Abstract The Brazilian Savannah is one of the largest biomes in Brazil. Unfortunately, human pressure is aggravating the degradation processes of the biome and, together with the drought processes, fire events are a major concern. Monitoring tools must be designed, especially those involving the concepts of remote sensing, in anticipation of the fire phenomenon, mitigating the devastating effects. Therefore, the present research aims to determine the critical threshold for the occurrence of fires through the diagnosis of the conditions of greenness, humidity and senescence of the vegetation using the temporal analysis of Sentinel-2 images in the Parque Nacional de Brasília. Therefore, it is necessary to quantitatively determine each condition through the analysis of past events, determining the criticality threshold that conditions the region to present conditions that favor the onset of a fire, as well as the construction of an algorithm, in the Google Earth Engine. The study area is the Parque Nacional de Brasília, with the image data collection Harmonized Sentinel-2 MSI: MultiSpectral Instrument, Level-1C inside the Google Earth Engine. The algorithm aims to build a masking system to remove materials from the scenes, as well as the calculation of the NDVI, NDII, PSRI and dNBR indices, extracting the data through the mask of burned pixels. It was possible to identify six periods of fire occurrence, the data extraction allowed the statistical determination of the threshold, which was 0,580 for the NDVI, 0,015 for the NDII and 0,150 for the PSRI.

Resumo O Cerrado brasileiro é um dos maiores biomas do Brasil. Infelizmente a pressão antrópica está agravando os processos de degradação do bioma e juntamente com os processos de estiagem, os eventos de fogo surgem como grande fator de preocupação. Devem ser concebidos ferramentas de monitoramento, principalmente os que envolvem os conceitos de sensoriamento remoto, antepondo-se ao fenômeno de fogo, mitigando os efeitos devastadores. Sendo assim, a presente pesquisa tem como objetivo a determinação do limiar crítico à ocorrência de incêndios por meio do diagnóstico das condições de verdor, umidade e senescência da vegetação utilizando da análise temporal de imagens “Sentinel-2” no Parque Nacional de Brasília, para isso, faz-se necessário a determinação quantitativa de cada condição por meio da análise de eventos passados, determinando o limiar de criticidade que condicione a região apresentar condições que favoreçam o início de um incêndio bem como a construção de um algoritmo, no “Google Earth Engine”. Á área de estudo é o Parque Nacional de Brasília, com o acervo de dados de imagens “Harmonized Sentinel-2 MSI: MultiSpectral Instrument, Level-1C” dentro do “Google Earth Engine”. O algoritmo visa construir um sistema de máscaras para remover materiais das cenas, bem como o cálculo dos índices NDVI, NDII, PSRI e dNBR, extraindo os dados por meio da máscara de pixels queimados. Foi possível identificar seis períodos de ocorrência de fogo, a extração de dados permitiu a determinação estatística do limiar, sendo esse 0,580 para o NDVI, 0,015 para o NDII e 0.150 para o PSRI.

A consideração dos serviços ecossistêmicos no planejamento territorial tanto previne quanto mitiga impactos ambientais, objetivo que se alcança por meio dos serviços que se relacionam a provisão de recursos e regulação do ambiente propiciando bem estar sociocultural. Mas tais serviços estão ancorados na integridade do ecossistema que é alcançada pelas funções ecológicas de suporte que, por sua vez, possuem na presença da vegetação e na capacidade de seqüestro de carbono na paisagem sua melhor expressão. Esse entendimento demanda que o planejamento do território considere e disponha de meios de mensurar a presença dessas funções para subsidiar suas decisões sobre o uso e ocupação do solo. O presente trabalho objetiva identificar sumidouros de carbono na paisagem territorial do Distrito Federal, com o uso de ferramentas de sensoriamento remoto para subsidiar um planejamento territorial baseado na promoção e proteção de funções ecológicas de suporte e, por decorrência, dos serviços ecossistêmicos (regulação, provisão e cultura). Visando identificar áreas com comportamento de sumidouro de carbono, foram aplicados, em um trecho da paisagem do Distrito Federal, os índices ICO2 e CO2flux, um vinculado à presença de CO2 na coluna atmosférica e outro, à eficácia fotossintética da vegetação. Na análise dos resultados uma relação entre os índices foi observada, na identificação de sumidouros de carbono e forneceram-se evidências do desempenho da vegetação na prestação de serviços ecossistêmicos de suporte, apontando a relevância dos índices hiperespectrais para subsidiar o planejamento territorial.

