Twenty-year impact of fire foci and its relationship with climate variables in Brazilian regions.

In recent years, Brazil has become a major global contributor to the occurrence of national fires and greenhouse gas emissions. Therefore, this study aimed to evaluate the fire foci data of the past 20 years to determine their relationship with climatic variables in various Brazilian regions. The variables evaluated included fire foci, land surface temperature, rainfall, and standardized precipitation index, which were obtained via remote sensing from 2000 to 2019. The data were subjected to trend analyses (Mann-Kendall and Pettitt tests) and a multivariate analysis of canonical variables for evaluation. The results showed that the Midwest and North regions had the highest occurrence of fire foci throughout the study period, and that the North region had the highest accumulated annual rainfall. Thus, these regions require specific public policies to prevent future fires. Overall, the Midwest, Southeast, and South regions exhibit significant increasing fire foci tendencies. Our results reveal that this trend is related to the El Niño-Southern Oscillation (ENSO) phenomena, which alter climatic variables such as precipitation, land surface temperature, and the standardized precipitation index. Finally, the sugarcane growing area had a significant linear relationship with fire foci in the Southeast region, especially in the state of São Paulo, the major national sugarcane producer.

Evaluation of the MOD11A2 product for canopy temperature monitoring in the Brazilian Atlantic Forest.

Forest canopies have an important influence on the global climate balance. Through the analysis of the temperature of the canopy, it is possible to infer about the physiological aspects of the plants, helping to understand the behavior of the vegetation and, consequently, in the environmental monitoring and management of green areas. This study aims to validate the MOD11A2 V006 product from canopy surface temperature data obtained by an infrared radiation sensor. For the validation of the MOD11A2 product, a comparative analysis was performed between the land surface temperature (LST) data, obtained by the MODIS sensor, and the canopy temperature data, obtained by the SI-111 infrared radiation sensor coupled to the Itatiaia National Park (PNI) micrometeorological tower. Meteorological variables and land surface temperature collected from January to December 2018 in the PNI were also analyzed. The results reveal that the MOD11A2 product overestimates the canopy temperature in the daytime (MB ranging from 1.56 to 3.57 °C) and underestimates in the night time (MB ranging from - 0.18 to - 4.22 °C). During daytime, the months corresponding to the dry season presented a very high correlation (r = 0.74 and 0.86) and the highest values for the Willmott index (d = 0.70 and 0.64). At nighttime, the MOD11A2 product did not present a good performance for the LST estimation, especially in the rainy season. Therefore, we observed that the MOD11A2 product has limitations to estimate the land surface temperature and that possible changes in the algorithm of this product can be performed for high atmospheric humidity conditions.

Persistent fire foci in all biomes undermine the Paris Agreement in Brazil.

Brazil is one of the world's biggest emitters of greenhouse gases (GHGs). Fire foci across the country contributes to these emissions and compromises emission reduction targets pledged by Brazil under the Paris Agreement. In this paper, we quantify fire foci, burned areas, and carbon emissions in all Brazilian biomes (i.e., Amazon, Cerrado, Caatinga, Atlantic Forest, Pantanal and Pampa). We analyzed these variables using cluster analysis and non-parametric statistics to predict carbon and CO2 emissions for the next decade. Our results showed no increase in the number of fire foci and carbon emissions for the evaluated time series, whereby the highest emissions occur and will persist in the Amazon and Cerrado biomes. The Atlantic Forest, Pantanal, Caatinga and Pampa biomes had low emissions compared to the Amazon and Cerrado. Based on 2030 projections, the sum of emissions from fire foci in the six Brazilian biomes will exceed 5.7 Gt CO2, compromising the national GHG reduction targets. To reduce GHG emissions, Brazil will need to control deforestation induced by the expansion of the agricultural frontier in the Amazon and Cerrado biomes. This can only be achieved through significant political effort involving the government, entrepreneurs and society as a collective.

Assessment of evapotranspiration estimates based on surface and satellite data and its relationship with El Niño-Southern Oscillation in the Rio de Janeiro State.

The need to validate the quality of evapotranspiration estimates is essential for this parameter which has extended its use. For this, it is necessary to evaluate both new remote sensing products that expand the areas of estimated evapotranspiration and empirical equations that provide estimates with different data requirements. In order to examine this problem, the present study compared the estimates of evapotranspiration obtained by remote sensing of the MOD16A2 product and seven empirical equations with the estimates obtained through the FAO-56 reference method, with data obtained from six meteorological stations in the State of Rio de Janeiro, Brazil. Data cover the period from 2007 to 2013, which contains different phases of the El Niño-Southern Oscillation phenomenon. The methods proposed by Valiantzas were those that obtained the best performances when compared with FAO-56 with R2 over 90%. The non-parametric analysis of Mann-Kendall for the six seasons was mostly not significant; only the station of Resende showed a tendency of significant growth during the El Niño episode (Z = 0.283 and p value = 0.050). The mangrove and forest classes were the ones that obtained the highest averages (3.75 mm d-1 and 3.62 mm d-1), where the gradient of evapotranspiration can be observed in the South-Northeast portions. The MOD16A2 orbital product was inferior to the methods that used surface meteorological station data.

