RESUMO O presente estudo objetivou aplicar o Simple Algorithm For Evapotranspiration Retrieving (SAFER) juntamente com imagens MODIS e dados meteorológicos para analisar a evapotranspiração (ET) e a produção de biomassa (BIO) de acordo com classes indicativas de degradação das pastagens na bacia hidrográfica do Alto Tocantins. Classes indicativas de pastagens degradadas foram obtidas a partir de série temporal de NDVI (2002 a 2012). Para estimar a ET e a BIO em cada classe, imagens MODIS e dados de estações meteorológicas do ano de 2012 foram utilizados. Os resultados indicam que, em relação às pastagens não degradadas, a ET e a BIO apresentaram diferenças, principalmente no período de estresse hídrico, nas pastagens com indicativo de degradação moderado e forte. Assim, alterações na partição do balanço de energia podem ocorrer de acordo com os níveis de degradação, haja vista que indicativos de processos de degradação foram identificados em 24% das áreas de pastagens plantadas. Nesse contexto, as estimativas de ET e BIO por meio de técnicas de sensoriamento remoto pode ser um bom indicador da disponibilidade de forragem e, consequentemente, de aspectos relacionados à degradação das pastagens em larga escala. Espera-se que esse conhecimento possa contribuir para iniciativas de políticas públicas voltadas para o controle da perda do potencial produtivo das áreas de pastagens na bacia do Alto Tocantins, Estado de Goiás.

ABSTRACT The objective of this study was to apply the Simple Algorithm For Evapotranspiration Retrieving (SAFER) with MODIS images together with meteorological data to analyze evapotranspiration (ET) and biomass production (BIO) according to indicative classes of pasture degradation in Upper Tocantins River Basin. Indicative classes of degraded pastures were obtained from the NDVI time-series (2002-2012). To estimate ET and BIO in each class, MODIS images and data from meteorological stations of the year 2012 were used. The results show that compared to not-degraded pastures, ET and BIO were different in pastures with moderate to strong degradation, mainly during water stress period. Therefore, changes in energy balance partition may occur according to the degradation levels, considering that those indicatives of degradation processes were identified in 24% of the planted pasture areas. In this context, ET and BIO estimates using remote sensing techniques can be a reliable indicator of forage availability, and large-scale aspects related to the degradation of pastures. It is expected that this knowledge may contribute to initiatives of public policies aimed at controlling the loss of production potential of pasture areas in the Upper Tocantins River Basin in the state of Goiás, Brazil.

RESUMO Na região semiárida brasileira, a vegetação natural (Caatinga) tem sido substituída pela agricultura irrigada, enfatizando a importância da quantificação das trocas de massa e de energia. Medições microclimáticas e das correlações turbulentas no ecossistema Caatinga, foram analisadas para dois anos, envolvendo diferentes condições termo hidrológicas. O fluxo de calor sensível (H) representou 49 e 64% do saldo de radiação (Rn), respectivamente durante as condições mais úmidas e mais secas de 2004 e 2005. As frações correspondentes de Rn para o fluxo de calor latente (LE) foram de 40% e 25%. A evapotranspiração (ET) em 2004, com 693 mm, representou 96% da precipitação (P), enquanto que em 2005 (399 mm), foi 18% maior que P, evidenciando o uso da umidade do solo remanescente do ano anterior mais úmido. Todos os parâmetros de transferência das relações solo-água-vegetação-atmosfera analisados foram influenciados pela quantidade de chuvas. Entretanto, a resistência da superfície (rs) foi o mais fortemente afetado pelas condições de umidade do solo, sendo reduzida com o aumento da razão da ET para a evapotranspiração de referência (ET0). Por outro lado, os valores mais elevados de rs foram relacionados com elevações em ambos, do déficit de pressão do vapor (De) e da temperatura aerodinâmica (T0). A pesquisa corrente objetivou a quantificação das trocas de energia e massa entre a Caatinga e a baixa atmosfera, testando em que circunstâncias os parâmetros biofísicos de controle deste processo podem ser estimados razoavelmente com parametrizações através de dados agrometeorológicos, para incorporação em modelos de larga escala.