The consideration of ecosystem services in landscape planning can both prevents and mitigate environmental impacts on the territory, an objective that is achieved through services that are related to the provision of resources and regulation of the environment, providing socio-cultural well-being. But such services are anchored in the integrity of the ecosystem achieved by ecological support functions that, in turn, have their best expression in the presence of vegetation and the ability to uptake carbon in the landscape. This understanding demands that territorial planning consider and have the means to measure the presence of these services to support their decisions on land use and occupation. The present work aims to identify carbon sinks in the territorial landscape of the Federal District, using remote sensing tools to support territorial planning based on the promotion and protection of ecological support functions and, as a result, of the ecosystem services (regulation, provision and culture). In order to identify areas with carbon sink behavior, the ICO2 and CO2flux indices were applied to a portion of the landscape of the Federal District, one linked to the presence of CO2 in the atmospheric column and the other to the vegetation photosynthetic efficacy. In the results analysis, a relationship between the indices was observed, in the identification of carbon sinks, and evidence of the vegetation performance in the provision of ecosystem support services was provided, pointing out the relevance of the hyperspectral indices to subsidize the territorial planning.

Resumo O impacto das mudanças climáticas nos padrões de precipitação e temperaturas máximas e mínimas da região Nordeste do Brasil é investigado com base na média dos resultados de quatro modelos climáticos globais, ECHAM5-OM da Alemanha, HADGEM2-ES do Reino Unido, BCM2 da Noruega e o CNRM-CM3 da França, para dois cenários de emissões de gases de efeito estufa, A1B e A2 que tiveram suas projeções futuras regionalizadas para o período 2021-2080 com o emprego da técnica de downscaling estatístico. A habilidade dos modelos em simular as condições do clima presente foi validada para o período de controle 1961-1990, apresentando resultados muito satisfatórios. Foi empregado o método dos análogos para realizar o downscaling estatístico e encontrar as relações preditor-preditando. Os resultados apontam para uma redução expressiva da precipitação nos respectivos períodos chuvosos das sub-regiões do Nordeste, e aumento das temperaturas máximas no primeiro semestre de forma mais significativa, com tendência a diminuição em extensas áreas do setor norte do Nordeste em meses do segundo semestre, principalmente para o cenário A2. Para as temperaturas mínimas os resultados apontam para tendência de aumento em todo o ano com destaque para os meses de inverno.

Abstract The impact of climate change on precipitation and maximum and minimum temperatures patterns in the Northeast region of Brazil is investigated based on the mean results of four global climate models, ECHAM5-OM from Germany, HADGEM2-ES from the UK, BCM2 from Norway and the CNRM-CM3 of France, for two scenarios of greenhouse gas emissions, A1B and A2, that had their future projections regionalized for the period 2021-2080 using the statistical downscaling model. The ability of the models to simulate present climate conditions was checked for the 1961-1990 control period, presenting very satisfactory results, and validated for the period 1991-2000. The analogues method was employed to perform statistical downscaling and to find predictor-prediting relationships. The results point to a significant reduction in rainfall in the respective rainy periods of the northeastern subregions, and the highest temperatures increase in the first semester, with a tendency to decrease in large areas of the northern Northeast sector in the second semester, mainly for scenario A2. For the minimum temperatures the results show a tendency of increase in all the year with highlight for the winter months.

