RESUMO A adoção de sistemas de plantios mistos (espécies exóticas e nativas) é viável e representa uma importante alternativa no contexto da restauração florestal e paisagística. Este estudo avaliou se o cultivo de Eucalyptus está associado a mudanças na cobertura florestal nativa e conectividade de fragmentos na região de 1987 a 2017. A região de estudo (Mata Atlântica do Sudeste) vem passando por um processo de transição florestal. Com base em imagens de satélite, mapas de uso e cobertura da terra e uma comparação pareada, verificamos que a dinâmica em uma cobertura da terra não estava necessariamente associada à outra. A partir de 2007 verificamos um aumento da cobertura de Eucalyptus, possivelmente relacionado às regras do Novo Código Florestal, que permite o uso de plantios de espécies exóticas para recomposição da vegetação, não ultrapassando 50% da área total, e aumento da cobertura vegetal nativa, destacando o importante papel de várias ações de restauração que ocorrem na região e algumas regulamentações nacionais. Além disso, remanescentes florestais foram maiores e menos complexos com a presença de Eucalyptus, indicando que essa cobertura do solo é potencialmente benéfica para a conectividade dessa paisagem.

ABSTRACT The adoption of mixed plantation systems (exotic and native species) is viable and represents an important alternative in the context of forest and landscape restoration. This study evaluated whether Eucalyptus cultivation is associated with changes in native forest cover and fragment connectivity in the region from 1987 to 2017. The study region (Southeast Atlantic Forest) has been undergoing a forest transition process. Based on land use/land cover maps obtained from satellite images and a pair-wise comparison, it was detected that the dynamics in one land cover were not necessarily associated with the other one. It was verified an increase in Eucalyptus cover since 2007, possibly related to the New Forest Code that allows the use of exotic species in reforestation, provided it does not exceed 50% of the total area. An increase in the native vegetation cover was also observed, highlighting the importance of restoration actions and national regulations. In addition, forest patches were larger and less complex with Eucalyptus presence, indicating that this land cover is potentially beneficial for the landscape connectivity.

ABSTRACT In this present research, we assessed the performance of band algorithms in estimating chlorophyll-a (Chl-a) concentration based on bands of two new sensors: Operational Land Imager onboard Landsat-8 satellite (OLI/Landsat-8), and MultiSpectral Instrument onboard Sentinel-2A (MSI/Sentinel-2A). Band combinations designed for Thematic Mapper onboard Landsat-5 satellite (TM/Landsat-5) and MEdium Resolution Imaging Spectrometer onboard Envisat platform (MERIS/Envisat) were adapted for OLI/Landsat-8 and MSI/Sentinel-2A bands. Algorithms were calibrated using in situ measurements collected in three field campaigns carried out in different seasons. The study area was the Barra Bonita hydroelectric reservoir (BBHR), a highly productive aquatic system. With exception of the three-band algorithm, the algorithms were spectrally few affected by sensors changes. On the other hands, algorithm performance has been hampered by the bio-optical difference in the reservoir sections, drought in 2014 and pigment packaging.

Resumo Objetivo: Nesta pesquisa, foi investigada a variabilidade espectral do coeficiente de absorção específico do fitoplâncton, a*φ, medido em um reservatório meso-a-hipertrófico tropical, com o objetivo de encontrar feições espectrais associadas à clorofila-a (chla) e pigmentos acessórios de diferentes espécies de fitoplâncton. Métodos Para realizar este trabalho, dois levantamentos de campo foram realizados em diferentes estações a fim de registrar a alta variação bio-ótica. O coeficiente de absorção do fitoplâncton, aφ, e a concentração de chla foram medidos em laboratório para estimar a*φ. Resultados O resultado indicou uma alta variação de comunidades de fitoplâncton tanto sazonalmente quanto espacialmente. As feições de absorção da chla estavam bem acentuadas em 440 nm e 675 nm. Conclusões Todas as curvas de a*φ exibiram um pico de absorção ao redor de 630 nm, associado ao pigmento ficocianina presente em cianobactérias. Alguns espectros apresentaram picos em torno de 460 nm, que está relacionado à presença de clorofila-b e clorofila-c (chlb e chlc, respectivamente), encontrados em algumas espécies de fitoplâncton. Por sua vez, as feições de absorção por carotenóides, por volta de 490 nm, também foram identificadas, entretanto, estavam bem definidas apenas em curvas adquiridas no outono. Essas feições espectrais são encontradas em grupos de fitoplânctons já identificados na área de estudo, como Chlorophyceae, Bacillariophyceae, Cyanophyceae, Conjugatophyceae, Chrysophyceae, entre outros. Espera-se que os resultados obtidos nesse estudo possam ser úteis em estudos sobre sensoriamento remoto de águas interiores e eutrofização de reservatórios.

