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ESTUDOS DE VEGETAÇÃO CAMPESTRE NO
BIOMA PAMPA COM DADOS E TÉCNICAS DE
SENSORIAMENTO REMOTO
Principais Resultados
Seminário de Avaliação dos Subprogramas PCI do INPE
ANDREISE MOREIRA
(BOLSISTA PCI DB)
TATIANA MORA KUPLICH
DANIELA WANCURA BARBIERI
ANA CAROLINA RODRIGUES DA SILVEIRA
Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais - CRS/INPE
Caixa Postal 5021 - 97105-970 – Santa Maria - RS, Brasil
IUCN – INTERNATIONAL UNION FOR CONSERVATION OF NATURE
WCPA – WORLD COMMISSION ON PROTECTED AREAS
INTRODUÇÃO
Oferecem beleza cênica com potencial
turístico.
INTRODUÇÃO
Mapa de biomas do Brasil, IBGE.
Ecossistemas naturais com alta
diversidade de espécies animais e
vegetais.
Principal fonte forrageira para a
pecuária.
Garantem serviços ambientais
importantes como conservação dos
recursos hídricos, da biodiversidade de
espécies da fauna e da flora, entre
outros. 2,07% do
território
nacional
INTRODUÇÃO
75% da vegetação
campestre do Brasil.
- 2 Biomas Mata Atlântica e Pampa.
- Pampa área de ~ 178.000 Km²
23% vegetação nativa.
- Variação florística
Mapa da cobertura vegetal do bioma Pampa, PROBIO/UFRGS - 2007.
- RS ~ 281.000 km².
63% Bioma
Pampa.
2.200 espécies. + Diminuição da área campestre:
- expansão agrícola;
- áreas de pastagem plantada;
- silvicultura;
- uso inadequado do espaço.
Área de estudo
- Dar continuidade ao estudo e mapeamento da cobertura vegetal, com destaque para
vegetação campestre, e sua dinâmica no estado do Rio Grande do Sul (RS), utilizando
como base séries temporais do produto MODIS (Moderate Resolution Imaging
Spectroradiometer) MOD13 (NDVI - Índice de Vegetação da Diferença Normalizada e EVI
- Índice de Vegetação Melhorado);
- Verificar o potencial de dados radiométricos coletados em parcelas de campo com
manejo rotativo em área de estudo do Departamento de Zootecnia da UFSM;
- Correlacionar os dados de NDVI, EVI e variáveis meteorológicas (precipitação pluvial e
temperatura do ar) para identificação da dinâmica dos dados e períodos de anomalias
nas variáveis estudadas;
- Aplicar testes estatísticos para identificar diferenças significativas na formação de
diferentes tipologias vegetais, com destaque para a vegetação campestre nos dados NDVI
e EVI.
OBJETIVOS
METODOLOGIA
1. Revisão de iniciativas de mapeamento de cobertura da terra e inventários para o Rio
Grande do Sul.
2. Processamento de bandas NDVI e EVI em banco de dados no aplicativo SPRING, para
data a partir de Fevereiro de 2000.
3. Classificação dos dados NDVI e EVI para o mapeamento das formações vegetais e
agrícolas do RS.
4. Obtenção e análise de dados meteorológicos em 20 estações meteorológicas no RS
(notadamente precipitação pluvial e temperatura do ar), por meio de Anomalia,
Correlação Cruzada com defasagem de tempo e Análise de Agrupamento.
5. Geração e análise de ondaletas (wavelets) dos dados de NDVI, EVI e meteorológicos no
aplicativo MatLab.
6. Análise estatística de amostras de NDVI de vegetação campestre para formação de
uma base dados para o Programa de Pesquisa Ecológica de Longa Duração (PELD) e
Sistema Nacional de Pesquisa em Biodiversidade (SISBIOTA).
7. Visitas ao campo para coleta de dados radiométricos e sua relação com variáveis
biofísicas da vegetação (biomassa e altura).
RESULTADOS
1. A espectrorradiometria de campo permitiu identificar que existe relação entre a
reflectância medida em campo e dados de biomassa e altura coletados em parcelas
de campo nativo sob diferentes tipos de manejo.
2. Quanto mais material verde ou fotossinteticamente ativo e prostrado, maior a
acurácia nas estimativas de biomassa e produtividade a partir de dados remotos.
3. Para a variável altura as correlações também foram significativas para as parcelas
estudadas.
4. A reflectância realizada em parcela de exclusão, com presença de material seco em
maior quantidade, não apresentou correlação com a biomassa.
RESULTADOS
RESULTADOS
1. A caracterização da dinâmica fenológica das tipologias campestres que compõem o
bioma Pampa, com base em imagens de NDVI, pôde ser identificada.
2. As tipologias campestres possuem comportamento sazonal bem definido, com período
de crescimento das espécies nos meses quente do ano, ou seja, durante a primavera
e verão.
