Interação solo-planta-atmosfera PPGCA0003

Luis Sadeck (PPGCA)

Radiação Eletromagnética vs. Vegetação Fotossíntese Absorção na região do Visivel (0,40 a 0,72 µm) De todos os órgãos de uma planta, as folhas viabilizam a interação

Mas o que mais seria relevante saber quando se considera a aplicação de técnicas de sensoriamento remoto no estudo da vegetação?

Escala de trabalho: De parte de uma planta; De uma planta; De um conjunto de plantas. A escala exigirá conhecimento da vegetação e dos instrumentos para análise.

A folha em si pode ser considerada como um meio pelo qual a REM fluindo pela estrutura foliar influencia no processo de interação.

A radiação solar que atinge a planta, interage com ela e resulta 3 frações: Uma parte da radiação 50% é absolvida pelos pigmentos contidos na folha e participa da fotossíntese e outros processos. Outra parte é refletida pelas folhas e finalmente a terceira parte é transmitida através das camadas de folhas que compõem a copa.

Das 3 componentes resultantes a mais importante do ponto de vista fisiológico e biogeoquímico é a absorção. Porém, para o sensoriamento remoto orbital e suborbital, medir essa radiação é muito difícil. Sendo assim, a energia refletida é a mais utilizada nos estudos.

Visível: Pigmentos dominam a reflectância. Esses geralmente encontrados no cloroplasto são: clorofila 65%, carotenos 6% e Xantofilas 29%

Infravermelho Próximo: Considerável espalhamento interno de radiação na folha. Quanto mais lacunosa for a estrutura foliar maior será seu espalhamento e maiores serão os valores de reflectância. Fatores externos à folha, como disponibilidade de água, podem causar alterações na relação água-ar no mesófilo podendo alterar a reflectância.

Teor de Água na Folha Infravermelho Médio: A absorção devido à água liquida afeta a reflectância das folhas nessa região, pois a saída de água acarreta outros fenômenos químicos e físicos na folha. Quimicamente: Diminuição de água acarretará degradação de proteínas e de pigmentos fotossintetizantes, tornando a folha menos apta a absorver no visível. No infravermelho próximo vários fatores podem ser observados, biomassa, arranjo das células, teor de umidade

Reflectância da vegetação no Infravermelho Médio e disponibilidade de água.

Outros fatores que são observados são:

Influencia do tempo Fungos Nutrientes

Em 6 horas foi percebido a diminuição da reflectância no visível e em 23 h para aquelas que foram mantidas à temperatura ambiente e no escuro. Na região do Infravermelho diferenças significativas foram vistas após 3 h para as em temperatura ambiente.

Exibem reflectância maior que folhas sadias no visível, isso pode ser explicado pela perda de clorofila e menor no IV que pode ser atribuído à invasão dos fungos nos espaços intraceluláres, compactando a estrutura interna.

Ligados diretamente ao solo. Se falta nutrientes os que estão alocados em folhas velhas vão para as folhas novas. Mg e N são os principais formadores de moléculas de clorofila.

Dossel seria tudo aquilo que compõe a parte aérea de uma comunidade de plantas e que, portanto, está envolvido diretamente com as interações da energia solar (ASSUNÇÃO, 1989)

Dossel heterogêneo

Dossel homogêneo

Considerando que no dossel não existe apenas uma camada de folhas a interação se torna mais complexa.

Folha 1

Folha 2

100%

50%

50%

25%

25%

12,5%

12,5%

Na região do visível a reflectância diminui com o aumento de camadas de folhas. Na região do Infravermelho próximo a reflectância aumenta com o aumento do número de camadas. No Infravermelho médio o processo se dá muito parecido com a região do visível. Obs: em um dossel real trabalha-se com o Índice de Área Foliar (IAF).

IAF = Área de Folha (cm)

Área no terreno (cm)

Quanto maior o IAF de um dossel, espera-se que a sua reflectância seja menor no visível e maior no infravermelho próximo. No entanto existe um ponto de saturação onde o IAF não altera mais os valores de reflectância.

Arquitetura de dossel: caracterizado pela orientação angular das folhas, que pode ser descrito por uma função de densidade de distribuição.

f (θ1, ψ1)

Onde θ1 e ψ1 são a inclinação e o azimute da folha respectivamente. Distribuição Angular de Folhas (DAF)

Planófila: Ângulo de inclinação menores que 30° Erectófila: Ângulo de inclinação maior que 60° Plagiófila: Ângulo de inclinação entre 30° e 60° Extremófila: Ângulo de inclinação menores que 30° só que para baixo Uniforme: Ângulos de inclinação próximos de 45° Esférica: Diferentes ângulos de inclinação

Distribuição Angular de Folhas (DAF) – Classificação de dossel

Distribuição Angular de Folhas (DAF) – define o Hot Spot

Reflexão Especular

Observador B

Observador A

Folha 2 Bem Iluminada

Folha 1 Mal iluminada

D V

V D

Hot Spot

Procuram estabelecer uma lógica entre os parâmetros biofísicos da vegetação, geometria de copa e as suas propriedades espectrais.

Modelo Geométrico: O dossel é comparado a uma forma geométrica conhecida (cilindro, cone, esfera e etc) e as propriedades ópticas (reflectância, absortância e tranmitância) pré-estabelecidos.

Modelo de Meio-túrbido: O dossel é tratado como um meio horizontal uniforme no qual a trajetória da radiação incidente depende somente da sua espessura e não da sua extensão.

Modelo Híbridos: O arranjo e a orientação dos elementos da vegetação são simulados em PC, então e determinado um feixe de radiação para saber se atinge alguma área da planta e é analisado o seu espalhamento quase que fóton a fóton.