Dinâmica temporal de índices de vegetação no Pampa do Rio Grande do Sul e Uruguai e suas relações com os elementos meteorológicos regionais

Abstract

O objetivo da pesquisa foi descrever os padrões da dinâmica espaço/temporal dos índices de vegetação do Pampa do Rio Grande do Sul e Uruguai e identificar a relação que se estabelece entre eles e a variabilidade climática interanual. O estudo foi conduzido em áreas de campos ao longo de treze compartimentos na área de estudo. Foram utilizados dados de imagens de séries temporais de índices de vegetação de NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) e EVI (Enhanced Vegetation Index) do sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), medidas de superfície de 20 estações meteorológicas, de dados de MEI (Multivariate ENSO Index), e o índice de seca ARID (Agricultural Reference Index for Drought), para o período de fevereiro de 2000 a agosto de 2011. Os índices de NDVI e EVI apresentam padrões médios temporais similares entre si, com as maiores variabilidades no verão, picos máximos em março e setembro e mínimos valores no inverno. Contudo, o EVI apresentou o maior potencial para a detecção de variações anuais. Nas relações entre a resposta da cobertura vegetal de campos às condições climáticas, observou-se que a variável climática limitante ao crescimento dos campos foi dependente da estação do ano e relacionada às exigências bioclimáticas da vegetação. As oscilações das condições climáticas estacionais atuaram de forma diferente com respeito à região e à estação do ano na resposta dos índices de vegetação. A alta variabilidade interanual observada nas variáveis meteorológicas em parte foi associada ao fenômeno El Niño/Oscilação Sul (ENOS). Foi observada sazonalidade no padrão de relações entre a condição hídrica e o desenvolvimento vegetativo dos campos da região, em que o índice de seca ARID demonstrou ser eficiente para retratar espaço-temporalmente os efeitos de estresse hídrico nos campos do Pampa. Verificaram-se relações inversas entre o índice ARID e a resposta da vegetação, sendo que as maiores correlações ocorreram no verão. A variabilidade espacial que se observa na vegetação de campos, em resposta as variações de solo, relevo e manejo, não altera o padrão das relações observadas, mas sim a sua intensidade. Os resultados obtidos mostram que o que determina o padrão temporal no vigor vegetativo dos campos do Pampa do RS e Uruguai é a condição climática da região. A composição florística e o tipo de solo modulam este padrão, enquanto as condições meteorológicas são as responsáveis pela sua variabilidade interanual. Os índices de vegetação apresentam potencial para retratar as relações entre a variabilidade espaço-temporal dos padrões de vegetação campestre e o clima do Pampa do Rio Grande do Sul e Uruguai.

The objectives of the present research are to describe the patterns of the time/space dynamics of vegetation indices in the Pampa of Rio Grande do Sul and identify the relations established between these indices and the inter-annual climate variability. This study was performed over pasture regions that were partitioned in thirteen grassland over the research area. We used image data from different time series of NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), EVI (Enhanced Vegetation Index) from the MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) sensor, and surface metrics collected from 20 different weather stations, time series from MEI (Multivariate ENSO Index) data, and results from estimated indices of drought ARID (Agricultural Reference Index for Drought), from February 2000 to August 2011. The NDVI and EVI indices have presented similar average time patterns, with highest peaks in the summer season and minimal values in the winter. However, the EVI presented a higher potential for the detection of annual variations. In the relations between the responses of grassland vegetation coverage to the climatic conditions, we observed that the annual season was the growth-limiting variable for the pasture growth and this was related to the bioclimatic requirements of vegetation. The oscillations in the seasonal climatic conditions had different effects on the response of vegetation indices towards the region and annual season. The high inter-annual variability observed in the meteorological variables responsible for these oscillations was partially associated to the El Niño South Oscillation (ENSO) phenomenon. We observed seasonality in the relationship patterns between the hybrid condition and the vegetative development of the regional pastures, whereas the drought index ARID was efficient for describing special-time effects of hydric stress in the Pampa grasslands. We verified inverse relationships with the response of vegetation, whereas highest correlations occurred in the summer. The spatial variation observed in the grasslands vegetation, in response to soil variations, altitude, and management, did not change the patterns of the relations observed, although they have changed their intensity. The present results show that the local climatic conditions are the critical feature that determines the temporal pattern of the vegetation vigor of pastures in the Pampa of RS and Uruguay. The floristic composition and the type of soil modulated this pattern, whereas the meteorological conditions were responsible their inter-annual variability. The vegetation indices were revealed as potential representatives for describing the relations between the spacetime variations in the patterns of grassland vegetation and climate in Pampa of Rio Grande do Sul and Uruguay.