Resumo O sensoriamento remoto pode ser utilizado na estimativa de dados meteorológicos. A partir da utilização de imagens de variáveis atmosféricas obtidas pelo sensor AIRS (Atmospheric Infrared Sounder) a bordo do satélite Aqua, o presente estudo objetivou estimar as temperaturas máxima, mínima e média diária do ar na região do Distrito Federal – Brasil. Foram gerados modelos de regressão linear simples e múltipla tendo como variáveis explanatórias os dados do sensor AIRS de temperatura de superfície, umidade relativa do ar e vapor d’água atmosférico, obtidos em escala temporal de doze horas (diurno e noturno), durante o período compreendido entre janeiro de 2012 e dezembro de 2016. Como variáveis dependentes, foram utilizados valores observados de temperatura do ar em duas estações meteorológicas da região estudada. Os ajustes apresentaram R² = 0,62 e RMSE = 1,64 °C para os dados de temperatura máxima, R² = 0,59 e RMSE = 1,50 °C para os dados de temperatura mínima, e R² = 0,76 e RMSE = 1,45 °C para os dados de temperatura média. Conclui-se que os dados do sensor AIRS são adequados para o monitoramento da temperatura do ar na região do Distrito Federal.

Abstract Remote sensing can be used to estimate meteorological data. Images of atmospheric variables obtained by the AIRS (Atmospheric Infrared Sounder) sensor aboard Aqua satellite, were used to estimate maximum, minimum and average daily air temperature in Federal District region – Brazil. Simple and multiple linear regression models were used with explanatory variables derived of diurnal and nocturnal AIRS data of surface temperature, relative air humidity and atmospheric water vapor over the period 2012-2016. The dependent variables were the maximum, minimum and daily average air temperature obtained by two meteorological stations located in the study region. The AIRS fittings showed R² = 0.62 and RMSE = 1.64 °C for the daily maximum air temperature, R² = 0.59 and RMSE = 1.50 °C for the minimum daily air temperature, and R² = 0.76 and RMSE = 1.45 °C for the daily average air temperature. Our results suggest that the AIRS data can yield accurate daily air temperature estimates for Distrito Federal – Brazil region.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicabilidade do uso de séries temporais do índice de vegetação realçado (EVI), do sensor “moderate resolution imaging spectroradiometer” (Modis), no mapeamento de áreas irrigadas em bacias hidrográficas da região Nordeste. As séries temporais anuais, do período de 2006 a 2015, foram classificadas pelo algoritmo “iterative self-organizing data analysis technique” (Isodata), tendo-se gerado um mapa binário de áreas irrigadas e não irrigadas para cada ano. Na região do Sertão, a classificação apresentou coeficiente de concordância Kappa médio de 0,66, tendo subestimado a área irrigada em 7,6%, em comparação aos dados do censo agropecuário de 2006. Para regiões mais úmidas que o Sertão, como as do Agreste e da Zona da Mata Nordestina, a metodologia apresentou limitações em distinguir áreas irrigadas de vegetação natural, tendo apresentado coeficiente Kappa médio de 0,26 e 0,00, respectivamente. As séries temporais de EVI do sensor Modis são aplicáveis ao mapeamento de áreas irrigadas no Sertão Nordestino.

Abstract: The objective of this work was to evaluate the applicability of time series of the enhanced vegetation index (EVI), from the moderate resolution imaging spectroradiometer (Modis), in the mapping of irrigated areas in the Northeastern region of Brazil. Annual time series from 2006 to 2015 were classified with the iterative self-organizing data analysis technique (Isodata) algorithm, generating a binary map of irrigated and nonirrigated areas for each year. In the Sertão region, the classification showed an average kappa coefficient of 0.66, underestimating the irrigated area by 7.6%, compared with data of the 2006 agricultural census. In regions more humid than the Sertão, such as Agreste and Zona da Mata Nordestina, the methodology showed limitations to distinguish irrigated areas from natural vegetation, presenting average kappa coefficients of 0.26 and 0.00, respectively. The EVI time series from Modis are applicable for the mapping of irrigated areas in the Sertão of the Northeastern region of Brazil.