Anthropogenic and climatic influences in the swamp environment of the Pandeiros River basin, Minas Gerais-Brazil.

Several environmental impacts are resulting from the process of anthropization and climate variability that have caused degradation of biomes and humid environments. Thus, the objective of this study was to evaluate the effect of the anthropic process and the variation of climatic conditions on the dynamics of the marsh vegetation in the Pandeiros River preservation area in the north of Minas Gerais, Brazil. The Enhanced Vegetation Index (EVI) of product MOD13Q1 and the gross primary productivity (GPP) of product MOD17A2 of the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) were used for the period from 2001 to 2017 were used in this process. Rain and air temperature data were obtained from the Conventional Weather Station of Januária-MG. The time series were submitted to the nonparametric statistical test of Mann-Kendall. The process of anthropization of the swamp area in the environmental protection area of the Pandeiros River/MG (EPA) showed a pattern of expansion of vegetation cover associated with the reduction of the water table, a phenomenon resulting from the silting process and reduction of the incidence of rain in this region, which contributes to the reduction of ecosystem services. Thus, understanding the influence of climatic variables on the dynamics of vegetation in humid environments, such as the EPA swamp area on the Pandeiros River, is essential for the preservation and recovery of these ecosystems and for the implementation of public policies for preservation and conservation.

Space-time variability of the Roncador river basin in the change of land use and cover and its correlation with climatic variables / Variabilidade espaço-temporal da bacia hidrográfica do rio roncador na mudança do uso e cobertura do solo e sua correlação com variáveis climáticas

The objective of this study was to evaluate the space-time dynamics of the soil use and occupation of the Rio Roncador river basin between 1985 and 2010. The scenes were classified by two methods (partially unsupervised - K-Means and supervised - Maximum likelihood), the Thematic Mapper sensor products on the LANDSAT 5 orbital platform were used for both images of a 25-year time series (1985 to 2000). In order to measure the accuracy of the field the computer application Google Earth was used, in which nine classes (urban area, agricultural area, pasture, exposed soil, native forest, secondary vegetation, mangrove, altitude field and water) were collected. A multiple linear regression was performed, correlating the Normalized Difference Vegetation Index - mean NDVI (dependent variable) with the independent climatic variables (global solar radiation - MJm-2day-1, average air temperature - °C, relative humidity -%, evapotranspiration - mm d-1, and rain - mm). According to the general classification by Kappa parameter of the images for 2005 and 2010, they were identified as very good (68% and 74%). These results confirm that the Roncador River Basin is undergoing transformation in its landscape, with an average reduction of -49% in native vegetation areas due to the increase in urban areas (25%) and agriculture (31%). The statistical analysis showed that rainfall and air temperature were the only variables that presented significant sigma (0.04) and (0.02). The obtained coefficient of determination indicated that 47% of the variations of the "vegetation index" are explained by the environmental variables.

O objetivo deste estudo foi de analisar espaço-temporalmente a dinâmica do uso e ocupação do solo da bacia hidrográfica do Rio Roncador, localizada no município de Magé no Estado do Rio de Janeiro, entre os anos de 1985 a 2010. As cenas foram classificadas por dois métodos (parcialmente nãosupervisionada ­ K-Means e supervisionada ­ Máxima Verossimilhança), para ambos foram utilizados os produtos abordo da plataforma orbital LANDSAT 5 do sensor Thematic Mapper, para as imagens de uma sérietemporal de 25 anos (1985 a 2000). Para a aferição como verdade de campo utilizou-se se o aplicativo computacional Google Earth, no qual foram coletadas nove classes (área urbana, área agrícola, pastagem, solo exposto, floresta nativa, vegetação secundária, manguezal, campo de altitude e água). Foi feita uma regressão linear múltipla, correlacionando o Índice de Vegetação da Diferença Normalizada - NDVI médio (variável dependente) com as variáveis climáticas independentes (radiação solar global - MJm-2dia-1, temperatura média do ar - °C, umidade relativa do ar - %, evapotranspiração ­ mm d-1, e chuva - mm). Segundo a classificação geral pelo parâmetro Kappa das imagens para os anos de 2005 e 2010 estas foram identificadas como muito bom (68% e 74%). Estes resultados comprovam que a Bacia Hidrográfica do Rio Roncador está passando por transformação em sua paisagem, com redução média de (-49%) das áreas de vegetação nativa por aumento de áreas como urbana (25%) e agricultura (31%). A análise estatística evidenciou que a variável climática chuva e temperatura do ar foram às únicas que apresentaram sigma significativo (0.04) e (0.02), a regressão múltipla com R2 de 0.47, que significa que 47% das variações do "índice de vegetação" são explicados pelas variáveis ambientais.

Spectral trend of vegetation with rainfall in events of El Niño-Southern Oscillation for Atlantic Forest biome, Brazil.

