Monitoramento da dinâmica das zonas úmidas na bacia do Rio Negro (Brasil)

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1 COFECUB Co-tutela Universidade Federal do Rio de Janeiro UFRJ Université Paul Sabatier - UPS Monitoramento da dinâmica das zonas úmidas na bacia do Rio Negro (Brasil) Joecila Santos da Silva Orientadores: Otto Corrêa Rotunno Filho (COPPE-UFRJ) Stéphane Calmant (LEGOS-UPS) Frédérique Seyler (LMTG-UPS) 2ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/2007 1

2 Sumário Introdução Área de Estudo Metodologia Resultados Conclusões e Continuidade da Pesquisa 2ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/2007 2

3 Zonas Úmidas : Um papel importante Geomorfologia Hidrologia dinâmica do clima variabilidade climática Biogeoquímica Uso e ocupação do solo pressão antrópica Ciclo hidrológico Homem: vida atividades 2ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/2007 3

4 2ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/2007 4

5 Metodologia DADOS ALTIMÉTRICOS ENVISAT + T/P + ERS 1 e 2 + GFO BASE DE DADOS DADOS COMPLEMENTARES Fluviometria Pluviometria Rede de drenagem Solos Vegetação Gravimetria IMAGENS JERS-1 + MODIS Exploração das medidas altimétricas Exploração das informações de sensoriamento remoto Quantificação o mais precisa possível das séries temporais de altura de água para o conjunto da zona de inundação Estrutura hidrológica Classes elementares uniformes de cada imagem (água, água + vegetação, solos) Estrutura espaçotemporal Conjunto de variação das classes elementares MODELO DE RELAÇÃO SUPERFÍCIE/ALTURA DE ÁGUA Solução de um sistema que seja o mais coerente com a variação de volume de água na zona inundada VALIDAÇÃO JERS-1 SRTM 2ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/2007 5

6 As missões da altimetria espacial utilizadas Skylab GEOS-3 Seasat GEOSAT GFO ERS-1 ERS-2 ENVISAT TOPEX/POSEIDON JASON ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/2007 6

7 Seleção dos dados Ferramenta para gestão das medidas altimétricas Acompanha a variação espaço-temporal Imagem georeferenciada e medidas altimétricas Seleção tri-dimensional Espaço superfície-profundidade Seleção mais refinada das medidas altimétricas Traço 564 ENVISAT Rio Negro próximo à Manaus 2ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/2007 7

8 Criação das estações virtuais com GRASS GIS 6.1 2ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/2007 8

9 Validação das alturas de água altimétricas Stação Virtual G536B147JS Longitude: Latitude: Rio Negro São Felipe Missão ENVISAT SW satélite NE Rio Negro São Felipe y = x R 2 = Correlação satisfatória a = 0,98 m/m R 2 =99,25% Nivelamento da estação in situ Nível in situ (m) 2ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/2007 9

10 Estação virtual Série temporal altimétrica Stação Virtual G736B141JS Longitude: Latitude: Rio Negro Arquipélqgo Mariuá Missão ENVISAT SW satélite NE Leito menor Leito maior Rio Negro m seleção refinada sem ruído boa seleção na cheia e na vazante pequenas dispersão dos dados ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/

11 Estação Virtual Série temporal altimétrica Stação Virtual G149B1413 Longitude: Latitude: Rio Pardo Missão ENVISAT SW satélite NE ancoragem 25 Pequeno rio: Rio Pardo m seleção refinada sem ruído eliminação da ancoragem ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/

12 Estação virtual Série temporal altimétrica Stação Virtual G235B145JS Long: Lat: Lago Caapiranga Missão ENVISAT SW satélite NE Z I: Lago Caapiranga m Primeiras medidas em ZI Variação da altura 60cm Erros das medidas inferior à amplitude do sinal ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/

13 Estação virtual Série temporal altimétrica Stação Virtual G235B145JS Long: Lat: Lago Caapiranga Missão ENVISAT ICE - 1 ICE- 2 ICE1 - ICE2 ( S V1 ) ICE - 1 ICE -2 ICE 1 -ICE 2 (SV4) ICE- 1 ICE-2 ICE1 -ICE2 ( S V2) ICE - 1 ICE- 2 ICE1 - ICE2 ( S V5) ICE- 1 ICE- 2 ICE1 - ICE2 ( S V3) variação temporal do fluxo ICE1 melhor desempenho ICE2 Pequena dispersão dos dados ICE- 1 ICE- 2 ICE1 - ICE2( S V6) ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/