ABSTRACT The vegetation cover development is an essential step towards the restoration of the ecosystems. In this work, we applied remote sensing to evaluate the temporal development of vegetation cover on exploited mines revegetated with five approaches: natural regeneration, tree plantation, cultivation of trees + herbs, topsoil replacement + tree plantation, and sewage sludge incorporation into mining substrate. Results showed that the natural regeneration approach would require a secular time to provide satisfactory vegetation cover on the exploited mine. Tree plantation required fifteen years to provide 80% of vegetation cover. The use of topsoil + trees or the incorporation of sewage sludge into mining substrates achieved the fastest development of vegetation cover (2.5-5 years) and the highest percentages of revegetated surface (80-95%). However, the floristic composition of vegetation covers is as important as their development, and some restoration approaches are reported to stimulate weed invasion while others prevent it.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi simular as bandas do sensor WorldView-2 a partir de espectros obtidos em laboratório, para estudar seu potencial de detectar óxidos de ferro, além de propor um índice espectral com base na profundidade da feição espectral (RHGtPF). O índice férrico IFe e o índice hematita IHm, desenvolvidos por Madeira Netto para as bandas do sensor Landsat-TM5, foram ajustados para o WorldView-2 para testar o potencial da nova banda do amarelo. Os resultados mostraram que a banda do amarelo degrada em 2% comparada à do vermelho. Isso se deve ao fato de a quantificação e identificação do mineral estarem localizadas na feição de absorção e não na de reflectância, e isso só é melhorado na visualização da cor. Um novo índice espectral, RHGtPF, baseado na profundidade de feição com o contínuo espectral removido, foi proposto, pois as novas bandas do sensor WorldView-2 - azul costal e amarelo - permitem individualizar melhor as feições de absorção da goethita e da hematita separadamente. O novo índice é estatisticamente similar à relação Hm / Hm + Gt; porém, ele não é similar à relação mineralógica obtida por meio das cores de Munsell.

Abstract: The objective of this work was to simulate the bands of the WorldView-2 sensor from laboratory specters, in order to study its potential to detect iron oxides, besides proposing a spectral index based on the depth of the spectral feature (RHGtPf). The iron index (IFe) and the hematite index (IHm), developed by Madeira Netto for bands of Landsat TM-5 sensor, were adjusted for WorldView-2 to test the potential of the new yellow band. The results showed that the yellow band degrades to 2% compared to the red one. This is due to fact that mineral quantification and identification are in the absorption feature, not in the reflectance one, and it is only improved in the visualization of color. A new spectral index, the RHGtPF, based on the depth feature with the continuum-removed spectra, was proposed, since the new bands of the WorldView-2 sensor - the coastal blue and yellow bands - allow a better individualization of the absorption features for goethite and hematite separately. The new index is statistically similar to the ratio Hm / Gt + Hm; however, it is not similar to the mineralogical relation obtained with Munsell colors.

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência das correções atmosférica e de "crosstalk" (vazamento de radiação entre detectores) da qualidade das imagens RCGbscale, em dados SWIR do Aster, sobre a identificação da relação mineralógica RCGb [caulinita/(caulinita + gibbsita)], em uma mancha de solos expostos derivados do Complexo de Niquelândia, composto por gabronoritos, noritos e piroxenitos. Utilizaram-se dados brutos L1A, L1B (radiância no topo da atmosfera), produtos AST07 (reflectância de superfície sem correção de "crosstalk") e AST07XT (reflectância de superfície com correção de "crosstalk"), os módulos de correção atmosférica Flaash e Quac, e o programa de correção "crosstalk" CRSTK30. Os resultados foram ordenados de acordo com os seguintes parâmetros: os transectos RCGbscale e RCGbATG; a identificação da espacialização da relação mineralógica nas imagens RCGbscale, fatiadas em classes de valor Ki; e a verificação quantitativa do grau de similaridade entre os valores dos 17 pontos dos transectos RCGbscale e RCGbATG, por meio dos testes estatísticos t de Student e U de Mann-Whitney. Os procedimentos apresentaram 75% de resultados satisfatórios para o estudo proposto. Os dados L1B, bem como os efeitos atmosféricos e os do "crosstalk", não interferem na identificação da relação RCGb. Estudos em outros solos devem ser incentivados para melhor compreensão da interferência dessas correções nos dados Aster.