ABSTRACT In the Brazilian semi-arid region, the natural vegetation ("Caatinga") has been replaced by irrigated agriculture, emphasising the importance for quantification of the energy and mass exchanges. Eddy covariance and micro-climatic measurements in this natural ecosystem, were analysed for two years under different thermohydrological conditions. Sensible heat flux (H) accounted for 49 and 64% of the net radiation (Rn), respectively, during the wetter and the drier conditions of 2004 and 2005. The corresponding fractions of Rn partitioned as latent heat flux (LE) were 40% and 25%. Evapotranspiration (ET) in 2004, with 693 mm, represented 96% of precipitation (P), while in 2005 (399 mm), it was 18% higher than P, which evidenced the use of the remaining soil moisture from the previous wetter year. All the soil-water-vegetation-atmosphere transfer parameters were influenced by the rainfall amounts. However, the surface resistance (rs) was the most strongly affected by the soil moisture status, dropping with increases of the ratio of ET to reference evapotranspiration (ET0). On the other hand, the highest rs values were related to increases in both vapour pressure deficit (De) and aerodynamic temperature (T0). The current research aimed to quantify the energy and mass exchange between the "Caatinga" and the lower atmosphere, testing in which circumstances the biophysical controlling parameters can be reasonably predicted from agrometeorological data, throughout parameterizations, to incorporate in large-scale models.

As técnicas de sensoriamento remoto têm sido muito promissoras para o desenvolvimento de medidas mais confiáveis e economicamente viáveis da produção vegetal em larga escala. O algoritmo SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land) tem como vantagem a obtenção de parâmetros biofísicos usando imagens de satélite e poucos dados observacionais. Este trabalho objetivou estimar a produtividade da cana-de-açúcar por meio da aplicação do algoritmo SEBAL e de imagens Landsat 5 TM. O estudo foi realizado em plantios de cana-de-açúcar da fazenda Boa Fé, localizada no Triângulo Mineiro, município de Conquista, Minas Gerais. A metodologia utilizada apresentou variação de desempenho nas estimativas de produtividade da cana-de-açúcar de cada gleba, provavelmente em decorrência de influências da dimensão dos talhões e da resolução espacial da imagem, e de variedades e épocas de plantio e colheita da cultura. No entanto, os resultados apontam que a metodologia tem potencial para ser aplicada em áreas extensas com limitada disponibilidade de dados meteorológicos.

Remote sensing techniques have shown very promising results in the development of more trustworthy and economically viable large-scale agricultural production measurements. The Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) has the advantage of obtaining biophysical parameters using satellite images and few observational data. This work aimed to estimate sugarcane production using the SEBAL algorithm and Landsat 5 TM images. It was performed on sugarcane crops at the Boa Fé farm, located in Conquista, MG, Brazil. The used method showed varying performance in the sugarcane production estimates for each plot, probably due to the influences of the size of the plots and the spatial resolution of the image, and of varieties and crop planting and harvest dates. However, the results indicate the method has potential for application on large areas on which there is limited availability of meteorological data.

A evapotranspiração define a perda total de água do sistema solo-planta para a atmosfera. Nas áreas agrícolas, particularmente onde se pratica algum tipo de irrigação, a determinação da evapotranspiração, por via de sensoriamento remoto, vem ganhando cada vez mais importância, pois possibilita identificar a eficiência com que a água tem sido utilizada. Nesse contexto, este trabalho tem o objetivo de determinar a evapotranspiração real diária (ETr diária), com a utilização de produtos do sensor MODIS, nas sub-bacias do Ribeirão Entre Ribeiros e Rio Preto, que ficam entre os Estados de Goiás e Minas Gerais. O SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land) foi utilizado para a obtenção da ETr diária em quatro dias diferentes, no período de julho a outubro de 2007. Os resultados encontrados foram compatíveis com os citados em outras literaturas e a comparação entre a evapotranspiração, obtida pelo SEBAL, e a evapotranspiração da cultura (ETc) demonstraram que esse algoritmo pode ser utilizado como boa opção para determinar, com a utilização de produtos do sensor MODIS, a evapotranspiração diária nas condições das sub-bacias do ribeirão Entre Ribeiros e rio Preto.

