onda longa) ocorreram na área com solo exposto e os maiores (menores valores da radiação de onda longa) no Lago de Sobradinho.

Figura 3: Saldo de radiação de onda curta (W/m²) em 04/12/2000.

Bernardo Barbosa da Silva et al.248 Volume 20(2)

Figura 4: Saldo de radiação de onda curta (W/m²) em 04/10/2001.

Figura 5: Radiação de onda longa emitida (W/m²) em 04/12/2000.

Figura 6: Radiação de onda longa emitida (W/m²) em 04/10/2001.

Revista Brasileira de MeteorologiaAgosto 2005 249

Os valores da radiação de onda longa emitida pela atmosfera na direção da superfície foram iguais a 361,4 W m-2 para o ano de 2000 e 367,0 W m-2 para o ano de 2001. O comportamento da radiação de onda longa emitida – RL↑ está representado nas Figuras 5 e 6, em que se observa, segundo legenda dessas Figuras, um ligeiro aumento dessa radiação no ano de 2001. Os valores de RL↑ na área irrigada P1 foram de 432,7 W m-2 e 451,3 W m-2 em 2000 e 2001, respectivamente (Tabela 4). Nas áreas com fruteiras (P4) esses valores foram de 437,7 W m-2 e 458,8 W m-2, menores que aqueles obtidos para áreas de solo exposto: 494,8 W m-2 e 495,0 W m-2, respectivamente aos anos de 2000 e 2001. Nas Figuras 7 e 8 são apresentados os valores do saldo de radiação (Rn) para as datas estudadas, com as áreas mais claras indicando maiores valores de Rn. Os valores mínimo e máximo observados foram: 395,3 W m-2 e 775,5 W m-2, em 2000 e 360,3 W m-2 e 775,4 W m-2, no ano de 2001. Observa-se que, de modo geral, não houve mudanças significativas de um ano para o outro. A Rn na área irrigada - P1 (Figura 7) foi igual a 655,1 W m-2 (Tabela 4). Segundo Daughtry et al. (1990) o erro médio entre medições e estimativas de Rn com sensoriamento remoto são inferiores a 7 %. Na área de solo exposto - P2 (Figura 7) o Rn encontrado foi inferior ao da área irrigada, 421,8 W m-2. No Lago de Sobradinho foram observados valores superiores aos da área irrigada (751,3 W m-2) e na área de frutíferas - P4 o Rn encontrado foi de 627,4 W m-2. Valores semelhantes de Rn medida à superfície foram obtidos na mesma região por outros autores (Leitão, 1989; Silva, 2000; Moura, 2001). Já a área de

caatinga apresentou um Rn = 618,7 W m-2. Em geral, as áreas com menores valores de Rn na Figura 7 foram ligeiramente superiores aos de menor valor da Figura 8. No entanto, ao se analisar as áreas selecionadas em cada mapa verificou-se que na área irrigada em 2001, Rn = 664,5 W m-2. No solo exposto o Rn foi igual a 426,9 W m-2 enquanto que no Lago de Sobradinho Rn = 750,7 W m-2, ambos em 2001. Na área com fruteira o Rn foi de 630,1 W m-2, ao passo que na área de caatinga Rn = 621,1 W m-2, também em 2001, conforme a Tabela 4. Bastiaanssen (1998) obteve Rn variando de 400 W m-2, em deserto, para 500 W m-2, em oásis. Dubayah (1992) obteve Rn com correção de modelo de elevação digital igual a 654 Wm-2, e Rn não corrigido de 643 W m-2, valores mais próximos aos do presente estudo e aos de Bastiaanssen (1998). Nas Figuras 9 e 10 estão representados os histogramas de freqüência do saldo de radiação, em que os maiores valores estão associados à concentração de pontos ao redor da moda de menor freqüência, representativos da água e que ficaram em torno de 750,0 W m-2. Em 2000, a Rn média de toda a cena estudada foi de 615,0 W m-2, enquanto que em 2001 foi de 583,9 W m-2. Esses histogramas indicam que a Rn da cena estudada em 2000 foi ligeiramente maior que em 2001, o que pode estar associado à ocorrência de chuva em dias próximos à passagem do Landsat na área estudada. Como conseqüência, o albedo e a temperatura da superfície em 2000 foram inferiores aos observados em 2001. Logo, a radiação de onda longa em 2001 foi maior que em 2000, o que está de acordo com análises anteriores.

