VALIDAÇÃO DO ALGORITMO SEBAL NO PERIMETRO IRRIGADO SENADOR NILO COELHO PETROLINA-PE RESUMO

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1 VALIDAÇÃO DO ALGORITMO SEBAL NO PERIMETRO IRRIGADO SENADOR NILO COELHO PETROLINA-PE João Roberto Pinto Feitosa 1 & Bernardo Barbosa da Silva RESUMO O presente trabalho teve por objetivo estimar a evapotranspiração do perímetro irrigado de Nilo Coelho através da metodologia SEBAL com base nas bandas espectrais do Mapeador Temático do Landsat 5, e validar dados do SEBAL na estimativa da evapotranspiração em escala regional, pelo balanço de energia à superfície mediante a comparação desse balanço realiado por imagens de satélites e medições em campo. A evapotranspiração (ET) média diária obtida com imagens Landsat no ano de. Em 2003 a ET obtida com imagem Landsat foi de 2,1 mm/dia, enquanto aquela obtida com imagem NOAA foi de 1,6mm/dia, com valores máximos de 5,1 mm/dia e 4,6 mm/dia para Landsat e NOAA respectivamente. A validação mostrou que entre as variáveis do balanço de energia, Rn foi a variável que apresentou melhor resultado, enquanto que, G foi a apresentou pior resposta com os dados medidos. ABSTRACT The main objective of the present work was determinate of energy balance components at the surface, based on the spectral data collected through the seven bands of Landsat 5 and five bands of NOAA-16 satellites and some data of a meteorological station within the studied area. Four images of Landsat and two images of NOAA, September 24, 2003 and on October 12, 2004, involving irrigated areas of Project Nilo Coelho, part of Sobradinho Lake and San Francisco river, and areas of native vegetation were used. In 2003 the ET to Landsat was 2.1 mm/day, while the NOAA image was 1.6 mm/day, with values maximum of 5.1 mm/day and 4.6mm/day to Landsat and NOAA respectively. The validation show that between energy balance variable Rn presented better results, while G was the worst. Palavra-chave Sebal, Landsat, balanco de energia 1 Bolsista DCR/ CNPq/ IEPA, joao.feitosa@iepa.ap.gov.br 2 Prof. Dep. de Meteorologia da UFCG, bernardo@dca.ufcg.edu.br

2 1- Introdução O sensoriamento remoto vem se tornando cada ve mais parte do nosso cotidiano. A previsão meteorológica é ilustrada nos jornais e na televisão por imagens de satélites meteorológicos, da mesma forma que imagens de satélite passam, cada ve mais, a ilustrar livros, revistas, artigos científicos e muitas outras formas de comunicação visual. Do ponto de vista técnico-científico, imagens de sensoriamento remoto vêm servindo de fontes de dados para estudos meteorológicos, geológicos, ambientais, agrícolas, cartográficos, florestais, urbanos, oceanográficos, entre outros. Dentro de uma nova perspectiva de trabalho, Bastiaanssen (1995, 1998a,b) desenvolveu um algoritmo denominado Surface Energy Balance Algorithm for Land SEBAL, que visa estimar os componentes do balanço de energia, e possibilita estimar a evapotranspiração (ET) em escala diária. Nesse estudo, prepõe-se sua aplicação em área irrigada, possivelmente um estudo pioneiro no Brasil. Em virtude da importância e carência de dados de campo para monitorar a evapotranspiração dos perímetros irrigados no Nordeste brasileiro, este trabalho objetivou estimar a evapotranspiração através da metodologia SEBAL no perímetro irrigado Nilo Coelho em Petrolina-Pe, e validar o algoritmo SEBAL na estimativa das componentes do balanço de energia à superfície, mediante comparação dessas componentes com medições em superfície obtidas com o método das correlações turbulentas. 2 Material e Métodos 2.1 Material Localiação da área de estudo Considerou-se a área do Projeto de Irrigação Senador Nilo Coelho, que está localiado à margem do Rio São Francisco, no Nordeste brasileiro estendendo-se desde da Barragem do lago de Sobradinho, localiado no município de Casa Nova, no Estado da Bia, até o município de Petrolina-PE, com uma área de aproximadamente hectares. Na Figura 3.1, é apresentada planta de situação da área com relação ao Estado de Pernambuco. Foi utiliada imagem Landsat 5-TM do dia 12 de outubro de 2004 para validação do algoritmo SEBAL.

3 Método Dados Microteorológicos u,,, u x 0m dt H ρc p r H para cada pixel u u k 0 m L 3 ρc p u T kgh s Ψ m,ψ h(1), Ψ h( 2) ku u 0 m Velocidade de fricção u ku 0m Ψ m( ) r 2 1 u.k r de cada pixel r 2 Ψ 1 u.k h(2) + Ψ h(1) Pixel Frio H Rn G dt H.r /ρ. c frio LE frio frio p Pixel Quente Rn G H quente dt H quente.r /ρ. c p dt a+ bts Para cada pixel Figura 1 Fluxograma das etapas do processamento do fluxo de calor sensível.