This study aimed to analyze the spectral trend of vegetation with rainfall in El Niño-Southern Oscillation events (ENSO) in the Atlantic Forest, Brazil. Monthly rainfall data were collected from 85 conventional meteorological stations (EMC), data from the Enhanced Vegetation Index 2 (EVI2) and ENSO events (El Niño, La Niña, and Neutral) in the period from 2001 to 2013. Afterwards, state cluster analysis was performed using the results of non-parametric tests. The Mann-Kendall (MK) non-parametric test did not identify a trend pattern in rainfall distribution in the Atlantic Forest. The results for EVI2 by state and region showed that the trend is decreasing in the Northeast Region, except for the states of Alagoas and Pernambuco. Southeast region showed an increasing trend of EVI2 (except for Rio de Janeiro and São Paulo), while the South region showed a decreasing trend. In the Midwest, the trend was significantly decreasing. In the prognosis elaborated for the future, the regions with significant declines of the vegetation were the Northeast and Midwest. This study shows that the Atlantic Forest in some regions of Brazil has been suffering from the growing urbanization process and there is a trend of soil degradation.

Changes in past global solar radiation based on climate models and remote sensing in the state of Rio de Janeiro, Brazil / Mudanças ocorridas da radiação solar global passada baseado em modelos climáticos e sensoriamento remoto no estado do Rio de Janeiro, Brazil

The objective of this study was to perform a temporal and spatial analysis of the changes in the past global solar radiation based on climate models and remote sensing data in the State of Rio de Janeiro, Brazil for the baseline period (1961-1990). Data from two climate models - the Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis and Geophysical Fluid Dynamic Laboratory, were used for the A1B intermediate scenario, data from Conventional Weather Stations and orbital sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) MODIS Land Cover Type (MCD12Q1). The results of the Spatial Dependence Degree indicate that the best model to represent the global solar radiation is CCCMA-Exponential dry 70.01 and rainy 0.21 respectively. It was possible to verify that in places where the areas are occupied by forests there was reduction of global solar radiation for both dry and rainy periods of approximately 13 MJ m-2d-1. These results indicate that these forest areas can function as islands of freshness, while maintaining the thermal comfort balanced. It was concluded that the dry period had the highest values of solar radiation compared to the rainy (57%), which can be justified by the occurrence of fires in Rio de Janeiro.

O objetivo deste estudo foi realizar uma análise temporal e espacial das mudanças ocorridas da radiação solar global passada baseado em modelo climáticos e sensoriamento remoto no Estado do Rio de Janeiro, Brasil para o período baseline (1961-1990). Utilizaram-se dados de dois modelos climáticos o Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis) e Geophysical Fluid Dynamic Laboratory para o cenário intermediário A1B, dados de Estações Meteorológicas Convencionais e do sensor orbital Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) MODIS Land Cover Type (MCD12Q1). Os resultados do Grau de Dependência Espacial indicam que o melhor modelo que representa a radiação solar global é o CCCMA-Exponencial seco 70.01 e chuvoso de 0.21 respectivamente. Foi possível verificar que em locais onde as áreas são ocupadas por florestas houve redução da radiação solar global para os dois períodos seco e chuvoso de aproximadamente 13 MJ.m-2.dia-1. Estes resultados indicam que estas áreas de florestas podem funcionar como ilhas de frescor, mantendo o conforto térmico equilibrado. Conclui-se que o período seco apresentou maiores valores de radiação solar em comparação ao chuvoso (57%), que pode ser justificado pela ocorrência de queimadas no Rio de Janeiro.

Physical attributes of the river basin of Roncador river associated to the landscape change in the municipality of Magé, Rio de Janeiro-Brazil / Atributos físicos da bacia hidrográfica do rio Roncador associados a mudança da paisagem no município de Magé, Rio de Janeiro-Brasil

The objective of this study was to conduct a temporal analysis of biophysical attributes of the river basin of Rio Roncador, located in the municipality of Magé, Rio de Janeiro. SRTM data were used for the determination of the river basin morphometry and two images of the orbital platform Landsat5 TM sensor (01/28/1986 and 02/15/2010) applied the SEBAL algorithm to characterize the landscape dynamics. The results indicate that The river basin has a drainage area equivalent to 186.21 km2, perimeter 101.78 km, circularity index equal to 0.22, form factor 0.26 and compares index 2.09. These results indicate that the river basin is not prone to flooding, mainly due to its elongated form. It was possible to verify that in the interval of 24 years, degradation occurred in the region beyond the change in the coverage of the soil of the river basin. The results indicated a tendency of reduction in the areas of permanent preservation -13.4% of the river basin. It is concluded that anthropogenic actions were able to alter the surface cover of the soil and that, by the way, may have influenced the water dynamics of the river basin.

O objetivo deste estudo foi realizar uma análise temporal de atributos biofísicos da bacia hidrográfica do Rio Roncador, localizado no município de Magé, Rio de Janeiro. Utilizaram-se dados do SRTM para a determinação da morfometria da bacia hidrográfica e duas imagens da plataforma orbital Landsat5 sensor TM (28/01/1986 e 15/02/2010) aplicado o algoritmo SEBAL para caracterizar a dinâmica da paisagem nesse período. Os resultados indicam que a bacia hidrográfica possui uma área de drenagem equivalente a 186,21 km2, perímetro de 101,78 km, índice de circularidade igual a 0,22, fator forma de 0,26 e índice de compacidade de 2,09. Estes resultados indicam que a bacia hidrográfica não é propícia a enchentes, devido principalmente a sua forma alonga. Foi possível verificar que no intervalo de 24 anos ocorreu degradação na região além da mudança na cobertura do solo da bacia hidrográfica. Os resultados obtidos indicaram uma tendência de redução nas áreas de preservação permanente de -13,4% da bacia hidrográfica. Conclui-se que ações antropogênicas foram capazes de alterar a cobertura superficial do solo e que por sinal podem ter influenciado a dinâmica hídrica da bacia hidrográfica.