Abstract Aim: In this research, we investigated the spectral variability of the specific phytoplankton absorption coefficient, a*φ, measured in a tropical meso-to-hypertrophic reservoir, aiming to find spectral features associated with the chlorophyll-a (chla) and other accessory pigments present in different phytoplankton species. Methods To accomplish this research, two fieldworks were carried out in different seasons in order to report a high bio-optical variation. Phytoplankton absorption coefficient, aφ, and chla concentration were measured in laboratory to estimate a*φ. Results The outcomes have indicated that there is a remarkable phytoplankton community dynamic as spatially as seasonally. Chla absorption features were well-defined at 440 nm and 675 nm. Conclusions All the a*φ spectra exhibited the absorption peak around 630 nm associated with phycocyanin pigment present in cyanobacteria. Some spectra have shown a peak at about 460 nm, which is related to chlorophyll b and chlorophyll c (chlb and chlc, respectively) found in different phytoplankton species. In turn, absorption features of carotenoids around 490 nm also were identified, however, well defined just in curves measured in austral autumn. Such spectral features are found in phytoplankton groups already identified in the study area such as Chlorophyceae, Bacillariophyceae, Cyanophyceae, Conjugatophyceae, Chrysophyceae, among others. We expect that the results are useful in researches about remote sensing of phytoplankton and eutrophication in reservoirs.

O desenvolvimento tecnológico tem impulsionado a utilização de sensores para a realização de coletas automatizadas e periódicas de dados, como aqueles empregados no Sistema Integrado de Monitoramento Ambiental (SIMA), cujo conjunto de dados é utilizado neste trabalho. Apesar da automatização do processo de aquisição de dados, estes podem apresentar falhas decorrentes de problemas na coleta, na transmissão ou no armazenamento dos dados. A existência de grande quantidade de dados temporais multivariados e a possibilidade de falhas são indicativos da necessidade de utilização de recursos computacionais para apoiar o processo de análise. Neste trabalho são utilizadas técnicas de análise visual para a extração de características do conjunto de dados, as quais, posteriormente, podem impactar a qualidade da análise dos fenômenos associados. Os resultados obtidos demonstram os benefícios da utilização de representações visuais e interativas para a exploração do conjunto de dados, as quais facilitam a percepção de informações acerca de: disponibilidade dos dados; funcionamento dos sensores; e evidências de padrões de falhas.

The technological advances has boosted automated and periodic data collections using sensors, such as those performed in Integrated Environmental Monitoring System (SIMA), which dataset is used in this work. Despite of the automation degree, there are some flaws in the dataset caused by problems in the collection, transmission or data storage. Due to the existence of large multivariate temporal data and the possibility of failure, interactive visual representations of the data can improve the study and characterization of the dataset. In this work, Visual Analytics techniques were applied to obtain some characteristics from the environmental dataset, which subsequently can impact the quality of analysis of the associated phenomena. The results showed the benefits of using visual and interactive representations for dataset analysis, which facilitates the information extraction about dataset characteristics, such as data availability, sensors operation characteristics, and evidences of a failure pattern

