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Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.unb.br/handle/10482/17971
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Title: Modelagem espectral para determinação da concentração e fluxo de co2 em paisagens naturais e antrópicas na região amazônica
Authors: Silva, Suzy Cristina Pedroza da
Orientador(es):: Baptista, Gustavo Macedo de Mello
Assunto:: Dióxido de carbono
Sensoriamento remoto
Amazônia - Brasil
Issue Date: 24-Apr-2015
Citation: SILVA, Suzy Cristina Pedroza da. Modelagem espectral para determinação da concentração e fluxo de co2 em paisagens naturais e antrópicas na região amazônica. 2014. xiv, 173 f., il. Tese (Doutorado em Geociências Aplicadas)—Universidade de Brasília, Brasília, 2014.
Abstract: A modelagem espectral é uma das ferramentas importantes para a determinação de estimativa de parâmetros biofísicos de um local. Correlacionar a concentração e o fluxo de dióxido de carbono, por meio de medições indiretas é um grande avanço na área das geociências, principalmente quando envolve, também, a análise de ambientes naturais e antropogênicos. O objetivo central da tese foi analisar a concentração e o fluxo de dióxido de carbono por meio do sensoriamento remoto hiperespectral em determinadas regiões da Amazônia, verificando-se o potencial das imagens do sensor Hyperion para detecção do sequestro florestal de carbono e do conteúdo de CO2 atmosférico. O estudo foi desenvolvido a partir de cinco sítios experimentais com as torres micrometeorológicas, em diferentes paisagens na Amazônia Brasileira. A metodologia foi desenvolvida a partir da modelagem do CO2flux que mede a eficiência do processo de sequestro de carbono pela vegetação, a partir da integração do NDVI, EVI e EVI com o sPRI e validada pelo índice, ICO2, que é determinado pela intensidade da feição de absorção do gás centrada em 2,0 μm. Neste estudo foram utilizadas 21 imagens hiperespectrais obtidas pelo sensor Hyperion que possui cenas com 242 bandas, nos comprimentos de onda de 0,4 a 2,5 μm, com uma resolução espacial de 30 metros. Resultados desse estudo apontaram que os índices NDVI, EVI e EVI2 podem compor a estrutura do índice de sequestro florestal de carbono, CO2flux. Entretanto, fez-se necessário avaliar a potencialidade e comparação dos índices em relação à detecção do sequestro florestal de carbono, associado as medições diretas de CO2 nas torres. Essa avaliação fez referência às relações estatísticas entre as informações obtidas com a aplicação do modelo CO2flux e as informações de campo da concentração (ppm) e fluxo (mol.m-2.s-1) de CO2. Assim, os resultados mostraram que o CO2flux pode ser utilizado tanto com dados de concentração, quanto com dados de fluxo. Os melhores ajustes para o CO2flux pontual foram apresentados para a associação com dados de fluxo, enquanto que, para as análises a partir do footprint, apresentou melhores resultados com a associação entre os dados espectrais com as medidas de concentração de CO2 no topo das torres. As correlações entre as variáveis mensuradas são inversamente proporcionais, indicando maior atividade fotossintética medida pelo CO2flux, quando a concentração é menor na camada atmosférica. O índice ICO2 mostrou-se muito eficiente na validação do modelo de sequestro florestal de carbono, além de apresentar melhor ajustamento para dados de fluxo no pixel, apresentando correlação positiva indicando que, à medida que aumenta o fluxo de CO2 na coluna do ar atmosférico, também, eleva-se os valores de ICO2 nas imagens do sensor Hyperion, e, expõe que 71% do fluxo de CO2 são explicados pelo teor de CO2 disponível na coluna atmosférica nos ambientes estudados. Contudo, as medições indiretas da concentração de CO2 podem ser monitoradas por meio de sensoriamento remoto hiperespectral e permitem a compreensão de sua dinâmica, baseando-se nas modelagens espectrais de vegetação. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT
The spectral modeling is an important tool for determining biophysical parameters estimation of a location. Correlating the concentration and the carbon dioxide stream by means of indirect measurements is a large advance in the field of earth sciences, especially when it also involves the analysis of natural and anthropogenic environments. The central aim of the thesis was to analyze the concentration and carbon dioxide flow through the hyperspectral remote sensing in certain regions of the Amazon, verifying the potential of images Hyperion sensor for the detection of forest carbon sink and CO2 content atmospheric. The study was developed from five experimental sites with micrometeorological towers in different landscapes in the Brazilian Amazon. The methodology was developed from modeling CO2flux which measures the efficiency of carbon sink process by vegetation, from the integration of NDVI, EVI and EVI with sPRI and validated by the index, ICO2, which is determined by the intensity of the feature a gas absorption centered at 2.0 microns. This study used 21 images taken by the Hyperion hyperspectral sensor which has 242 scenes with bands at wavelengths from 0.4 to 2.5 microns, with a spatial resolution of 30 meters. Results of this study showed that the NDVI indices, EVI and EVI2 can compose the structure of the forest sink rate of carbon, CO2flux. However, it was necessary to evaluate the potential and comparison of ratios in relation to detection of forest carbon sink associated direct measurements of CO2 in the towers. This assessment referred to the statistical relationships between the information obtained from the application of CO2flux model and the concentration camp information (ppm) and flux (mol.m-2.s-1) of CO2. Thus, the results showed that the CO2flux can be used both with concentration data, and with data stream. The best settings for the timely CO2flux were presented to the association with flux data, while for the analyzes from the footprint, showed better results with the association between the spectral data with the CO2 concentration measurements at the top of the towers. The correlations between the variables measured are inversely proportional, indicating increased activity photosynthetic measured by CO2flux, when the concentration is lower in the atmospheric layer. The ICO2 index proved to be very effective in validating the forest carbon sequestration model and showed better adjustment to the flow of pixel data, displaying a positive correlation indicating that, as it increases the flow of CO2 in atmospheric air column, also rises the ICO2 values in Hyperion images, and states that 71% of the CO2 stream are explained by CO2 content available on column in the study sites. However, the indirect measurements of CO2 concentration can be monitored by means of hyperspectral remote sensing and allow the understanding of its dynamics, based on spectral modeling of vegetation.
Description: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2014.
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