Evapotranspiration defines the total loss of water from the soil-plant system to the atmosphere. In agricultural areas, particularly under some form of irrigation, the remote sensing-based determination of evapotranspiration is gaining increasing importance, since it provides a measure of water use efficiency. In this context, this study aimed to estimate the daily actual evapotranspiration (ETr) using MODIS sensor products in the sub-basins of Entre Ribeiros creek and Preto river, between the states of Goiás and Minas Gerais. The Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) was used to obtain the ETr in four different days from July to October, 2007. The results were consistent with other reports in the literature and the comparison between the evapotranspiration by SEBAL and crop evapotranspiration (ETc) showed that this algorithm can be a good option to estimate the daily evapotranspiration using MODIS sensor products in the conditions of the sub-basins of Entre Ribeiros creek and Preto river.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o mapeamento de área de cana‑de‑açúcar por meio de série temporal, de seis anos de dados do índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI), oriundos do sensor Vegetation, a bordo do satélite "système pour l'observation de la Terre" (SPOT). Três classes de cobertura do solo (cana‑de‑açúcar, pasto e floresta), do Estado de São Paulo, foram selecionadas como assinaturas espectro‑temporais de referência, que serviram como membros extremos ("endmembers") para classificação com o algoritmo "spectral angle mapper" (SAM). A partir desta classificação, o mapeamento da área de cana‑de‑açúcar foi realizado com uso de limiares na imagem-regra do SAM, gerados a partir dos valores dos espectros de referência. Os resultados mostram que o algoritmo SAM pode ser aplicado a séries de dados multitemporais de resolução moderada, o que permite eficiente mapeamento de alvo agrícola em escala mesorregional. Dados oficiais de áreas de cana‑de‑açúcar, para as microrregiões paulistas, apresentam boa correlação (r² = 0,8) com os dados obtidos pelo método avaliado. A aplicação do algoritmo SAM mostrou ser útil em análises temporais. As séries temporais de NDVI do sensor SPOT Vegetation podem ser utilizadas para mapeamento da área de cana‑de‑açúcar em baixa resolução.

The objective of this work was to assess sugarcane area mapping using six‑year‑old time series of normalized difference vegetation index (NDVI) data from the Vegetation sensor on board of the "système pour l'observation de la Terre" (SPOT) satellite. Three land cover classes (sugarcane, pasture, and forest), from the state of São Paulo, Brazil, were selected as reference spectral‑temporal signatures, which were used as endmembers for spectral classification with the algorithm spectral angle mapper (SAM). Based on this classification, sugarcane areas were mapped by applying thresholds on the sugarcane rule image from the SAM, generated from values from the reference spectra. Results show that the SAM algorithm can be applied to time series of moderate resolution multi‑temporal data, allowing for the efficient mapping of an agricultural crop in a mesoregional scale. Official data from sugarcane areas for the microregions of the state of São Paulo are well correlated (r² = 0.8) with the data obtained with the evaluated method. SAM is a useful algorithm for time series analysis. NDVI time series from the SPOT Vegetation sensor can be used for low-resolution sugarcane area mapping.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da topografia no balanço de radiação e na disponibilidade hídrica em microbacia hidrográfica com plantio de eucalipto, bem como verificar os efeitos dos plantios de eucalipto na regularização do escoamento da água. Foram monitorados os componentes do balanço hídrico em uma microbacia hidrográfica localizada na região Leste do Estado de Minas Gerais. Os componentes do balanço hídrico foram computados pontual e espacialmente, em escala horária, para a camada útil do solo. Os resultados foram comparados com os valores medidos a partir da lâmina escoada pelo curso d'água. Nos meses em que houve disponibilidade de água no solo, os valores médios da transpiração real, estimada a partir do método espacial, foram maiores que os estimados pelo método pontual. A estimativa do balanço hídrico é mais eficiente quando considera os efeitos do relevo. As florestas de eucalipto regulam o escoamento de água em microbacias hidrográficas.

The objective of this work was to evaluate the influence of topography on radiation balance and water availability in micro watersheds planted with eucalyptus, and to verify the effects of eucalyptus plantations in regulating water flow. Water balance components were monitored in a micro watershed located in the Eastern region of the state of Minas Gerais, Brazil. Water balance components were computed punctually and spatially, in hourly time scale, for the useful layer of soil. The results were compared with the values measured from the water depth drained by the watercourse. In months with soil water availability, the average values of real transpiration estimated by the spatial method were higher than those estimated by the punctual method. Water balance estimation is more efficient when it considers the relief effects. Eucalyptus forests regulate water flow in micro watersheds.