O uso do sensoriamento remoto voltado para a determinação de amostras de campo é de grande valia para estudos ambientais, uma vez que as imagens de satélite apresentam atributos capazes de avaliar a variabilidade espectral da superfície da água considerando uma área extensa. Desse modo, a abordagem deste trabalho objetiva definir um método de seleção estratificada de amostras baseada na variabilidade de imagens no espectro do visível e infravermelho oriundos do sensor Landsat-8/OLI. O método conta com a utilização de dados raster que representam o desvio padrão de uma série temporal de imagens Landsat-8/OLI e em seguida a definição automática de pontos de campo apoiada na técnica de amostragem estratificada aleatória. A escolha da imagem que deu origem a seleção dos pontos foi baseada na componente de maior variabilidade espectral por meio da técnica de Principal Componente. Como resultado foram obtidos vinte pontos representativos de um total de seis classes espectralmente semelhantes.

The use of remote sensing focused on the determination of field samples is of great value to environmental studies, since the satellite images have attributes able to assess the spectral variability of water surface considering a wide area. Thus, this approach aims to define a stratified working method of selecting samples based on images variability in the visible and infrared wavelengths derived from Landsat-8 / OLI sensor. The method relies on the use of raster data representing the standard deviation of a time series of images Landsat-8 / OLI and then the automatic setting field points supported by the stratified random sampling. The choice of the image that yielded the selection of the samples was based on the greatest spectral variation component by means of Principal Component technique. As a result were obtained twenty representative points of a total of six spectrally similar classes created by using a Geographic Information System.

A eutrofização em sistemas aquáticos possui como uma de suas consequências as florações de algas, entre elas as algas com a capacidade de produzir toxinas. Dentre elas, algumas espécies de cianobactérias, também conhecidas como algas azul-esverdeadas, se destacam devido ao seu poder de adaptação na coluna da água. Dessa forma, a distribuição horizontal de suas florações é essencial, não apenas para o meio ambiente, mas também para a saúde pública. A utilização do sensoriamento remoto para o mapeamento dessas florações tem sido explorada por meio da modelagem bio-óptica da ficocianina, um pigmento único das cianobactérias de águas interiores. Entretanto, o baixo número de sensores com a banda espectral da absorção da ficociana dificulta o desenvolvimento de modelos semi-analíticos. O trabalho avaliou a utilização de um modelo empírico para a identificação qualitativa de florações de cianobactérias utilizando os sensores TM e ETM+ a bordo dos satélites Landsat 5 e 7. Cinco imagens foram adquiridas para a aplicação do modelo. Além das imagens foram utilizados dados coletados no reservatório de Guarapiranga, na região metropolitana de São Paulo, da contagem de cianobactéria (cel/mL), que foi utilizada como indicador de biomassa de cianobactéria. A análise dos valores do modelo sem a utilização dos fatores de calibração proposta para um lago temperado teve uma média correlação (R²=0.81, p=0.036) já com a utilização dos mesmos fatores de calibração houve uma alta correlação com os valores da contagem de cianobactérias (R²=0.96, p=0.003). O modelo empírico analisado mostrou-se capaz de ser utilizado como uma importante ferramenta para os tomadores de decisão, uma vez que fornece uma informação da distribuição horizontal das florações, que não pode ser obtida por meio das técnicas tradicionais de monitoramento.

Algae bloom is one of the major consequences of the eutrophication of aquatic systems, including algae capable of producing toxic substances. Among these are several species of cyanobacteria, also known as blue-green algae, that have the capacity to adapt themselves to changes in the water column. Thus, the horizontal distribution of cyanobacteria harmful algae blooms (CHABs) is essential, not only to the environment, but also for public health. The use of remote sensing techniques for mapping CHABs has been explored by means of bio-optical modeling of phycocyanin (PC), a unique inland waters cyanobacteria pigment. However, due to the small number of sensors with a spectral band of the PC absorption feature, it is difficult to develop semi-analytical models. This study evaluated the use of an empirical model to identify CHABs using TM and ETM+ sensors aboard Landsat 5 and 7 satellites. Five images were acquired for applying the model. Besides the images, data was also collected in the Guarapiranga Reservoir, in São Paulo Metropolitan Region, regarding the cyanobacteria cell count (cells/mL), which was used as an indicator of CHABs biomass. When model values were analyzed excluding calibration factors for temperate lakes, they showed a medium correlation (R²=0.81, p=0.036), while when the factors were included the model showed a high correlation (R²=0.96, p=0.003) to the cyanobacteria cell count. The empirical model analyzed proved useful as an important tool for policy makers, since it provided information regarding the horizontal distribution of CHABs which could not be acquired from traditional monitoring techniques.