Physical parameters of the cachimbal river sub-basin associated to landscape change in Pinheiral-RJ, Brazil / Parâmetros físicos da sub-bacia do rio cachimbal associada à mudança de paisagem em Pinheiral-RJ, Brasil

The objective of this study was to characterize the physical parameters of the Cachimbal River Watershed, located in Pinheiral, Rio de Janeiro State, Brazil, and to use the resulting data to identify degradation risks. To achieve this purpose, a Hydrologically Consistent Digital Elevation Model (HCDEM) was generated using contour line, river path, and area boundary data extracted from topographic maps of the cities of Volta Redonda (Page SF-23-ZAV-2) and Piraí (Page SF-23-Z-VI-1). These maps were obtained from the Brazilian Institute of Geography and Statistics, and were rendered at a scale of 1:50,000 ArcGISs version 10.5 software was used to generate the HCDEM, from which the physical parameters were extracted. Results showed that the altitude of the area ranges from 360 m to 740 m, while the slope varies heterogeneously from 6% to 28%. The sub-basin has a total area of 104.15 km², a perimeter of 63.41 km, a main channel length of 21.79 km, and a 5th-order dendritic drainage network. Other parameters include a compactness coefficient of 1.74, a form factor of 0.34, and a circularity ratio of 0.33. These values indicate that the sub-basin is not prone to floods because of its elongated shape. Meanwhile, drainage density was 2.60 km km-2, while river density was 5.5 channels km-2; these parameters indicate excellent performance and high potential to generate new channels. Although the roughness coefficient indicates that the area is suitable for agricultural development, the roughness index demonstrates the need to adopt more nuanced agricultural practices that account for the particular features of the area, such as topographic variation and soil characteristics.

O objetivo deste estudo foi caracterizar os parâmetros físicos da sub-bacia hidrográfica do ribeirão Cachimbal, Pinheiral-RJ, Brasil, a fim de se identificar os riscos à degradação. Para isso foi gerado o Modelo Digital de Elevação Hidrologicamente Consistente (MDEHC) através a partir das cartas topográficas dos municípios de Volta Redonda (Folha SF-23-Z-A-V-2) e Piraí (Folha SF-23-Z-VI-1), obtidas no Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística na escala de 1:50.000, onde foram extraídas as curvas de nível, rios e limite. A confecção foi realizada utilizando o software ArcGIS versão 10.5. A obtenção dos parâmetros físicos foi realizada sob o MDEHC. Verificou-se que a altimetria varia de 360m a 740m e a declividade de 6% a 28%, estando elas apresentando padrão de distribuição heterogêneo. A sub-bacia possui área total de 104.15 km², perímetro de 63.41 km, com comprimento do canal principal de 21.79 km e rede de drenagem de 5ª ordem, com padrão dendrítico; coeficiente de compacidade (Kc) de 1.74; coeficiente de forma (Kf) de 0.34, índice de circularidade (IC) de 0.33; que indicam que a sub bacia não apresenta propensão a enchentes, pois possui formato alongado. Os valores encontrados para densidade de drenagem (Dd) foram de 2.60 km km-2 e a para densidade hidrográfica (Dh) de 5.5 canais km-2, o que classificou a área com Dd muito boa e Dh com elevado potencial para gerar novos canais. Dessa forma o escoamento superficial ocorre de forma lenta, e a formação de processos erosivos ocorre gradualmente. Apesar do coeficiente de rugosidade (Cr) indicar aptidão agrícola para agricultura, o índice de rugosidade (Ir) verificado, demonstra a necessidade da adoção de um conjunto de práticas agrícolas mais conservacionistas, levando em levando em consideração as particularidades da área, com destaque para as variações do relevo e características do solo associadas à paisagem da bacia hidrográfica.

Synoptic events associated with the land surface temperature in Rio de Janeiro / Eventos sinópticos associados da temperatura superfície da terra no Rio de Janeiro

This article aimed to evaluate land surface temperature using MOD11A2 (Terra satellite) with spatial resolution of one kilometre, compares its findings with land surface temperature data gathered by conventional meteorological stations, and, finally, investigates relations between land surface temperature and synoptic systems events that occurred in Rio de Janeiro State between January until December of 2009. The highest surface temperatures recorded by the MOD11A2 product, derived from the MODIS sensor, were found in the Metropolitana, Baixadas Litorâneas, Norte Fluminense and Noroeste Fluminense regions of Rio de Janeiro State and were recorded during the summer, winter and spring seasons. Autumn was the only exception, and this was due to the influence of the coastal environment. The following synoptic systems interfered with the estimated surface temperature produced by the MOD11A2 product for Rio de Janeiro State in 2009: the Madden Julian Oscillation and South Atlantic Convergence Zone in the summer; and Frontal Systems, the South Atlantic Convergence Zone, the Madden Julian Oscillation and the Upper Tropospheric Cyclonic Vortex in spring. The land use and occupation types with the highest surface temperature are: forest, urban area and pasture land in the summer; forest, urban area, agriculture and pasture land in autumn; and urban area and agriculture during spring. The MOD11A2 product showed a drastic decrease of the surface temperature for all land types during winter, especially for forested land.

