Fluxos de calor na superfície e evapotranspiração diária em áreas agrícolas e de vegetação nativa na bacia do Jacuí por meio de imagens orbitais

Abstract

Fluxos de energia na superfície e evapotranspiração diária constituem importantes parâmetros do tempo e do clima em estudos agrometeorológicos e de racionalização no uso da água. As metodologias convencionais de estimativa destes parâmetros são pontuais e, em geral, apresentam incertezas, as quais aumentam muito quando o interesse é o comportamento espacial desses parâmetros. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi realizar uma estimativa dos fluxos de calor na superfície e da evapotranspiração para uma área extensa, que compreende regiões de cultivo de arroz no município de Paraíso do Sul – RS, a partir de informações coletadas por uma plataforma orbital. Para cumprir este objetivo, aplicou-se o algoritmo Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL), largamente referenciado na literatura nacional e internacional, em uma imagem do sensor Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER), escolhido por sua refinada resolução espacial (15-90 m). Baseando-se nas informações de reflectância e emissão termal da superfície, bem como de no mínimo um registro de velocidade do vento em um pixel contido na imagem, o SEBAL é capaz de determinar, consecutivamente, saldo de radiação, fluxo de calor no solo, fluxo de calor sensível e fluxo de calor latente na superfície, através do qual é possível estimar os valores diários de evapotranspiração. As estimativas do SEBAL foram verificadas a partir dos dados de um experimento de campo iniciado em 2003 por uma equipe do Laboratório de Micrometeorologia (Lμmet), da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Neste experimento, os sensores instalados na estação micrometeorológica coletaram dados em alta freqüência para que os fluxos de calor sensível e latente fossem determinados a partir do método das Correlações Turbulentas. Devido a problemas operacionais nos instrumentos durante o experimento, o fluxo de calor latente não pôde ser determinado para o dia da passagem do satélite. Em geral, os resultados estimados pelo SEBAL foram considerados coerentes, o que confere à metodologia utilizada um grande potencial de uso, uma vez que ela possibilita a espacialização dos fluxos energéticos em regiões onde não há disponibilidade de informações de campo.

Surface energy fluxes and daily evapotranspiration are important weather and climatic parameters for agrometeorological studies and rationalisation in the use of water. The conventional methodologies for estimating these parameters generally present uncertainties, which increase when the interest is the spatial behavior of such parameters. Thus, the objective of this study was to estimate surface energy fluxes and daily evapotranspiration for a large area, which includes irrigated rice farms near of the municipality of Paraíso do Sul - RS, based on information collected by an orbital platform. In order to achieve this goal, the Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) was applied in an Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) scene. ASTER collects data in high (15-90 m) spatial resolution, capability that turns the sensor into the most suitable one for retrieving surface energy fluxes. Based on information of reflectance and thermal emission from the surface and at least one wind speed record at one a pixel of the image, SEBAL is able to determine, sequentially, net radiation, soil heat flux, sensible heat flux and latent heat flux on the surface, from which is possible to estimate daily values of evapotranspiration. SEBAL estimates were evaluated with data collected over a experimental site in 2003 by a team of Laboratory of Micrometeorology (Lμmet), from Federal University of Santa Maria (UFSM). In this experiment, the sensors (installed in the micrometeorological station) collected data at high frequency, so that the sensible and latent heat fluxes were determined from the eddy correlation technique. Due to operational problems in the instruments during the experiment, the latent heat flux could not be determined in the day the scene was acquired. Overall, the results estimated by SEBAL were consistent, which grants to the methodology a systematic potential for utilization, since it allows the analysis of energy balance fluxes in regions where there is no availability of field information.