Este trabalho teve como objetivo principal estudar a dinâmica temporal da evaporação no reservatório da usina hidrelétrica de Itumbiara, localizado na região central do Brasil. Para tanto, foram utilizados dados de temperatura da superfície da água derivados a partir de dados coletados pelo sensor MODIS (produto MOD11A1) e dados meteorológicos adquiridos sobre a superfície da água. A taxa de evaporação foi obtida a partir do fluxo de calor latente, estimada por meio de um modelo de transferência de massa. As estimativas foram realizadas para o período entre 1/1/2010 e 31/12/2010. Os resultados mostraram que a taxa de evaporação tende a aumentar de janeiro a setembro e depois diminui de setembro a dezembro. O pico de evaporação ocorre durante a estação seca, quando o acumulado durante o dia pode atingir valores próximos a 20 mm dia-1. A taxa de evaporação média obtida para a estação chuvosa foi 3,66 mm dia-1 e de 8,25 mm dia-1 para a estação seca. O volume total de água evaporada no reservatório de Itumbiara durante o ano de 2010 foi estimado em cerca de 1,7 bilhões de m³ (2.300 mm), o que representa 10% do volume total do reservatório. Os resultados obtidos sugerem que a advecção é o principal mecanismo de transporte que governa a evaporação no reservatório de Itumbiara. Os processos convectivos contribuem de maneira secundária para a evaporação no reservatório de Itumbiara.

The object of this work was to study the dynamics of evaporation in the Itumbiara reservoir, located in Central Brazil, using MODIS-derived water surface temperature (product MOD11A1) and meteorological data acquired over the water surface. The evaporation rates were derived from latent heat flux, estimated through a mass transfer model. The estimates were carried out for the period between 1/1/2010 and 31/12/2010. The results showed that evaporation rate tends to increase from January to September and then decrease from September to December. The evaporation rate reached values near 20 mm day-1 in Itumbiara reservoir during the dry season in 2010. The mean evaporation rate for the wet season was 3.66 mm day-1 and 8.25 mm day-1 for the dry season. The total water volume evaporated from Itumbiara reservoir during 2010 was estimated at about 1.7 billion m³ (2,300 mm) which represents 10% of total reservoir volume. The results suggest that advection is the main transport mechanism which drives the evaporation in Itumbiara. The convective processes contribute secondarily to evaporation in Itumbiara reservoir.

