Representação de eventos de secas no Brasil por produtos de sensoriamento remoto

Abstract

Os eventos extremos de secas ocorrem de formas distintas em diferentes regiões do Brasil, considerando o seu tempo de duração, intensidade, e efeitos para o meio ambiente e sociedade de modo geral. A identificação e caracterização destes processos, em cada região, se apresentam como uma forma de avaliação, monitoramento e possível controle dos impactos das secas. Para tanto, a análise de variáveis climáticas e hidrológicas, obtidas de produtos de sensoriamento remoto, se mostra como uma alternativa para a caracterização de eventos de escassez hídrica. Neste sentido, este estudo tem como objetivo identificar e comparar como ocorreram determinados eventos extremos de secas, em diferentes regiões do país, avaliando sua duração e intensidade, e correlacionando diversas variáveis ambientais com vista a obter padrões na ocorrência destes eventos. Foram avaliadas quatro regiões do país e eventos extremos de secas ocorridos em cada região, sendo: a Região Norte – Amazônia (seca de 2010), a Região Nordeste (seca de 2012), a Região Sudeste (seca de 2014), e a Região Sul – Estado do Rio Grande do Sul (seca de 2012). Foram utilizados dados obtidos por sensoriamento remoto, disponíveis na plataforma Google Earth Engine, para o período de janeiro de 2003 a dezembro de 2016. As variáveis de interesse deste estudo foram a precipitação (IMERG), a temperatura de superfície (MOD11), a anomalia no armazenamento total de água (GRACE), a evapotranspiração (GLEAM e MOD16) e os índices de vegetação NDVI, EVI (MOD13) e GPP (MOD17). Com estes dados, se obteve o comportamento das variáveis na estação seca de cada região, seus padrões temporais, e a correlação entre estas variáveis, para cada região. Os resultados deste estudo indicaram os padrões característicos de eventos extremos de secas, e como estes ocorrem em diferentes regiões do Brasil, verificando o comportamento das variáveis em cenários com e sem a presença de secas. A seca extrema da Amazônia, em 2010, gerou grande redução de precipitação, o que provocou redução no armazenamento total de água, e nos índices EVI e NDVI. Na Região Nordeste, antes da seca de 2012, a precipitação, a ET e os índices de vegetação já apresentavam anomalias muito negativas, e depois da seca, os registros de anomalias negativas seguiram para a ET, o armazenamento total de água e os índices de vegetação. Na Região Sudeste, a seca de 2014 provocou queda na anomalia de armazenamento total de água, registrando valor muito menor que a média para o período, sendo que essa variável só se recuperou em 2016. No Rio Grande do Sul, para a seca de 2012, a variação no armazenamento total de água também registrou grande redução nos valores. Destaca-se a variável de anomalia no armazenamento total de água, obtida pelo produto GRACE, que representou muito bem os eventos de secas. Espera-se que os resultados obtidos neste estudo sejam úteis para melhor compreender como ocorrem os eventos extremos de secas no Brasil, podendo contribuir para o gerenciamento dos recursos disponíveis em cenários extremos de escassez hídrica.

Extreme drought events occur in distinct ways for different regions of Brazil, considering their duration, intensity, and effects on the environment and society. The identification and characterization of these processes, in each region, are presented as a form of assessement, monitoring and possible control of drought impacts. Therefore, the analysis of climatic and hydrological variables, obtained from remote sensing products, is shown as an alternative for the characterization of water scarcity events. Thus, this study aims to identify and compare how certain extreme drought events occurred, in different regions of the country, assessing their duration and intensity, and correlating the environmental variables in order to obtain patterns in the occurrence of these events. Extreme droughts in four regions of the country were evaluated: the North Region – Amazon (2010 drought), the Northeast Region (2012 drought), the Southeast Region (2014 drought), and the South Region – State of Rio Grande do Sul (2012 drought). Remote sensing data available on the Google Earth Engine platform were processed for the period from January 2003 to December 2016. The variables of interest in this study were precipitation (IMERG), surface temperature (MOD11), total water storage anomaly (GRACE), evapotranspiration (GLEAM and MOD16) and vegetation indices - NDVI, EVI (MOD13) and GPP (MOD17). With these data, the behavior of the variables in the defined drought period, their temporal patterns, and the correlation between these variables, for each region, were discussed. The results of this study indicated the characteristic patterns of extreme drought events, and how they occurred in different regions of Brazil, verifying the behavior of variables in scenarios with and without the presence of droughts. The Amazon extreme drought, in 2010, generated a great reduction in precipitation, which caused a reduction in total water storage, and EVI and NDVI indices. In the Northeast Region, before the 2012 drought, precipitation, ET and vegetation indices already showed very negative anomalies, and after the drought, the records of negative anomalies followed for ET, total water storage and vegetation indices. In the Southeast Region, the drought of 2014 caused a decrease in total water storage anomaly, registering a value much lower than the average for that period, and this variable only recovered in 2016. In Rio Grande do Sul, for the 2012 drought, the variation in total water storage also registered a great reduction in values. Stands out that the variable of anomaly in total water storage, obtained by GRACE product, represented drought events very well. The results obtained in this study are expected to be useful to better understand how extreme drought events occur in Brazil, and may contribute to the management of available resources in extreme water scarcity scenarios.