3. Como esperado, entretanto, a amostragem do NDVI para as tipologias com base no
mapa de vegetação do IBGE não conduziu ao reconhecimento de padrões sazonais
distintos para cada tipologia.
4. A análise por ondaletas demonstra potencial neste tipo de abordagem, uma vez que,
identifica períodos em que ocorreram anomalias no comportamento da vegetação.
5. A manipulação dos dados de NDVI, por meio da análise de ondaleta, apresenta uma
nova possibilidade de análise da dinâmica da vegetação campestre.
RESULTADOS
RESULTADOS
1. Ocorrem diferenças significativas estatisticamente entre as médias anuais e
quinzenais (16 dias) do EVI e NDVI das tipologias estudadas, principalmente no verão
e início da primavera, período de crescimento e ganho de massa foliar das espécies.
2. Durante o outono e inverno, as tipologias apresentam um comportamento sazonal
semelhante, já que estão no mesmo estado fenológico, em período de senescência.
Exceção foi encontrada para as amostras de pastagem plantada, que está em fase
produtiva justamente nesta época do ano.
3. Apesar das diferenças intra-anuais encontradas, não foram observados padrões
típicos para cada tipologia que permitam suas discriminações através de séries
temporais.
4. Os valores de NDVI demonstraram uma maior sensibilidade às variações fenológicas
intra-anuais das tipologias vegetais consideradas.
RESULTADOS
RESULTADOS
1. Além do ciclo anual de vegetação campestre, é possível com uso de transformada de
ondaleta identificar variação em períodos distintos.
2. Por meio do espectro de potência e espectro de potência global é possível identificar
variação no ciclo fenológico da vegetação que no escalograma com valores médios não
se observa.
3. Os espectros de potência para os dados de EVI apresentaram maior variabilidade que
o NDVI em diferentes períodos da série.
RESULTADOS
Escalograma da série NDVI para amostra de Eldorado (A), Espectro de
potência (B) e Espectro de potência global (C).
RESULTADOS
1. As duas estratégias de manejo empregados pelo Departamento de Zootecnia da
UFSM - intervalos de pastoreio de 375 graus dia e 750 graus dias - em parcelas de
pastagem natural apresentaram diferentes características espectrais.
2. A quantidade de material verde e seco na pastagem natural, resultante do intervalo
entre pastoreios, revela comportamentos espectrais variados nas regiões do visível e
infra-vermelho próximo.
3. No visível e IR próximo, maior reflectância é observada para as parcelas com maior
número de espécies prostradas (375 GD), que apresentam mais material verde e
menos matéria seca e sombras.
4. Parcelas com maior quantidade de espécies que formam touceiras (750 GD)
apresentaram reflectância mais baixa em praticamente todas as regiões
consideradas, revelando maior presença de material seco e sombras no dossel
campestre.
5. Dados no infra-vermelho médio (2000 a 2200 nm), se disponíveis, ajudariam a
quantificar a matéria seca no dossel campestre (Guershman et al. 2009), melhorando
a estimativa de oferta de forragem nas pastagens naturais.
RESULTADOS
RESULTADOS
1. As séries temporais de EVI podem ser utilizadas para caracterizar a dinâmica
fenológica de tipologias vegetais no Rio Grande do Sul.
2. As tipologias consideradas possuem comportamento sazonal bem definido, com
período de crescimento e ganho de massa foliar das espécies nas estações quentes do
ano (primavera e verão) e decréscimo durante estações frias (outono e inverno).
3. São necessários estudos adicionais para quantificar a relação existente entre a série
EVI e a série de variáveis meteorológicas para o mesmo período temporal.
4. A análise por ondaletas é útil neste tipo de abordagem uma vez que identifica os
ciclos intra e inter-anuais de desenvolvimento da vegetação, assim como períodos em
que ocorrem anomalias neste comportamento.
RESULTADOS
RESULTADOS
1. Além da dinâmica fenológica anual de vegetação campestre, é possível com uso da
TO identificar variação em períodos distintos durante a série considerada.
2. Estudos futuros analisarão as relações do NDVI com fenômenos climáticos como El
Niño e La Niña.
3. Observou-se que há maior correlação dos dados de NDVI com a temperatura do ar e
correlação fraca com dados de precipitação pluvial. Pode-se notar que a resposta da
vegetação à temperatura ocorre com maior intensidade após 30 dias de defasagem.
RESULTADOS
Período de Defasagem Temperatura do ar Precipitação pluvial
LAG 0 0,64 0,11
LAG 1 0,65 0,16
LAG 2 0,51 0,21
Escalograma da série NDVI para amostra de Santa
Maria (A), Espectro de potência (B) e Espectro de
potência global (C).
