Identificação de taxas de evapotranspiração por sensoriamento remoto em diferentes cultivos agrícolas no Estado do Rio Grande do Sul

Abstract

Esse trabalho de conclusão de curso buscou determinar, por meio de imagens de sensoriamento remoto e aplicação de um algoritmo de balanço de energia (SEBAL), as taxas de evapotranspiração (ET) em três diferentes condições de cobertura do solo no estado do Rio Grande do Sul: área de cultivo de arroz irrigado, área de cultivo de soja e área em condições de vegetação natural do bioma Pampa. Para cada área estudada, foram analisadas 7 imagens do satélite LANDSAT e foram obtidos, a partir da aplicação do algoritmo, resultados de radiação líquida em superfície, fluxo de calor sensível, fluxo de calor latente e ET diária. Esses resultados foram validados com dados observados em torres micrometeorológicas pelo método de covariância de vórtices turbulentos. Entre as três áreas estudadas, a área de cultivo de arroz apresentou os resultados com maior acurácia para ET diária e, em relação aos componentes do balanço energético, o saldo de radiação apresentou as estimativas mais acuradas. O monitoramento da variabilidade temporal das taxas de ET apresentou limitações devido à necessidade de obtenção de imagens de satélite livres de nuvens e à baixa resolução temporal do LANDSAT. No verão, foram observadas as taxas mais elevadas de ET, devido às condições climáticas observadas no Estado e as fases de desenvolvimento dos cultivos agrícolas. Para a área de cultivo de arroz irrigado, as taxas de ET calculadas pelo SEBAL variaram entre 2,3 mm/dia (durante períodos de solo exposto sem cultivo agrícola) e 7,6 mm/dia (durante períodos de agricultura irrigada). Em áreas de cultivo de soja não irrigada, a menor taxa de ET calculada foi de 1,5 mm/dia (durante os meses de inverno, no qual o solo encontra-se sem a cultura agrícola), enquanto a maior taxa de ET foi de 6,2 mm/dia (durante os meses de verão, com pleno desenvolvimento da cultura). As áreas cobertas com gramíneas do bioma Pampa apresentaram taxas de ET variando entre 1,0 e 6,1 mm/dia. O elevado consumo de água obtido para o cultivo de arroz justifica a grande demanda de água pelo setor da agricultura. As áreas de vegetação natural e de cultivo não irrigado também apresentaram elevadas taxas de ET e, ainda que não representem um uso de água pelo setor, apresentam relevância para o balanço hídrico da região. A identificação das taxas de ET nas diferentes condições de uso e cobertura do solo se mostra muito importante para a gestão de recursos hídricos.

This study aims to determine, through remote sensing images and the application of a energy balance algorithm (SEBAL), evapotranspiration rates in three different soil cover conditions in the state of Rio Grande do Sul: irrigated rice cropland, soybean cropland and natural vegetation conditions of pampa biome. For each studied area, 7 images from the LANDSAT satellite were analyzed and, from the application of the algorithm, results of net radiation, sensible heat flux, latent heat flux and daily evapotranspiration were obtained. These results were validated with data observed in micrometeorological towers using the Eddy Covariance method. Among the three studied areas, the irrigated rice cropland area presented the best results for daily evapotranspiration and, about the analyzed components of the energy balance, the net radiation presented high accuracy. The monitoring of the temporal variability of ET rates presented limitations due to the need to obtain cloud-free satellite images and the low temporal resolution of LANDSAT. The highest ET rates were observed in summer, due to the climatic conditions observed in the State and the development stages of agricultural crops. For irrigated rice cropland, the evapotranspiration rates calculated by SEBAL ranged from 2.3 mm/day (during periods of exposed soil without agricultural cultivation) to 7.6 mm/day (during periods of irrigated agriculture). In the non-irrigated soybean cropland area, the lowest ET rate calculated was 1.5 mm/day (during the winters), while the highest was 6.2 mm/day (during the summer months). The areas covered with grasses of the Pampa biome showed ET rates varying between 1.0 and 6.1 mm / day. The high water consumption obtained for rice cultivation justifies the great demand of water by the agriculture sector. The areas of natural vegetation and non irrigated cultivation also presented high ET rates and, although they do not represent a use of water by the sector, they have relevance for the water balance of the region. The identification of ET rates in different soil use and cover conditions is very important for the management of water resources.