Figura 7: Saldo de radiação (W/m²) em 04/12/2000.

Bernardo Barbosa da Silva et al.250 Volume 20(2)

Figura 8: Saldo de radiação (W/m²) em 04/10/2001.

Figura 9: Histograma do saldo de radiação em 04/12/2000. Figura 10: Histograma do saldo de radiação em 04/10/2001.

ParâmetrosP1 - área com

vegetação irrigadaP2 - solo exposto

P3 - Lago de Sobradinho

P4 - área cultivada com frutífera

P5 - Área de Caatinga

Radiação de onda longa emitida (RL↑) (2000) - W/m²

432,7 494,8 417,0 437,7 484,3

Radiação de onda longa emitida (RL↑) (2001) - W/m²

451,3 495,0 427,4 458,8 487,3

Saldo de radiação de onda curta (RS↑) (2000) - W/m²

728,6 661,4 805,9 720,0 773,3

Saldo de radiação de onda curta (RS↑) (2001) - W/m²

736,6 649,8 808,8 721,1 763,6

Saldo de Radiação (Rn) (2000) - W/m² 655,1 426,9 751,3 627,4 621,1Saldo de Radiação (Rn) (2001) - W/m² 664,5 421,8 750,7 630,1 618,7

Tabela 4: Componentes do balanço de radiação para cinco diferentes alvos, para o dia 04 de dezembro de 2000 e 04 de outubro de 2001, na hora de passagem do satélite.

Revista Brasileira de MeteorologiaAgosto 2005 251

4. CONCLUSÕES

A técnica do balanço de radiação com imagens de satélite produz valores dos componentes do balanço de radiação sobre: áreas irrigadas, solo descoberto e superfície livre de água, na região do submédio do Rio São Francisco, consistentes com observações realizadas do balanço radiativo à superfície.

5. AGRADECIMENTOS

Ao CNPq, pela Bolsa de Produtividade em Pesquisa concedida ao primeiro e terceiro autores e pela Bolsa de Mestrado à segunda autora.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ALLEN, R. G., TREZZA, R. & TASUMI M. Surface energy balance algorithms for land. Advance training and users manual, version 1.0, pp.98, 2002.

BASTIAANSSEN, W. G. M. Regionalization of surface flux densities and moisture indicators in composite terrain. Ph.D. Thesis, Wageningem Agricultural University, Wageningen, Netherlands, 273p, 1995.

BASTIAANSSEN, W. G. M. SEBAL - Based sensible and latent heat fluxes in the irrigated Gediz Basin, Turkey. Journal of Hydrology, v. 229, p. 87-100, 2000.

BASTIAANSSEN, W. G. M.; MENENTI, M.; FEDDES, R. A. & HOLTSLAG, A. A. M. A. Remote Sensing Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) 1. Formulation. Journal of Hydrology, v. 212-213, p. 198-212, 1998a.

BASTIAANSSEN, W. G. M., PELGRUM H., WANG, J. MORENO, Y. M.J., ROERINK, G. J. & VAN DER WAL, T. The Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) 2. Validation. Journal of Hydrology, 212-213: 213-229, 1998b.

BECKER, F. The impact of spectral emissivity on the measurement of land surface temperature from a satellite. International Journal of Remote Sensing, 8:1509-1522, 1987.

BOEGH, E., SOEGAARD, H. & THOMSEN, A. Evaluating evapotranspiration rates and surface conditions using Landsat TM to estimate atmospheric resistance and surface resistance. Remote Sensing of Environment, 79:329-343, 2002.

