COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS ALVOS

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1 Reflectância espectral característica da folha vegetal verde sadia, para o intervalo de comprimentos de onda entre 0,4 e 2,61μm. Os fatores dominantes que controlam a reflectância foliar são os vários pigmentosfoliaresexistentesnomesófilo paliçádico (por exemplo, as clorofilas a e b, e o β-caroteno), o espalhamento da energia infravermelha no mesófilo esponjoso e a quantidade de umidade na planta. As principais bandas de absorção pela clorofila ocorrem entre 0,43-0,45μm e em 0,65-0,66μm na região do visível. Uma relativa diminuição de absorção entre as duas citadas acima produz um decréscimo na eficiência de absorção aproximadamente em 0,54μm, na porção verde do eem. As principais bandas de absorção pela água ocorrem em 0,97; 1,19; 1,45; 1,94 e 2,7μm. Concluindo: é a menor absorção da luz verde Concluindo: é a menor absorção da luz verde (em comparação com a da luz azul e com a da luz vermelha) que faz com que as folhas verdes sadias pareçam verdes aos nossos olhos.

2 a) Secção transversal de uma folha verde típica hipotética, mostrando tanto o topo com o a parte inferior da folha. Os pigmentos foliares nas células do parênquima paliçádico tem um impacto significativo na absorção e na reflectância da luz visível (azul, verde e vermelho), enquanto que as células do mesófilo esponjoso têm um impacto significativo na absorção e na reflectância da energia infravermelha incidente; b) Imagem de microscópio eletrônico de uma folha verde.

3 a) Espectros de absorção dos pigmentos clorofila a e clorofila b. As clorofilas a e b da folha vegetal absorvem grande parte da energia azul e da vermelha incidentes; b) Espectro de absorção do β-caroteno, que absorve principalmente no azul. Outros pigmentos encontráveis nas folhas incluem a ficoeritrina, que absorve preferencialmente a luz verde (0,55μm), e a ficocianina (0,62μm), que absorve principalmente a luz verde e vermelha (conforme Ferabee, 1997). Quando uma planta atinge a senescência ou é afetada por estresse, os pigmentos de clorofila podem desaparecer, permitindo que os carotenos e outros pigmentos tornem-se dominantes. Ex.: Cessa a produção de clorofina no outono folhas amareladas pelos carotenos e outros pigmentos. Produção de grandes quantidades de antocianina no outono folhagens vemelho-brilhantes. O SR de absorção da clorofila representa uma variável biofísica fundamental útil para vários tipos de pesquisas biogeográficas e podem ser associados a outros dados para identificar estresse, produtividade e outras variáveis híbridas da vegetação.

4 As regiões espectrais mais sensiveis a estresse localizam-se nos intervalos de 535 a 640nm e de 685 a 700nm. Valores mais altos nas proximidades de 700nm representam o que é chamado de deslocamento da borda vermelha para o azul (blue shift of the red edge). Trata-se do deslocamento, em direção aos menores comprimentos de onda, da curva de transição vermelho/infravermelho próximo em vegetação estressada.

5 A reflectância no infravermelho próximo aumenta muito na região entre 700 e 1200nm. A vegetação verde sadia é geralmente caracterizada por uma alta reflectância (40-60%), alta transmitância (40-60%) e relativamente baixa absortância (5-10%). As principais razões pelas quais os dosséis de plantas sadias refletem tanto no infravermelho próximo são as seguintes: Afolhajárefletede40a60%da energia do infravermelho próximo incidente devido ao mesófilo esponjoso, e Os restantes 45 a 50% da energia penetram (ou seja, são transmitidos) na folha e podem ser refletidos uma vez mais pelas folhas abaixo. Fenômeno chamado reflectância foliar aditiva.

6 Reflectância foliar aditiva Quanto maior o número de camadas de folhas num dossel maduro e sadio, teoricamente maior a reflectância no infravermelho próximo.