Este artigo teve como objetivo avaliar a temperatura da superfície do solo usando o satélite MOD11A2 com resolução espacial de um quilômetro, comparar seus resultados com dados de temperatura da superfície terrestre adquiridas por estações meteorológicas convencionais, e, por fim, investigar as relações entre a temperatura da superfície da terra e eventos sistemas sinóticos que ocorreram no Estado do Rio de Janeiro entre janeiro até dezembro de 2009. As temperaturas mais elevadas da superfície obtidas pelo produto MOD11A2, derivado do sensor MODIS, foram encontrados nas regiões Metropolitana, Baixadas Litorâneas, Norte Fluminense e Noroeste Fluminense do Estado do Rio de Janeiro e foram registradas durante as estações de verão, inverno e primavera. O outono foi a única exceção devido à influência do ambiente costeiro. Os seguintes sistemas sinóticos interferiram na temperatura da superfície estimada pelo produto MOD11A2 para Estado do Rio de Janeiro em 2009: a Madden Julian Oscillation e Zona de Convergência do Atlântico Sul no verão; Sistemas frontais, a Zona de Convergência do Atlântico Sul, o Madden Julian Oscillation e o Alto Ciclone Vortéx Troposférico na primavera. Os tipos de uso e ocupação do solo com a temperatura da superfície mais alta são: floresta, área urbana e terras de pastagem no verão; floresta, área urbana, agricultura e pastagens no outono; área urbana e na agricultura durante a primavera. O produto MOD11A2 mostrou diminuição drástica da temperatura da superfície para todos os tipos de solo durante o inverno, especialmente para terrenos florestais.

Probable monthly rainfall associated with distinct biomes of Mato Grosso do Sul state / Precipitação mensal provável associada aos diferentes biomas do estado de Mato Grosso do Sul

The aim of this study was to determine the probable monthly rainfall for the state of Mato Grosso do Sul, considering the level of 75% probability, and study the spatial distribution associated with its different biomes. The rainfall data of 32 stations (sites) in the state of Mato Grosso do Sul were collected in the period 1954-2013. In each of the 384 series, the average monthly rainfall was calculated, for at least 30 years of observation. The Kolmogorov-Smirnov adhesion test was applied to the rainfall time series to check the fit of the data to a normal distribution. The likely fallout was estimated at 75% probability, using the normal probability distribution and, subsequently, it was adopted the method of Ordinary Kriging interpolation mathematics to spatial data. Based on the likely monthly precipitation estimated, the State of Mato Grosso do Sul possess three distinct periods, with the precipitation associated with different biomes: the rainy season (between the months November to March, where increased precipitation occurred in the Savanna biome), dry season (between the months from June to August, when the highest rainfall occurred in the Atlantic Forest) and transition period (April and May and September and October).

O objetivo estudo foi determinar a precipitação mensal provável para o Estado de Mato Grosso do Sul, considerando o nível de 75% probabilidade e estudar sua distribuição espacial associada aos seus diferentes biomas. Os dados de precipitação pluvial de 32 estações (locais) do Estado do Mato Grosso do Sul foram coletados do período de 1954 a 2013. Em cada uma das 384 séries temporais de precipitação pluvial mensal calculou-se a média, com no mínimo 30 anos de observação. Foi aplicado o teste de aderência de Kolmogorov-Smirnov nas 364 séries temporais de precipitação pluvial mensal para verificar o ajuste dos dados a distribuição normal. A precipitação provável foi estimada a 75% de probabilidade, utilizando-se a distribuição de probabilidade normal e, posteriormente, foi adotado o método de interpolação matemática da Krigagem Ordinária para espacialização dos dados. Com base na precipitação mensal provável, estimada pela distribuição normal a 75% de probabilidade, o Estado do Mato Grosso do Sul possuí três períodos distintos, estando à precipitação associada aos diferentes biomas: período chuvoso (entre os meses de novembro a março, onde as maiores precipitações ocorrem no bioma Cerrado), período seco (entre os meses de junho a agosto, onde as maiores precipitações ocorrem no bioma Mata Atlântica) e período de transição (meses de abril e maio e setembro e outubro).

Cluster analysis identified rainfall homogeneous regions in Tocantins state, Brazil / Análises de agrupamento identificaram regiões pluviometricamente homogêneas no estado de Tocantis, Brasil

Identifying homogeneous regions regarding the monthly rainfall is relevant in agricultural planning, especially in relation to the installation of crops. Thus, the aim of this study was to apply the cluster analysis using Ward's algorithm to identify homogeneous regions in Tocantins State. Rainfall database of 34 stations (sites) of Tocantins, from 1976 to 2012, it were obtained of the Database of the Agência Nacional de Águas, Instituto Nacional de Meteorologia and Serviço Meteorológico do Brasil. Thus, were formed 408 time series (12 months × 34 sites) wherein AA technique was applied in conjunction with Ward's algorithm. Three homogeneous regions in relation to monthly rainfall were identified. Group 1, located in the extreme north of the state, has intermediate average values (135.58 mm) to the other groups. Group 2 showed the greatest variance (13,543.68 mm²) and higher average (162.19 mm) for the studied period. On the other hand, group 3 has the lowest average rainfall (117.93 mm) among the homogeneous groups. Separating the groups followed a north-south alignment which suggests that latitude is the physiographic factor that most influences the occurrence of monthly rainfall in the State of Tocantins.

A identificação de regiões homogêneas quanto a chuva mensal é relevante no planejamento agrícola, sobretudo no que diz respeito à instalação de culturas. Assim, o objetivo deste estudo foi aplicar a análise de agrupamento (AA) em conjunto com o algoritmo de Ward para identificar regiões homogêneas no Estado do Tocantins. Dados de precipitação mensal de 34 estações (locais) do Tocantins, de 1976 a 2012, foram obtidos do banco de dados da Agência Nacional de Águas, Instituto Nacional de Meteorologia e Serviço Meteorológico do Brasil. Assim, foram formadas 408 séries temporais (12 meses x 34 locais) em que foi aplicada a técnica AA em conjunto com o algoritmo de Ward. Foram identificadas três regiões homogenias quanto a precipitação mensal. O grupo 1, localizado no extremo-norte do estado, possui valores médios intermediários (135.58 mm) aos outros grupos. O grupo 2 apresentou a maior variância (13,543.68 mm²) e maior média (162.19 mm) para o período de estudo. Por outro lado, o grupo 3 possui a menor média pluviométrica (117,93 mm) dentre os grupos homogêneos. A separação dos grupos seguiu um alinhamento Norte-Sul, o que sugere que a latitute é o fator fisiográfico que mais influência na ocorrência da precipitação mensal no Estado do Tocantins.

Natural regeneration in anthropogenic environments due to agricultural use in the cerrado, Uberaba, MG, Brazil / Regeneração natural em ambientes antropizados por usos agrícolas no cerrado, Uberaba, MG, Brasil

Evidence of environmental impact on the Cerrado is characterised by the presence of large homogeneous pastures and agricultural areas, with the presence of very fragmented and scattered forest fragments. When these areas are abandoned due to low productivity, natural regeneration begins, which is influenced by environmental factors. The goal of the present study was to evaluate the forest cover temporal dynamics in anthropogenic areas and the influence of climate on natural regeneration in the Cerrado. The study site was an anthropogenic area that has been protected against the entrance of domestic animals and agriculture since 2002. Environments were identified, and natural regeneration dynamics were analysed by the use of vegetation indices calculated from satellite images. Statistical analysis Non-parametric Mann-Kendall was used to check the trend of the rain and the Normalized Difference Vegetation Index, multivariate analysis to verify the correlations and groups between the years of occurrence of El Niño and La Niña and the values of Normalized Difference Index. Natural regeneration in the Cerrado increased over time and was positively correlated with rainfall incidence. The process of recovery of degraded areas by natural regeneration technique proved efficient in the Cerrado, however, natural regeneration is negatively influenced by the weather phenomenon El Niño.

No Cerrado a evidencia dos impactos ambientais são as grandes áreas homogêneas com pastagens e agricultura, com a presença de fragmentos florestais muito fragmentados e esparsos. Quando as áreas são abandonadas devido à baixa produtividade, inicia-se o processo de regeneração natural, com influência dos fatores ambientais. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar a dinâmica temporal da cobertura florestal em áreas antropizadas e a influência das condições climáticas no processo de regeneração natural no Cerrado. Para tanto, foi utilizada uma área antropizada protegida contra a entrada de animais domésticos e explorações agrícolas desde 2002. A identificação dos ambientes e a dinâmica do processo de regeneração natural foram obtidas por meio de imagens orbitais com o cálculo do índice de vegetação. A análise estatística não-paramétrica de Mann-Kendall foi utilizada para verificar a tendência da chuva e do Normalized Difference Vegetation Index, a análise multivariada para verificar as correlações e agrupamentos entre os anos de ocorrência de El Niño e La Niña e os valores do Normalized Difference Index. A dinâmica do processo de regeneração natural no Cerrado apresentou um padrão crescente em função do tempo e uma correlação positiva com a incidência de chuvas. O processo de recuperação de áreas degradadas pela técnica de regeneração natural mostrou se eficiente no Cerrado, no entanto, a regeneração natural é influenciada negativamente pelo fenômeno climático El Niño.

Validation of the net radiation through sebal algorithm in different classes of land use and occupation in Rio de Janeiro / Validação do saldo de radiação pelo algoritmo sebal em diferentes classes de uso e ocupação no Rio de Janeiro

The aim of this study was (a) to assess and evaluate the net radiation (Rn) by SEBAL algorithm and (b) to assess the net radiation (Rn) by the landscape's spatial temporal dynamic using ISODATA algorithm, in entire city of Rio de Janeiro. Has been calculated the Rn by using the TM sensor images and orbital platform Landsat 5 and by Penman-Monteith method (FAO 56) with the conventional meteorological station data (EMC). The Rn values obtained with the SEBAL algorithm to the EMC cut area were slightly smaller than those obtained by the Penman-Monteith method (FAO 56), with VM = -36 (Wm-2) and EPE = 84.44 Wm-2. The Rn obtained by SEBAL has a high correlation with the values obtained in the surface. The Rn values obtained with the algorithm for the land use and occupation classes in the city of Rio de Janeiro were similar to those reported by other authors for the same classes.