Abstract The objective of this work was to evaluate the effect of atmospheric and crosstalk (the electrical or optical signals of band leaks into another band) corrections of RCGbscale image quality, in Aster SWIR data, on the identification of the mineralogical relationship RCGb [kaolinite/(kaolinite + gibbsite)], in a spot of bare soils derived from the Niquelândia Complex, composed by gabbronorites, norites and pyroxenites. Raw data were used for L1A, L1B (radiance at the top of the atmosphere), AST07 (surface reflectance without crosstalk correction) and AST07XT (surface reflectance with crosstalk correction) on-demand products, the atmospheric correction modules Flaash and Quac, and the CRSTK30 crosstalk correction program. The results were sorted according to the following parameters: the transects RCGbscale and RCGbATG; the identification of the spatialization of the mineralogical relationship in the RCGbscale images, which were sliced into Ki value classes; and the quantitative check of the similarity degree between the values of 17 points of the RCGbscale and RCGbATG transects, by Student's t and Mann-Whitney U statistical tests. The procedures showed 75% satisfactory results for the proposed study. The L1B data, as well as the atmospheric and crosstalk effects, do not interfere in the identification of the RCGb relationship. Studies in other soils should be stimulated for a better understanding of the interference of these corrections in Aster data.

RESUMO: Este trabalho testou uma metodologia baseada no sensoriamento remoto para estimar o estado trófico de um reservatório urbano (Lago Paranoá) em Brasília (Brasil), com vistas ao monitoramento da qualidade da água. Quatro fases limnológicas do Lago Paranoá foram analisadas a partir da eutrofização do reservatório como resultado do excessivo aporte de esgotos domésticos. Dados de fósforo total, clorofila-a , transparência da água e imagens processadas do LANDSAT TM 5 foram utilizados para estimar do estado trófico. Esses dados foram correlacionados com dados limnológicos e os mapas quantificaram as variáveis para todo o espelho d'água. Com o uso do Índice de Estado Trófico de Carlson, novos mapas foram gerados, estimando o estado trófico do Lago Paranoá para cada fase limnológica analisada. O método e as estimativas testadas mostraram-se adequados para o monitoramento da qualidade da água, pois refletem as mudanças que a água do reservatório experimentou após a eutrofização.

ABSTRACT: This study has tested a remote sensing method for evaluating the trophic level of an urban reservoir (Paranoá Lake) in Brasilia City (Brazil) aiming at water quality monitoring. Four limnological periods of Paranoá Lake were analyzed after the reservoir-undergone eutrophication as a result of excessive domestic sewage discharge. Data on total phosphorus, chlorophyll-a , water transparency and processed Landsat TM 5 images were used to assess reservoir trophic levels. These data were correlated to limnological data, and maps containing parameter values for the reservoir were produced. By using the Carlson's Trophic State Index, new maps were produced by means of assessing the trophic state of Paranoá Lake for each analyzed limnological period. The tested method and proceedings have shown to be appropriate for water quality monitoring, since they reproduced the changes that water reservoir experienced after eutrophication.

Resumo Objetivo: O objetivo desta pesquisa foi avaliar o papel da wetland do Riacho Fundo no controle da eutrofização do Lago Paranoá (Brasília, Brasil) analizando sua capacidade de retenção de nitrogênio e fósforo. Também, o artigo visou verificar o ritmo multitemporal de crescimento da wetland. Métodos Cinco pontos de amostragem foram distribuidos ao longo da wetland, partindo de seu início até o deságue no Lago Paranoá. Foram realizadas vinte e cinco campanhas de campo durante os períodos de seca e chuva de novembro de 2011 a outubro de 2012 com intervalos de quinze dias. Foram analisados os parâmetros nitrogênio total e fósforo total e para comparação entre os pontos amostrados foi realizada uma análise estatística não paramétrica e calculada a eficiência de retenção desses parâmetros entre entrada e saídas da wetland. A análise do ritmo de crescimento da área de lâmina d’água da wetland foi estimada por meio de imagens de satélite processadas dos anos 1973, 1985, 1995, 2005 e 2011. Resultados O comportamento geral dos nutrientes analisados foi de decaimento entre o ponto de entrada e o ponto de saída mostrando uma retenção média geral de 36,66% do nitrogênio e de 33,95% em média geral do fósforo total. Pelo processamento das imagens foi possível estimar que a superfície do lago perdida foi de 0,5273 km2 ou 84,07% da área inicial no intervalo de 38 anos. Conclusão Apesar de ter perdido em área de lâmina d’água, o Lago Paranoá ganhou um filtro natural que retém nutrientes que poderiam estar sendo nele aportados podendo, assim, causar a eutrofização de suas águas. Sendo assim, a wetland presta um serviço ecológico de tratamento de água e de preservação da vida aquática e terrestre do Lago Paranoá e deve ser considerada sua importância em seu manejo.