7 Pesquisadores demonstraram que existe uma relação direta entre a resposta no Irp e as variáveis relacionadas a biomassa. a) Distribuição de todos os pixeis em uma cena, no espaço multiespectral do Red X Irp, é vista na área sombreada. b) A migração de um píxel de vegetação agrícola no espaço Red X Irp ao longo do ciclo fenológico. Este tipo decomportamento para reflectância do Red e Irp, em relação ao desenvolvimento dos dosséis vegetais, levou ao desenvolvimento de numerosos índices de vegetação e de técnicas de estimação da biomassa que utilizam diversos tipos de parâmetros envolvendo estas bandas espectrais.

8 Variação da resposta espectral em função do conteúdo de água:

9 Variação da resposta espectral em função do conteúdo de água:

10 Fatores que influenciam a resposta espectral dos dosséis, ou seja a Função de Distribuição de Reflectância Bidirecional: Iluminação: - Geometria: ângulo de incidência solar (ou radar) e azimute. - Características espectrais (comprimento de onda). Sensor: - Geometria: ângulo de visada (p. ex., 0º Nadir) e azimute da direção visada (0-360º). - Sensibilidade Espectral (comprimento de onda). - IFOV (milirradianos). Substrato: Solos: - Dossel: tipo (plantas ou árvores), fechamento (%), orientação sistemática (p. ex., ruas 0-360º), orientação não-sistemática (aleatória). - Copas (de árvores): forma (p. ex., circular, cônica) e diâmetro. - Troncos ou caules: densidade (unidades por m 2 ) e DAP. - Folha: Índice de Área Foliar (LAI) e Distribuição de Ângulo Foliar (DAF) (planófilas, erectófilas) - Mesmas variáveis que as de Vegetação, acima. - Textura. -Cor. - Conteúdo de umidade.

11 Exemplos

12 Exemplos

13 Exemplos

14 Ciclo fenológico

15 Ciclo fenológico

16 Base fisiológica para o desenvolvimento de Índices de Vegetação

17 Objetivos dos Índices de Maximizar a sensibilidade a parâmetros biofísicos das plantas, preferencialmente de uma forma linear, para que esta variabilidade seja fidedigna para uma grande amplitude de condições da vegetação e para facilitar a validação e a calibração do índice. Normalizar ou modelar os efeitos externos tais como o ângulo solar, o ângulo de visada e as interferências atmosféricas, de modo a permitir comparações espaciais e temporais. Normalizar os efeitos internos, tais como variações no substrato abaixo do dossel, incluindo topografia (declividade e aspecto), solos, e diferenças quanto à vegetação senescente ou presença de ramos lenhosos (componentes nãofotossintéticos. Ser acoplável a algum parâmetro biofísico mensurável, tais como a biomassa, o LAI, ou a APAR (Radiação Fotossinteticamente Ativa Absorvida), para fins de validação e de controle de qualidade.

18 Sistemas aquáticos: Fatores que influenciam o comportamento espectral dos sistemas aquáticos: Estrutura Molecular. Componentes em suspensão na coluna d água: partículas orgânicas e inorgânicas; organismos vivos (fitoplâncton, zooplâncton, virus, bactérias). Propriedades ópticas: Inerentes (composição da água) e Aparentes (geometria do campo de radiação submerso). Absorção da radiação no meio aquático: Decorre da presença de quatro componentes básicos: Aprópriaágua. Substâncias dissolvidas na água (matéria orgânica dissolvida). Biota fotossintetizadora. Partículas não vivas.

19 Minerais: Comportamento espectrais dos minerais: Feições de absorção de eem são causadas por dois tipos de transição eletrônica entre íons de metais de transição (p. ex. Fe 3+ ): Efeito de campo cristalino. Transferência de Carga.

20 Solos: Comportamento espectrais dos solos:

21 Outros Alvos: Comportamento espectrais de outros alvos:

22 Outros Alvos: Comportamento espectrais de outros alvos:

23 Resumo Respostas Espectrais do Solo, Vegetação e Água: