Sensibilidade da refletância de uma floresta tropical em 460 nm, 650 nm e 850 nm aos parâmetros ópticos e arquitetônicos do dossel

Abstract

Estudar e monitorar a vegetação - floresta, cerrado ou outro tipo de cobertura - é de suma importância para se entender o padrão climático atual. Os Modelos de Dinâmica de Vegetação (MDV) são ferramentas úteis nos estudos de determinado bioma, pois são baseados em princípios físicos e em condições iniciais e de contorno, podendo então obter indícios dos fatores que influenciam o ambiente modelado, fazer previsões futuras do comportamento da vegetação e, associados a outros modelos, fazer previsões futuras da influência da vegetação no clima, ou da mudança do clima na vegetação. Em particular, os modelos de refletância fazem parte dos MDV. Alguns estudos têm sido feitos para identificar a influência dos componentes do dossel sobre a resposta do albedo da cobertura vegetal, obtendo a melhor configuração dos parâmetros a serem usados. Porém, o estudo da refletância para menores faixas do espectro eletromagnético indica mais detalhadamente as feições dos alvos estudados. Para a vegetação, importantes características são estimadas a partir da resposta da refletância de faixas específicas. Nesse aspecto o objetivo desse trabalho foi adicionar três bandas vermelho, infravermelho próximo e azul, referentes às bandas 1, 2 e 3 do sensor MODIS, a bordo dos satélites TERRA e AQUA, no modelo IBIS - Integrated Biosphere Simulator - observando a sensibilidade aos parâmetros óticos e arquitetônicos do dossel e calibrando esses parâmetros de acordo com os produtos de refletância de superfície e índice de vegetação do MODIS para a Reserva do Cuieiras (K34). A análise de sensibilidade indicou forte resposta para os parâmetros referentes à parte superior do dossel. A combinação dos parâmetros que minimizou o RMSE do EVI - Enhanced Vegetation Index (RMSEmin = 0,0245) foi a inclinação das folhas do dossel superior up χ = 0,92, refletância das folhas da parte superior do dossel na faixa do azul blue−up ρ = 0,0162, vermelho red −up ρ =0,0466 e infravermelho próximo nir−up ρ = 0,4427.

Studying and monitoring the vegetation - forest, savannah or other types - is important to understand the current climatic standard. Dynamical vegetation models (DVM) are useful tools in biome studies as they are based on physical principles as well as on initial and boundary conditions, therefore can obtain evidence of the influence of factors on the modeled environment, predict future vegetation behavior and, in association with other models, make predictions about vegetation future influence on climate or about the effect of climate change on vegetation. In particular, reflectance models are part of DVMs. Some studies have attempted to identify, canopy elements on the response of the vegetation cover albedo, the effect of obtaining the best parameters configuration. However, the reflectance study for electromagnetic spectrum narrower bands shows further features of the studied objects. Important features are estimated from the response of specific bands vegetation reflectance. Therefore, the objective of this thesis was to add three bands - red, near infrared and blue, corresponding to the bands 1, 2 and 3 of the sensor MODIS, onboard the TERRA and AQUA satellites, into the IBIS model - Integrated Biosphere Simulator, observe the canopy reflectance sensitivity to architectural and optical parameters, and calibrate these parameters according to the surface reflectance products and vegetation index from MODIS for the Reserve Cuieiras (K34). The sensitivity analysis indicates a strong response to the upper canopy parameters. The parameters combination that minimizes the RMSE of EVI - Enhanced Vegetation Index (RMSE = 0.0245) are the slope of the upper canopy leaves up χ = 0.92, reflectance from the upper canopy leaves in the blue band blue−up ρ = 0.0162, red band red −up ρ = 0.0466 and near infrared band nir−up ρ = 0.4427.