Os objetivos do estudo foram (i) estimar e validar o saldo de radiação (Rn), por meio do algoritmo SEBAL e (ii) avaliar o Rn, através da dinâmica espaço-temporal da paisagem, baseado no algoritmo ISODATA, em todo o município do Rio de Janeiro (MRJ), Rio de Janeiro. Foi calculado o Rn baseado em imagens do sensor TM e plataforma orbital Landsat 5 e, através do método Penman-Monteith (FAO 56) com dados de entrada obtidos da Estação Meteorológica Convencional (EMC). Os valores de Rn obtidos com Algoritmo SEBAL para o recorte da área da EMC foram ligeiramente inferiores aos obtidos pelo método Penman-Monteith (FAO 56), apresentando VM = -36 (W.m-2) e EPE = 84,44 W.m-2. O Rn obtido pelo SEBAL, apresentou alta correlação com os valores obtidos em superfície. Os valores de Rn obtidos com o algoritmo para as classes de uso e ocupação do solo do município do Rio de Janeiro foram semelhantes aos encontrados por outros autores para as mesmas classes.

EVI2 index trend applied to the vegetation of the state of Rio de Janeiro based on non-parametric tests and Markov chain / Tendência do EVI2 aplicado na vegetação do estado do Rio de Janeiro Baseado em testes não-paramétricos e cadeia de Markov

The study aimed to assess the growth and decrease in vegetation trend by Enhanced Vegetation Index (EVI2) through the application of statistical tests and Markov's chain in the state of Rio de Janeiro (SRJ). Monthly data from EVI2 were calculated for the vegetations of the State of Rio de Janeiro (SRJ) from 2001 to 2012. Mann-Kendall (MK), Pettitt (P) and Estimator of Curvature Slope Sen (Se) tests assessed EVI2 trend, while the future scenarios were evaluated by Markov chain. Overall, there is an insignificant trend in vegetation growth in 75%, followed by a significant trend of decreasing in 25% of the regions. Pettitt's test showed that there is not significant (NS) abrupt changes, both growth and decreasing vegetation, and significant (S) abrupt changes of decreasing vegetation in the others Government regions. Spatial analysis from EVI2 in the regions Médio Paraíba amd Serrana showed the occurrence of NS abrupt change in the vegetation in November 2007 and 2003. Norte Fluminense and Metropolitana showed a NS vegetation increase in October 2003 and 2005. Noroeste Fluminense and Centro Sul Fluminense revealed an NS and S abrupt change of decreasing vegetation in April 2006. In Costa Verde and Baixadas Litorâneas NS and S abrupt changes in decreasing vegetation were observed in May 2004. Future scenarios showed changes in vegetation trend in SRJ with indication of decreasing. Predictions of changes in future scenarios ranging from 1 to 2 years in constant intervals (3 to 10 years) were observed in all future scenarios analyzed in the SRJ.

O estudo teve como objetivo avaliar o crescimento e a diminuição da tendência de vegetação por Indice de Vegetação Aprimorado 2 (EVI 2) e com a aplicação de testes estatísticos e cadeia de Markov no estado do Rio de Janeiro (ERJ). Dados mensais do índice Enhanced Vegetation Index (EVI2) foram calculados para vegetação do Estado do Rio de Janeiro (ERJ) entre 2001 a 2012. A tendência do EVI2 foi avaliada pelos testes Mann-Kendall (MK), Pettitt (P) e Estimador da Inclinação da Curvatura Sen (Se), enquanto os cenários futuros pela Cadeia de Markov. De um modo geral, há uma tendência insignificante de crescimento da vegetação em 75%, seguido de uma tendência significativa de diminuição em 25% das regiões de Governo. O teste de Pettitt mostrou a existência de mudanças bruscas não significativas (NS), ambos de crescimento e diminuição da vegetação em seis regiões de Governo e significativas (S) de diminuição da vegetação nas demais. Análise espacial do EVI2 nas regiões do Médio Paraíba e Serrana mostrou a ocorrência NS de mudança brusca da vegetação em novembro de 2007 e 2003. As regiões Norte Fluminense e Metropolitana mostraram um crescimento NS na vegetação em outubro de 2003 e 2005. As regiões Noroeste Fluminense e Centro Sul Fluminense revelaram uma mudança brusca de diminuição da vegetação NS e S em de abril de 2006. As regiões Costa Verde e das Baixadas Litorâneas observaram-se mudanças bruscas S e NS de diminuição da vegetação em maio de 2004. Os cenários futuros constataram mudanças na tendência da vegetação no ERJ com indicação de diminuição. Os prognósticos de mudanças dos cenários futuros com variação de 1 a 2 anos em intervalos constante (3 a 10 anos) foram observados, em todos os cenários futuros analisados no ERJ.