DAUGHTRY, C. S. T.; KUSTAS, W. P.; MORAN, M. S., PINTER, P. J. Jr.; JACKSON R. D.; BROW, P.W.; NICHOLS, W. D. & GAY, L. W. Spectral estimates of Net radiation and soil heat flux. Remote Sensing of Environment, 32:111-124, 1990.

DUBAYAH, R. Estimating Net Solar Radiation using Landsat TM and Digital Elevation data Water Resources Research, 28 (a): 2469-2484, 1992.

DUBAYAH, R., DOZIER, J. & DAVIS, F. W. Topographic distribution of clear-sky radiation over the Konza prairie, Kansas, Water Resource Research, 26,679-690,1990.

GRANGER, R.J. Satellite-derived estimates of evapotranspiration in the Gediz basin. Journal of Hydrology, v. 229,p. 70-76, 2000.

HUCEK, R. & JACOBOWITZ, H. Impact of scene dependence on AVHRR albedo models. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 12: 697-711, 1995.

LEITÃO, M. M. V. B. R. Balanço de Radiação e Energia numa cultura de soja irrigada. Campina Grande-PB, UFPB, 1989, 110p. (Dissertação de Mestrado).

LIANG, S. Narrowband to broadband conversions of land surface albedo – I Algorithms. Remote Sensing of Environment, 76:213-238, 2002.

MARKHAM, B. L. & BARKER, J. L. Thematic mapper band pass solar exoatmospherical irradiances. International Journal of Remote Sensing, v. 8, n. 3, p. 517-523, 1987.

MORSE, A., ALLEN, R. G., TASUMI, M., KRAMBER, W. J., TREZZA, R. & WRIGHT, J. Application of the SEBAL Methodology for Estimating Evapotranspiration and Consumptive Use of Water Through Remote Sensing. Final Report, 220 p, 2001.

MOURA, M. S. B. Fenologia e consumo hídrico da goiabeira (Psidium guajava L.) irrigada. Campina Grande: DCA/CCT/UFPB, 2001. 124p. (Dissertação de Mestrado).

OUAIDRARI, H., GOWARD, S. N., CZAJKOWSKI, K P., SOBRINO, J. A. & VERMOTE, E. Land surface temperature estimation from AVHRR thermal infrared measurements: In assessment for the AVHRR land Pathfinder II data Set. Remote Sensing of Environment, 81: 114-128, 2002.

REDDY, S. J. & AMORIM NETO, M. S. Dados de precipitação, evapotranspiração potencial, radiação solar global de alguns locais e classificação climática do Nordeste do Brasil. Petrolina-PE, EMBRAPA/CPATSA, 280 p., 1993.

SILVA, B. B., FEITOSA, J. R., MOURA, S. B., GALVÍNCIO, J. D. & COSTA, F. J. F. Balanço de radiação no Perímetro irrigado Senador Nilo Coelho utilizando técnicas de sensoriamento remoto e imagens Landsat 5-TM. CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA XII, 2002 Foz do Iguaçu. Anais..., Sociedade Brasileira de Meteorologia, 2002, CD-ROM.

Bernardo Barbosa da Silva et al.252 Volume 20(2)

SILVA, B. B. da, Lopes, G. M.& Azevedo, P. V. Determinação do albedo de áreas irrigadas com base em imagens Landsat 5 –TM. Revista Brasileira de Agrometeorologia. Aceito para publicação, 2004.

SILVA, V. P. R. Estimativa das Necessidades Hídricas da Mangueira. Campina Grande: DCA/CCT/UFPB, 2000, 129p. (Tese de Doutorado).

SONG, J. & GAO, W. An improved method to derive surface albedo from narrowband AVHRR satellite data: narrowband to broadband conversion. Journal of Applied Meteorology, 38:239-249, 1999.

WYDICK, J., DAVIES, P. & GRUBER, A. Estimation of broadband planetary albedo from operational narrowband satellite measurements. NOAA Technical Report, NESDIS 27, 32p, 1987.