O monitoramento ambiental de sistemas aquáticos é uma importante ferramenta para subsidiar as tomadas de decisão e o gerenciamento ambiental. Séries temporais de longo prazo de dados contínuos são fundamentais para a caracterização desses sistemas aquáticos. O objetivo deste trabalho é o de apresentar o sistema integrado de monitoramento ambiental (SIMA), um sistema que amostra séries temporais de dados limnológicos e meteorológicos e os armazena em um sistema baseado na web. As variáveis ambientais amostradas pela boia SIMA são: clorofila-a (µgL-1), temperatura da superfície da água (ºC), temperatura da coluna d'água por uma cadeia de termistores (ºC), turbidez (NTU), pH, concentração de oxigênio dissolvido (mg L-1), condutividade elétrica (µS cm-1), velocidade do vento (ms-1) e direção do vento (º), umidade relativa (%), radiação incidente de ondas curtas (Wm-2), pressão atmosférica (hPa). Os dados são amostrados em um intervalo de tempo pré-determinado (1 hora) e são transmitidos por satélite em tempo quase real para qualquer usuário que esteja a um radio de até 2500 km do local de aquisição dos dados. Atualmente estão sendo monitorados 11 reservatórios hidrelétricos via boia SIMA. Uma estatística básica (média e desvio padrão) dos dados e exemplo de séries temporais de alguns parâmetros são apresentados. Entretanto, problemas relacionados aos sensores e ao satélite de coleta de dados foram identificados devido à alta frequência amostral de aquisição dos dados. Os problemas relacionados aos sensores ocorrem devido às características ambientais de cara sistema aquático em monitoramento. Em águas ácidas os sensores de qualidade de água se degradam com maior rapidez, e os dados coletados se tornam inválidos. Outro problema é a infestação de perifíton nos sensores, o que pode causa erro de leitura. Os problemas relacionados ao satélite envolvem a recepção do dado, o qual ocorre somente quando o satélite passa sobre a antena da boia SIMA. Contudo, devido a posição da constelação de satélites algumas localizações não estão totalmente cobertas. O sistema SIMA é uma importante ferramenta para o monitoramento da qualidade da água e dos parâmetros meteorológicos, que pode inclusive contribuir para a caracterização da dinâmica de sistemas aquáticos. Os dados também podem ser utilizados para alimentar modelos hidrodinâmicos, e avaliar os efeitos de eventos meteorológicos no sistema aquático.

Environmental monitoring of aquatic systems is an important tool to support policy makers and environmental managers' decisions. Long-term, continuous collection of environmental data is fundamental to the understanding of an aquatic system. This paper aims to present the integrated system for environmental monitoring (SIMA), a long-term temporal series system with a web-based archive for limnological and meteorological data. The following environmental parameters are measured by SIMA: chlorophyll-a (µgL-1), water surface temperature (ºC), water column temperature by a thermistor string (ºC), turbidity (NTU), pH, dissolved oxygen concentration (mg L-1), electric conductivity (µS cm-1), wind speed (ms-1) and direction (º), relative humidity (%), shortwave radiation (Wm-2) and barometric pressure (hPa). The data were collected in a preprogrammed time interval (1 hour) and were transmitted by satellite in quasi-real time for any user within 2500 km of the acquisition point. So far, 11 hydroelectric reservoirs are being monitored with the SIMA buoy. Basic statistics (mean and standard deviation) and an example of the temporal series of some parameters were displayed at a database with web access. However, sensor and satellite problems occurred due to the high data acquisition frequency. Sensors problems occurred due to the environmental characteristics of each aquatic system. Water quality sensors rapidly degrade in acidic waters, rendering the collected data invalid. Data is also rendered invalid when sensors become infested with periphyton. Problems occur with the satellites' reception of system data when satellites pass over the buoy antenna. However, the data transfer at some inland locations was not completed due to the satellite constellation position. Nevertheless, the integrated system of water quality and meteorological parameters is an important tool in understanding the aquatic system dynamic. It can also be used to create hydrodynamics models of the aquatic system to allow for the study of meteorological implications to the water body.