Abstract Aim: The aim of this research was to evaluate the nutrient retention of Riacho Fundo’s wetland in controlling Lake Paranoá (Brasilia, Brazil) eutrophication analyzing its ability to retain nitrogen and phosphorus. Furthermore, the article aimed at verifying the multitemporal growth rate of Riacho Fundo’s wetland. Methods Five sampling points were distributed along the wetland, from its beginning to its outflow into Lake Paranoá. Twenty-five field campaigns during periods of drought and rain from November 2011 to October 2012 with intervals of fifteen days were accomplished. The parameters total nitrogen and total phosphorus were analyzed and for comparison between the sampling points a non-parametric statistical analysis was performed and the efficiency of retention of these parameters between input and outputs of the wetland was calculated. For the analysis of multitemporal pace of growth in the area of wetland, water area and was estimated by processed satellite images of the years 1973, 1985, 1995, 2005 and 2011. Results The general behavior of the analyzed nutrients was decay between the entry point and exit point of showing an overall average retention of nitrogen 36.66% and 33.95% overall average total phosphorus. By image processing was possible to estimate that the surface of the lake was lost 0.5273 km2 or 84.07% of the initial area in the range of 38 years. Conclusion Despite having lost water area, Lake Paranoá gained a natural filter that retains nutrients that could be being invested in it and so can cause eutrophication of its waters. Thus, the wetland provides an ecological service of water treatment and preservation of aquatic and terrestrial Lake Paranoá life and the wetland should be considered as an importanttheme in Lake Paranoá management.

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. A metodologia desenvolvida para o sequestro florestal de carbono CO2flux, CO2fluxEVI e CO2fluxEVI2, a partir do sensor Hyperion envolveu ambientes naturais e antrópicos, tornando-o eficaz quando associada à variabilidade de ecótipos existentes na Amazônia Brasileira. 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 micrometeorológicas. Após o processamento das imagens hiperespectrais e análises estatísticas dos índices sugeridos pôde-se inferir que o CO2flux com a utilização do NDVI tem melhor ajustamento, quando associado aos dados de concentração de CO2 (ppm) medidos no topo das torres, e com os dados de fluxo (mol.m-2.s-1), uma vez que as correlações possuem similaridades e são estatisticamente significativos com os dados do sensor Hyperion.

The spectral modeling is one of the important tools for determining biophysical parameters estimation of a location. Correlate the concentration and carbon dioxide flux through indirect measurements is a large advance in the field of geosciences. The methodology developed for forest carbon sink CO2flux, CO2fluxEVI and CO2fluxEVI2 from Hyperion involving natural and anthropic environments, making it effective when associated with variety of ecotypes existing in the Brazilian Amazon. Results of this study showed that NDVI indices, EVI and EVI2 could compose the rate structure of the forest sink of carbon, CO2flux. However, it was necessary to evaluate the potential and comparison of ratios in relation to detection of forest carbon sink associated to the direct measurements of CO2 in micrometeorological towers. After processing the hyperspectral imaging and statistical analysis of the suggested ratios, it could be inferred that CO2flux has a better adjustment when using NDVI, when associated to CO2 (ppm) concentration data measured from the top of the towers, as well as the data flux (mol.m-2.s-1), since the correlations have similarities and are statistically significant at the Hyperion data.