4 O fluxo de calor latente LE (Wm 2 ) foi obtido pela equação abaixo LE Rn- G- H Foi obtida a fração evaporativa instantânea através da seguinte equação: Λ LE Rn G onde Λ é a fração evaporativa. A ET nas 24 horas foi calculada por: ET 24 ΛRn 24 onde ET 24 e Rn 24 são evapotranspiração e o saldo de radiação nas 24 horas, calculado: Rn 24 (1- α).r s τ sw24 onde R s 24 é radiação solar incidente integrada para 24 h. O τ sw24 é a transmitância atmosférica. A evapotranspiração em mm/dia foi calculada por: ET Rn λ Λ RESULTADOS A Figura 2 representa a carta da evapotranspiração diária (mm/dia) obtida através de imagem Landsat 5 em 12/10/2004. Observa-se nesta carta um padrão de tonalidades diferente daquele observado na carta de ET desse mesmo satélite nos anos anteriores. Observa-se também nesta carta de ET ao contrário da carta de ET do ano de 2003, menor predominância da tonalidade magenta (ET<1,0mm/dia) às margens do rio São Francisco, permitindo deduir que, nesta área em particular, o solo está mais úmido, favorecendo o aumento de ET. A evapotranspiração diária obtida pelo SEBAL variou de 0 a 5,0 mm/dia, com média de 2,3 mm/dia, enquanto que a ET medida no campo só atingiu 4,6 mm/dia, com média de 2,0 mm/dia. O ponto indicado pela seta representa área de caatinga, inserida no Embrapa semi-árido, onde se encontra instalado o anemômetro sônico para medidas de fluxos. O valor de ET obtido pelo SEBAL nessa área foi de 0,79 mm/dia, enquanto que o valor de ET medido nessa mesma área foi de 0,65 mm/dia, que representa uma diferença de 18% entre a ET calculado pelo SEBAL e aquela obtida com medidas de campo.

5 Valor dos Fluxos (Wm-²) Rn G H LE Tipo de Fluxo SEBAL Medidas de campo Figura 2 Fluxos instantâneos medidos em campo e obtido pelo SEBAL em 12/09/2004 Fluxos (W/m²) Hora Local Rn G H LE Figura 3 Comportamento diurno do balanço de energia medido em 12/10/2004 Torre do CPATSA ET < 1,0 1,0 < ET < 2,0 2,0 < ET < 3,0 3,0 < ET < 4,0 4,0 < ET< 5,0 Figura 4 - Carta de evapotranspiração (mm/dia) obtida com Landsat 5 em 12/10/2004

6 4- CONCLUSÃO A validação mostrou que todos os fluxos obtidos com SEBAL sobreestimaram àqueles medidos em campo. Dentre os fluxos instantâneos obtidos com base no SEBAL e aqueles medidos em campo, o saldo de radiação (Rn) foi o fluxo que apresentou melhor estimativa, com valor de 401,2 Wm -2, contra 372,6 Wm -2 daquele medido em campo, já o fluxo de calor no solo foi o fluxo que acusou pior estimativa, com valor de 98,6 Wm -2 obtido pelo SEBAL e de 73,6 Wm -2 registrado no campo. A ET máxima obtida com base no SEBAL foi de 5,3 mm/dia, enquanto que aquela obtida em campo foi de 4,6 mm/dia. A ET obtida com SEBAL no sítio experimental do CPTASA/EMBRAPA foi de 0,79 mm/dia, contra 0,65 mm/dia da medida em campo. 5- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BASTIAANSSEN, W. G. M. Regionaliation of surface flux densities and moisture indicators in composite terrain. Ph.D. Thesis, Wageningen Agricultural University, Wageningen, Netherlands, 237p., BASTIAANSSEN, WG.M. Remote Sensing in Water Resources Management: the State of Art, International Water Management Institute, Colombo, Ski Lanka, p BASTIAANSSEN, W. G. M.; MENENTI, M.; FEDDES, R. A.; HOLTSLAG, A. A. M. A remote sensing surface energy balance algorithm for land (SEBAL) 1. Formulation. Journal of Hydrology, v , p a. BASTIAANSSEN, W. G. M.; MENENTI, M.; FEDDES, R. A.; HOLTSLAG, A. A. M. A remote sensing surface energy balance algorithm for land (SEBAL) 1. Validation. Journal of Hydrology, v , p b. SECKLER, D.; AMERASINGHE, U; MOLDEN, D. de SILVA, R. BARKER, R. World water demand and supply, 1990 to 2025: scenarios and issues. Research Report 19, International Water Management Institute, Colombo, Sri Lanka, 40 p SHUTTLEWORTH, W. J., GURNEY, R. J., HSU, A. Y., ORMSBY, J.P. FIFE: The variation in energy partitioning at surface flux sites, remote sensing and large scale global processes. Proccedings of the Baltimore Symposium. IAIIS publication n. 186, IAIIS Press, Oxfordshire, p