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Título: Estimativa da evapotranspiração sobre a bacia hidrográfica do Rio Piranhas-Açu utilizando dados de sensoriamento remoto
Autor(es): Mutti, Pedro Rodrigues
Palavras-chave: S-SEBI;SSEB;MODIS;Balanço de energia;Recursos hídricos
Data do documento: 22-Fev-2018
Referência: MUTTI, Pedro Rodrigues. Estimativa da evapotranspiração sobre a bacia hidrográfica do Rio Piranhas-Açu utilizando dados de sensoriamento remoto. 2018. 117f. Dissertação (Mestrado em Ciências Climáticas) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Abstract: The Piranhas-Açu River Basin (PARB) is located in Brazil’s semiarid region, where the occurrence of long draught periods associated with water resources allocation conflicts may put its water availability at risk, impacting human supply and agriculture development. Because of that, research on hydrological cycle processes is crucial to water resources management in water basins. Among these processes, evapotranspiration (ET) is of uttermost importance given its critical role in water, soil and vegetation interactions, hydrometeorological modelling and in the energy fluxes dynamics of semiarid regions. Therefore, the objective of this study is to quantify daily ET during a wet and a dry year in all the PARB, by using remote sensing data and formulations based on the Simplified Surface Energy Balance Index (S-SEBI) and the Simplified Surface Energy Balance (SSEB) algorithms. Land surface temperature, albedo and NDVI data from MODIS sensor and solar radiation data from weather stations located in the basin were used. Precipitation analysis was carried out using data from rain gauges located in the basin. It indicated 2009 as being an unusually wet year and 2012 as an unusually dry year, which were selected for the ET quantification. The proposed algorithm was calibrated and validated with energy balance components data from a flux tower equipped with eddy covariance system. Daily ET estimates showed good agreement with observed values (R²=0.64, RMSE=0.79 mm.d-1) and annual ET relative error was of 7,3% (33.7 mm.year-1). In 2009 the highest monthly ET rates were found in water bodies (96.4 mm) and in the Caatinga (93.0 mm) during March and April. In this year, ET monthly rates were higher than 30.0 mm in all land cover classes until October. In 2012, the highest rates were also found in March and April in water bodies (100.9 mm) and the Caatinga (87.4 mm). In June of this year monthly ET rates were as lows as 30.0 mm, with a minimum of 17.6 mm in bare soil areas in September. Water surplus was calculated using precipitation data from the TRMM satellite. During 2009 it was observed a surplus of 721.5 mm in the PARB, which was 4.7 times greater than the deficit observed in 2012 (-153.2 mm). This indicates that, neglecting consumptive water usage in the basin, wet years can potentially compensate up to four years of intense draughts.
Resumo: A Bacia Hidrográfica do Rio Piranhas-Açu (BHPA) está inserida na região do Semiárido brasileiro, onde a ocorrência de longos períodos de estiagem associada aos conflitos na distribuição dos recursos hídricos impacta diretamente a disponibilidade de água para abastecimento humano e para o desenvolvimento agrícola da região. Em virtude disso, o estudo dos processos do ciclo hidrológico é fundamental para a tomada de decisões no âmbito do gerenciamento dos recursos hídricos. Dentre estes processos a evapotranspiração (ET) se destaca pelo seu papel fundamental nas interações entre água, solo e vegetação, na modelagem hidrometeorológica e nos fluxos de energia em regiões de clima semiárido. O objetivo desse estudo é, portanto, quantificar a ET diária em toda a região da BHPA, em um ano seco e um ano chuvoso, utilizando dados de sensores orbitais e formulações dos algoritmos Simplified Surface Energy Balance Index (S-SEBI) e Simplified Surface Energy Balance (SSEB). Foram utilizados dados de temperatura da superfície, albedo e NDVI obtidos pelo sensor orbital MODIS e dados de radiação solar provenientes das estações meteorológicas inseridas na bacia. Realizou-se uma análise pluviométrica com dados de precipitação de postos inseridos na bacia que indicou o ano 2009 como sendo um ano chuvoso e o ano de 2012 como sendo um ano seco, sendo os mesmos escolhidos para quantificação da ET. O algoritmo proposto foi calibrado e validado utilizando dados dos elementos do balanço de energia obtidos em uma torre de fluxo equipada com sistema de eddy covariance. As estimativas da ET diária apresentaram boa concordância com os valores observados (R²=0,64, RMSE=0,79 mm.d-1) e o erro relativo da ET anual foi de 7,3% (33,7 mm.ano-1). Em 2009 as maiores taxas mensais de ET foram encontradas nos corpos hídricos (96,4 mm) e nas regiões de Caatinga (93,0 mm) em março e abril. Nesse ano, as taxas mensais de ET mantiveram-se maiores que 30,0 mm em todas as classes de uso do solo até outubro. Em 2012, as maiores taxas foram encontradas também em março e abril, com destaque para os corpos hídricos (100,9 mm) e a Caatinga (87,4 mm). Nesse ano, no mês de junho as taxas de ET atingiram valores inferiores a 30,0 mm, com mínimo em setembro nas regiões de solo exposto (17,6 mm). O excedente/déficit hídrico foi calculado utilizando-se dados de precipitação do satélite TRMM. No ano de 2009 foi observado um excedente hídrico de 721,5 mm na BHPA, uma magnitude 4,7 vezes maior que o déficit observado em 2012 (-153,2 mm). Isso indica que, desconsiderando-se o uso consuntivo dos recursos hídricos na bacia, anos chuvosos têm o potencial de compensar até quatro anos de seca intensa.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25004
Aparece nas coleções:PPGCC - Mestrado em Ciências Climáticas

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