14 Altura de água ENVISAT Altura de água GRACE ENVISAT MISSÕES GRACE GPCP 25 Rio Negro 0 37 Lago Caapiranga Precipitação (mm/mês) Precipitação (mm/mês) CHUVA ENV ME GRACE ME CHUVA ENV ME GRACE ME 28 Rio Pardo Boa correlação Precipitação (mm/mês) Defasagem 2 meses em relação à chuva ZI coeficiente ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/ CHUVA ENV ME GRACE ME

15 Correlação Altura de água ENVISAT Altura de água GRACE ENVISAT MISSÕES GRACE GPCP perfil de altitude do rio análise multidisciplinar coeficiente variando conforme domínio do escoamento 2ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/

16 Imagens JERS-1 Mosaico Vazante Mosaico Cheia 2ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/

17 Images MODIS MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) B3 B4 B2 B1 AZUL ( nm) B3 Mapeamento de águas costeiras Diferenciação entre solo e vegetação Diferenciação entre vegetação conífera e decídua VERDE ( nm) B4 Mapeamento de vegetação Qualidade da água VERMELHO ( nm) B1 Absorção da clorofila Diferenciação de espécies vitais Áreas urbanas, uso do solo Agricultura Qualidade da água INFRAVERMELHO PRÓXIMO ( / nm) B2 e B5 Delineamento de corpos de água Mapeamento geomorfológico Mapeamento geológico Áreas úmidas Agricultura Vegetação 2ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/

18 Índices NDVI e EVI B2 B1 B3 B2 B1 NDVI = (B2-B1/B2+B1) EVI = 2,5*[B2-B1]/[B2+6*B1-7,5*B3 + 1] 2ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/

19 RESULTADOS classe 1 água livre (regiões totalmente inundáveis) NIR <1500 classe 2 vegetação inundável 0,1 < EVI < 0,3 e 1500 < NIR < 2700 classe 3 vegetação não inundável NDVI > 0,5 classe 4 outros NDVI < 0,5 e NIR > 2700 JANEIRO FEVEREIRO MARÇO ABRIL Superfície (km2) NIR<1500 MAIO 32.3 JUNHO JULHO AGOSTO Altura (m) NDVI>0, SETEMBRO OUTUBRO NOVEMBRO DEZEMBRO ª Reunião Científica do Observatório Pesquisa Água do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos inundada Grandes Rios Amazônicos Água de livre + vegetação Superfície ENVISAT- Manaus (Brasil) 18-21/11/

20 Conclusões COFECUB Continuação do estudo Estimar as variações temporais das superfícies de áreas inundadas pelas imagens MODIS; Cálculo das séries temporais de nível de água a partir de 1995; Estimar os volumes de água que transitam nessas várzeas por um período decenal; Avaliar a possibilidade de realizar o balanço hídrico a partir do uso exclusivo de dados de satélites; Análise de sensibilidade de modelos hidrológicos para avaliar se esses dados podem ser incorporados nesses modelos 2ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/

21 COFECUB Agradecimentos Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) no âmbito do projeto CAPES/COFECUB Nº 516/05 Modelagem Hidrológica-Atmosférica Aplicada à Gestão de Grandes Bacias Hidrográficas pela bolsa de doutorado Ao Centre de Topographie des Océans et de l'hydrosphère (CTOH) do Laboratoire d Études en Geophysique et Océanographie Spatiales (LEGOS), pelos Geophysical Data Records GDRs do satélites ENVISAT utilizados na pesquisa Ao Global Rain Forest Mapping (GRFM) e a National Aeronautics and Space Administration (NASA), através do Earth Observation System Data Gatewaye pelas imagens dos satélites JERS-1 e MODIS disponibilizadas para a pesquisa Ao Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística IBGE, pela disponibilização de mapas da região À Agência Nacional de Águas (ANA) pelo fornecimento de dados hidrológicos in situ. Ao projeto Hidrologia da bacia Amazônica (HiBAm), ao Institut de Recherche pour le Déveleppement (IRD) e a CPRM pelo apoio a esta pesquisa À Bennoit Le Guennec, Emmanuel Roux, Flávio Vaz, Geraldo Wilson, Guillaume Ramillien, Jean-François Cretaux, Jean Loup Guyot, Jean Michel Martinez, Maria Justi da Silva, Marie Paule Bonnet, Patrick Seyler, Walter Collischonn e Webe Mansur que participaram ou participam do desenvolvimento desta pesquisa 2ª Reunião Científica do Observatório de Pesquisa do Meio Ambiente (ORE) HYBAM nos Grandes Rios Amazônicos - Manaus (Brasil) 18-21/11/