Correlação de NDVI com dados de Temperatura do ar e
Precipitação pluvial para o período de 2002 - 2012 para a
amostra de Santa Maria
RESULTADOS
RESULTADOS
1. A análise das correlações entre NDVI e as variáveis meteorológicas mostram que há
uma forte correlação dos dados de NDVI com a temperatura e correlação fraca com
dados de precipitação para todas as áreas estudadas (Aceguá, Santa Maria e
Eldorado Sul).
2. Pode-se notar que a resposta da vegetação à temperatura apresenta maior correlação
após 30 dias de defasagem.
3. Isso expressa o tempo de resposta da vegetação às mudanças de temperatura e
corrobora a influência desta variável no crescimento e dinâmica vegetacionais.
RESULTADOS
RESULTADOS
1. Além do ciclo anual de vegetação campestre, é possível com uso da TO identificar
variação em períodos distintos. Por meio do espectro de potência e espectro de
potência global é possível identificar variação no ciclo fenológico da vegetação.
2. Na Análise de Correlação entre NDVI e as variáveis meteorológicas observou-se que
há maior correlação dos dados de NDVI com a temperatura do ar e correlação fraca
com dados de precipitação pluvial.
3. Pode-se notar que a resposta da vegetação à temperatura ocorre com mais força após
30 dias de defasagem, sendo que esta variável mantém influência direta no
crescimento e dinâmica da vegetação.
RESULTADOS
RESULTADOS
1. A variação anual nos dados de EVI e NDVI para a série temporal (2000 - 2011)
permitiu a identificação de um padrão sazonal, com aumento nos valores durante a
primavera e verão e diminuição no outono e inverno para as amostras de Aparados,
Aratinga, Tainhas e Santa Maria.
2. No espectro de potência e espectro de potência global foi possível identificar a
sazonalidade da vegetação campestre com ciclo anual bem marcado. Notou-se que,
os espectros de potência para o EVI apresentam maior variabilidade que o NDVI em
diferentes períodos da série.
3. Para as amostras de Aceguá, Santa Maria e Eldorado do Sul, aplicou-se Correlação
Cruzada para os dados de precipitação pluvial e temperatura do ar e NDVI.
Identificou-se que entre os valores de NDVI e as variáveis meteorológicas há forte
correlação com a temperatura e correlação fraca com dados de precipitação para
todas as áreas citadas.
4. Observou-se que a resposta da vegetação à variação de temperatura ocorre após 30
dias de defasagem.
CONSIDERAÇÕES GERAIS
1. Os trabalhos desenvolvidos demonstram potencial no estudo da vegetação campestre
no Rio Grande do Sul através de dados e técnicas de sensoriamento remoto,
permitindo a identificação de variações no padrão fenológico.
2. Análise dos dados com uso da TO é útil neste tipo de abordagem, uma vez que
identifica os ciclos intra e inter-anuais de desenvolvimento da vegetação, assim como
períodos em que ocorrem anomalias neste comportamento.
3. Até o momento considera-se o EVI um índice que apresenta maior sensibilidade às
variações estruturais da vegetação campestre.
4. A análise de índices de vegetação (NDVI/EVI) e dados meteorológicos (precipitação
pluvial e temperatura do ar) permitiram identificar correlações entre estas variáveis,
principalmente com a temperatura do ar.
5. A continuidade dos projetos, com introdução de outras variáveis e técnicas apresenta
potencial, com geração de resultados que visam colaborar na elaboração de projetos
de monitoramento e conservação do bioma Pampa.
1. Coleta de amostras de NDVI em série temporal (2000 – 2012) MODIS para formação
de uma base dados para o Programa de Pesquisa Ecológica de Longa Duração (PELD) e
Sistema Nacional de Pesquisa em Biodiversidade (SISBIOTA), projetos com apoio do
CNPq e Fapergs.
2. Elaboração de capítulo para publicação em Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento
da Embrapa Pecuária Sul.
3. Elaboração de artigo com base em série temporal de NDVI/EVI de diferentes
tipologias de vegetação campestre com base no Mapa das Savanas Uruguaias (Hasenack
et al., 2010), com verificação de tendência nos dados pela análise de ondaleta.
4. Elaboração de artigo com base em série temporal de NDVI de diferentes tipologias de
vegetação campestre, dados radiométricos e correlação com variáveis meteorológicas em
parcelas de estudo do Programa de Pesquisa Ecológica de Longa Duração (PELD.
ATIVIDADES EM DESENVOLVIMENTO
OBRIGADA!
ESTUDOS DE VEGETAÇÃO CAMPESTRE NO
BIOMA PAMPA COM DADOS E TÉCNICAS DE
SENSORIAMENTO REMOTO
Principais Resultados
ANDREISE MOREIRA1
TATIANA MORA KUPLICH1
DANIELA WANCURA BARBIERI¹
ANA CAROLINA RODRIGUES DA SILVEIRA2