Models to estimate incident solar radiation on Seropédica, Rio de Janeiro / Modelos de estimativa da radiação solar incidente em Seropédica, Rio de Janeiro

Incident solar radiation (Rs) is usually used as an input variable in growth simulation models and yield of agricultural crops, in the design of alternative energy systems, buildings desing, weather, irrigation projects and food preservation, among others. However, in Brazil, there are few studies that evaluated the performance of different models in estimating Rs . Therefore, the aim of the study is to evaluate the Hargreaves-Samani, Thornton-Running and Weiss models to estimate Rs in the municipality of Seropédica, Rio de Janeiro. We used hourly measurements of solar radiation (Rs , KJ m-2) and maximum (tx,°C) and minimum (tn,°C) air temperature obtained from Ecologia Agrícola station (EA), between January/2008 to December/2013. Normality (Shapiro-Wilks and Jarque-Bera) and homogeneity of variance (Bartlett) tests were applied to the data set. The performance of the models was evaluated based on different statistical parameters (r2 RMSE, d, ρs and Student's t-test). The results indicated the rejection of the variance normality hypothesis of the standardized residuals by Shapiro-Wilks and Jarque-Bera tests. Bartlett's test indicated the presence of heterogeneity of model estimates. Hargreaves-Samani and Thornton-Running models obtained high values forr2 and low values for d. Hargreaves-Samani (coastal) model excelled in relation to other, being more suitable for estimating the Rs in the municipality of Seropédica, Rio de Janeiro.

A radiação solar incidente (Rs) é normalmente utilizada como variável de entrada em modelos de simulação de crescimento e produtividade de culturas agrícolas, no delineamento de sistemas alternativos de geração de energia, desing de edifícios, na climatologia, em projetos de irrigação e conservação de alimentos, entre outros. Entretanto, no Brasil, há excassez de pesquisas que avaliaram o desempenho de diferentes modelos na estimativa de Rs. Portanto, o objetivo do trabalho é avaliar os modelos Hargreaves-Samani, Thornton-Running e Weiss para estimativa da Rs no município de Seropédica, Rio de Janeiro. Utilizaram-se medidas horárias da radiação solar incidente (Rs , KJ m-2) e da temperatura do ar máxima (tx,°C) e mínima (tn,°C) obtidas na estação Ecologia Agrícola (EA), entre janeiro/2008 a dezembro/2013. Testes de normalidade (Shapiro-Wilks e Jarque-Bera) e homogeneidade de variância (Bartlett) foram aplicados à série de dados. O desempenho dos modelos foi avaliado com base em diferentes parâmetros estatísticos (r2 RMSE, d, ρs e teste-t de Student). Os resultados indicaram a rejeição da hipótese de normalidade de variância dos resíduos padronizados pelos testes de Shapiro-Wilks e Jarque-Bera. O teste de Bartlett indicou a presença de heterogeneidade das estimativas dos modelos. Os modelos Hargreaves-Samani e Thornton-Running tiveram altos valores de r2 e baixos valores de d. O modelo de Hargreaves-Samani (costeiro) se sobressaiu em relação aos demais, sendo mais adequado para estimar a Rs no município de Seropédica, Rio de Janeiro.

Space-time variability of vegetation by orbital platforms in the western Amazon / Variabilidade espaço-temporal da vegetação através de plataformas orbitais na Amazônia ocidental

Percentage maps (%) of forest cover derived from the annual product MOD44B were compared with the annual deforestation data from PRODES. PRODES data were used to calibrate the MOD44B (sub-pixel-level representation of surface vegetation cover estimates globally) annual images with the aim of evaluating the annual characterization of the deforestation dynamics and forest regeneration in the municipality of Bujari - Acre, Brazil, from 2000 to 2010. The percentage rates from MODIS were divided into forest cover categories (forested and deforested areas) by means of the Mann-Kendall (MK) non-parametric test used in each category. The results were satisfactory when compared with PRODES. The analysis of MOD44B product in the municipality, during the years 2001, 2004 and 2009, shows that there was an increase of the pixel frequency in the "Extremely High" category, which indicates regeneration of the area in the municipality of Bujari. Validations in situ should be done primarily to the regenerate areas.

Mapas percentuais (%) de cobertura florestal provenientes do produto anual MOD44B foram comparados com dados anuais de desflorestamento anual PRODES. Os dados do PRODES foram utilizados para calibrar as imagens anuais MOD44B (representação sub-pixel-nível de estimativas de cobertura de vegetação de superfície a nível mundial) com o objetivo de avaliar a caracterização anual da dinâmica de desmatamento e regeneração de florestas no município de Bujari ­ Acre, Brasil entre 2000 a 2010. Os índices percentuais do MODIS foram divididos em categorias de cobertura florestal (áreas desflorestadas e florestadas) por meio do teste não-paramétrico Mann-Kendall (MK) em cada categoria. Os resultados foram satisfatórios quando comparados com PRODES. Observa-se um aumento da frequência de pixels da categoria Extremamente Alta nos de 2001, 2004 e 2009 na análise total do produto MOD44B no município, o que indica a regeneração da área do município de Bujari. Devem ser realizadas validações in situ principalmente para áreas regeneradas.