O objetivo deste trabalho foi avaliar parâmetros biofísicos de superfície do Bioma Pantanal com a aplicação de geotecnologias. Foram utilizados o algoritmo Sebal ("surface energy balance algorithm for land"), imagens do sensor Modis ("moderate‑resolution imaging spectroradiometer") e o mapa de classes de uso e cobertura da terra. Os resultados obtidos para NDVI, temperatura da superfície, albedo, fluxo de calor sensível diário, saldo de radiação diário e evapotranspiração real diária foram consistentes com dados de literatura para os diferentes usos e cobertura da terra, e corroboram a eficiência da capacidade analítica e sinóptica das estimativas do Sebal. Tais resultados mostram o potencial de geotecnologias na implementação de modelos ou algoritmos voltados para a compreensão da dinâmica de processos biofísicos de interação solo‑planta‑atmosfera do Pantanal.

The objective of this work was to evaluate surface biophysical parameters of the Pantanal biome, Brazil, by the application of geotechnologies. The Sebal algorithm, Modis imagery, and land use and land cover map were used. The obtained results for NDVI, surface temperature, albedo, daily sensible heat flux, daily net radiation and daily actual evapotranspiration were consistent with literature data for the different land use and land cover classes, and corroborate the analytical and synoptic capacity of Sebal estimates. These results show the potential of geotechnologies in the implementation of models or algorithms developed for the understanding of biophysical process dynamics related to the soil‑plant‑atmosphere interactions in Pantanal.

Variáveis climáticas são essenciais para a compreensão das condições ambientais que influenciam o crescimento e o desenvolvimento vegetal. Nos últimos anos, as pesquisas que utilizam dados climáticos e técnicas de sensoriamento remoto em análises espaço-temporais da demanda por água e energia das plantas têm-se intensificado. O SEBAL (Surface Energy Balance Algorithms for Land) é um dos algoritmos mais destacados em estudos que envolvem estimativas dos fluxos de energia em grandes áreas, e pode ser aplicado com poucas medições de campo. Este trabalho, realizado no Município de Santa Bárbara, Minas Gerais, objetivou estimar os componentes do balanço de energia e, por conseguinte, a evapotranspiração em plantios de eucalipto com aplicação do algoritmo SEBAL e de imagem do sensor TM do satélite Landsat 5. As estimativas foram realizadas para cena do dia 20/06/2003. Considerando apenas as áreas referentes aos plantios de eucalipto (sete anos de idade), foram obtidos valores médios de saldo de radiação (Rn), fluxo de calor no solo (G), fluxo de calor sensível (H), fluxo de calor latente (LE) de 420,12 W m-2, 81,80 W m-2, 149,93 W m-2, 188,39 W m-2, respectivamente. Para a evapotranspiração real horária (ETr h), o valor médio obtido foi de 0,28 mm h-1. As estimativas mostraram-se condizentes com dados da literatura, no entanto pesquisas com maior controle experimental devem ser realizadas.

Climatic variables are essential for understanding the environmental conditions that influence plant growth and development. In the last years, research works which use climatic data and remote sensing techniques in spatial and temporal analyses of the demand for water and energy in plants has been intensified. SEBAL (Surface Energy Balance Algorithms for Land) is one of the most prominent algorithms for studies involving energy flow estimates in large areas, and it can be applied with few field measurements. The objective of this work, conducted in the municipality of Santa Bárbara, Minas Gerais, Brazil, was to estimate energy balance components, and therefore the evapotranspiration in eucalyptus crops by applying the SEBAL algorithm and TM sensor image of the Landsat 5 satellite. Estimates were made for the scene on day 6/20th/2003. Considering only the areas related to the eucalyptus crops at seven years of age, it was obtained mean values of net radiation (Rn), soil heat flux (G), sensible heat flux (H) and latent heat flux (LE) of 420.12 W m-2, 81.80 W m-2, 149.93 W m-2, 188.39 W m-2, respectively. For actual hourly evapotranspiration (ETr h), the mean value obtained was 0.28 mm h-1. The estimates are consistent with literature data, but future studies with greater experimental control should be carried out.