OBJETIVO: A temperatura da água possui uma importante função ecológica e no controle de processos biogeoquímicos em um corpo d'água. O monitoramento convencional da qualidade da água geralmente é dispendioso e que consome muito tempo. Este é um problema particularmente interessante quando se esta estudando grandes áreas. Entretanto, ferramentas como o sensoriamento remoto pode ser considerado adequado no estudo destas áreas. O objetivo deste estudo foi analisar séries temporais de temperatura da água e dos fluxos de calor para melhorar o entendimento de suas variações temporais em reservatório hidrelétricos. MÉTODO: Neste trabalho, dados do sensor MODIS/Terra de temperatura da superfície da água (TSA) nível 2, 1 km de resolução nominal (MOD11L2, versão 5) foram utilizados. Todas as imagens, livres de nuvem, do MODIS/Terra de 2003 a 2008 foram utilizadas, resultando em 786 imagens tomadas durante o dia e 473 durante a noite. As séries temporais de temperatura da superfície da água foram obtidas por meio de médias mensais e janelas de 3×3 pixels em três áreas distintas do reservatório: 1) próximo a barragem, 2) região central do reservatório e 3) na confluência dos rios. Dados meteorológicos foram utilizados para a estimativa do balanço de calor no reservatório para os anos de 2003 a 2008. Uma análise de correlação entre as séries temporais de temperatura da água estimadas durante o dia e noite com os fluxos de calor. Os fluxos mais bem correlacionados foram verificados quanto sua ciclicidade com a variação de temperatura, por meio do uso do algoritmo de wavelet cruzada, coerência e fase. RESULTADOS: A média mensal de TSA diurna mostrou uma maior variabilidade se comparada com a série temporal de TSA noturna. Além disto, apresentam um ciclo sazonal bem marcado, passando por um mínimo durante os meses de Junho e Julho e um máximo nos meses de Dezembro e Janeiro. Para analisar este padrão, uma análise de Fourier e de Wavelet foi realizada. As séries temporais de TSA diurnas mostraram variabilidades cíclicas em 4,5, 6, 12 e 36 meses e para as noturnas em 2, 3, 6 e 12. A análise de correlação mostrou que os fluxos de calor correlacionados com a TSA diurna explicam 89% (RMS = 0.89 °C, p < 0.0013) e noturna 94% (RMS = 0.53 °C, p < 0.0002). CONCLUSÃO: A série temporal de TSA diurna e a radiação de onda curta apresentam picos de variabilidade centradas em 6 meses (com certo atraso de variabilidade por parte da radiação de onda curta) e 12 meses (com variabilidade avançada por parte da radiação de onda curta). Para a série temporal de TSA noturna, existe concordância com a radiação de onda longa nos períodos de 1, 3, 6 e 12 meses.

AIM: Water temperature plays an important role in ecological functioning and in controlling the biogeochemical processes of the aquatic system. Conventional water quality monitoring is expensive and time consuming. It is particularly challenging for large water bodies. Conversely, remote sensing can be considered a powerful tool to assess important properties of aquatic systems because it provides synoptic and frequent data acquisition over large areas. The objective of this study was to analyze time series of surface water temperature and heat flux to advance the understanding of temporal variations in a hydroelectric reservoir. METHOD: MODIS water-surface temperature (WST) level 2, 1 km nominal resolution data (MOD11L2, version 5) were used. All available clear-sky MODIS/Terra images from 2003 to 2008 were used, resulting in a total of 786 daytime and 473 nighttime images. Time series of surface water temperature was obtained computing the monthly mean in a 3×3 window of three reservoir selected sites: 1) near the dam, 2) at the centre of the reservoir and 3) in the confluence of the rivers. In-situ meteorological data from 2003 to 2008 were used to calculate surface energy budget time series. Cross-wavelet, coherence and phase analysis were carried out to compute the correlation between daytime and nighttime surface water temperatures and the computed heat fluxes. RESULTS: The monthly mean of the day-time WST shows lager variability than the night-time WST. All time series (daytime and nighttime) have a cyclical pattern, passing for a minimum (June - July) and a maximum (December and January). Fourier and the Wavelet Analysis were applied to analyze this cyclical pattern. The daytime time series, presents peaks in 4.5, 6 12 and 36 months and the nighttime WST shows the highest spectral density at 12, 6, 3 and 2 months. The multiple regression analysis shows that for daytime WST, the heat flux terms explain 89% of the annual variation (RMS = 0.89 °C, p < 0.0013). For nighttime, the heat flux terms explain 94% (RMS = 0.53 °C, p < 0.0002). CONCLUSION: The daytime WST and shortwave radiation presents a good agreement for periods of 6 (with shortwave retarded) and 12 months (with shortwave advanced); For nighttime WST and longwave the good agreement is present for 1, 3, 6 and 12 months, all with longwave advanced in relation to WST.