Abstract Brazilian biomes have been experiencing an increase in fires during the whole year, but fires increase substantially during drier periods. Several indexes might be good indicators of the severity of the droughts, such as The Rainfall Anomaly Index (RAI), Standardized Precipitation Index (SPI) and the Vegetation Health Index (VHI). This study therefore aimed to understand the dynamics of climate, using some indexes and fires in Paraíba do Sul River Valley, Paulista portion, to verify whether fire is more likely to spread in hotter and drier years. We hypothesized that fire events are more frequent and burned areas are larger in hotter and drier years in the region. By conducting a cross-correlation analysis and separating the monthly data into dry and rainy seasons, it was possible to establish a correlation between climate parameters and fire. A significant correlation was found between RAI and fires in both seasons. Additionally, we observed that high occurrences of fire events and burning areas were more explained by RAI, VHI and SPI-3 in dry and wet seasons than by temperature and SPI-1, SPI-6 and SPI-12. We noticed a complex dynamic between fire events, burned area, the environment, and climatic variables. However, the studied indexes proved to be effective tools for detecting drought conditions in the region and their relationship to fire.

Resumo Os biomas brasileiros têm experimentado um aumento nos eventos de queimadas (focos e área queimada) durante todo o ano, mas as queimadas aumentam substancialmente nos períodos mais secos. Vários índices podem ser bons indicadores para medir a severidade das secas como o Índice de Anomalia de Chuvas (RAI), Índice de Precipitação Padronizada (SPI) e o Índice de Saúde da Vegetação (VHI). Assim, este estudo teve como objetivo compreender a dinâmica entre clima, usando alguns índices, e incêndios no Vale do Rio Paraíba do Sul, porção paulista, e verificar se há maior probabilidade de propagação do fogo em anos mais quentes e secos. Nossa hipótese é que os eventos de incêndio são mais frequentes e as áreas queimadas são maiores em anos mais quentes e secos na região. Ao realizar uma análise de correlação cruzada e separar os dados mensais em estação seca e chuvosa, foi possível estabelecer uma correlação entre os parâmetros climáticos e o fogo. Uma correlação significativa foi encontrada entre RAI e incêndios em ambas as estações. Adicionalmente, observamos que as altas ocorrências de eventos de incêndio e área queimada foram mais explicadas pelo RAI, VHI e SPI-3 nas estações seca e chuvosa do que pela temperatura e SPI-1, SPI-6 e SPI-12. Percebemos uma dinâmica complexa entre eventos de incêndio, área queimada, ambiente e variáveis climáticas. No entanto, os índices estudados se mostraram ferramentas eficazes para detectar as condições de seca na região e sua relação com o fogo.

Através da utilização de imagens digitais e técnicas de sensoriamento remoto, foi produzido um mapa de uso e cobertura da terra da região do semiárido do Brasil para aplicação em modelagem climática. O mapa apresenta a localização e distribuição dos principais tipos de vegetação e de formações não vegetacionais da superfície da terra para a região Nordeste do Brasil. Neste estudo foram utilizadas mapas de vegetação do Radambrasil e IBGE, mosaico digital de imagens Landsat 7 ETM+ e Landsat 5 TM do período de 1999-2000. Para atualizar o mapa foram aplicadas técnicas de segmentação e classificação não supervisionada (ISOSEG). Foram mapeadas um total de sete classes de uso e cobertura da terra, que foram compatibilizadas com a legenda do modelo de superfície "Simplified Simple Biosphere - SSiB" para o uso em modelos climáticos e meteorológicos. A vegetação nesta região é caracterizada por diversos padrões morfológicos, que dependem da localização geográfica e das condições climáticas. Os resultados obtidos pelo mapeamento indicam um aumento considerável nas atividades agrícolas e nas pastagens, e consequentemente, a redução da vegetação natural. Considerando que a região é susceptível a desertificação, devido as suas condições climáticas e ambientais, o mapa atualizado é de extrema importância para estudos que envolvam os impactos das mudanças dos usos e cobertura da terra no clima.

An updated vegetation cover and land use map over a semiarid region of Brazil has been produced at a 1 km spatial resolution, using satellite data and remote sensing techniques, for application in climate modeling. The map presents the location and distribution of major vegetation types and non-vegetated land surface formations for the Northeast Brazil Region, which includes the semiarid region. In this study, Radambrasil and IBGE vegetation maps, a digital mosaic of ETM+ Landsat 7, and TM Landsat 5 images from the period 1999-2000 were used. To update the map, the techniques of segmentation and unsupervised classification (ISOSEG) were applied. A total of 7 land cover and land use categories were mapped according to the "Simplified Simple Biosphere"(SSiB) model legend. This map shows that there has been a considerable increase in agricultural activities and pasture area. The vegetation in this region is an intricate combination of different life forms (e.g., trees and shrubs forming a closed cover) in this region. The semiarid region of Brazil is susceptible to desertification due to climatic and environmental conditions. This updated map should provide important input for regional stratification in climate studies.

A cobertura vegetal da superfície continental tem sido consideravelmente alterada pelas atividades humanas, principalmente através da conversão em grande escala da vegetação natural por áreas de cultivos e pastagens. Essas mudanças na cobertura da superfície podem alterar o clima regional e global por meio de processos biofísicos e biogeoquímicos. Assim, o presente trabalho avaliou como a substituição da vegetação natural da caatinga por agropecuária, bem como a degradação da caatinga, podem causar modificações nos processos de superfície na região semiárida do Nordeste do Brasil (NEB), a qual é uma das mais vulneráveis do Brasil, do ponto de vista social, à mudança de clima. Para isto, foram realizados experimentos numéricos de conversão da cobertura da superfície utilizando-se o modelo Integrated Biosphere Simulator - IBIS. Por meio da conversão da cobertura vegetal, as características morfológicas e biofísicas da vegetação foram modificadas e por isso, causaram alterações nas componentes dos balanços de energia, de água e de carbono. O balanço de energia foi mais afetado pelo aumento do albedo decorrente da alteração da vegetação caatinga para agropecuária e para caatinga degradada. Além disso, as alterações do comprimento de rugosidade e das propriedades estomáticas da vegetação corroboraram para as alterações ocorridas nas trocas turbulentas entre a superfície e a atmosfera. Com relação às componentes do balanço de carbono, durante a estação chuvosa com a conversão da caatinga natural para agropecuária, houve um aumento da assimilação de CO2 (NEE) e com isso maior Produtividade Primária Líquida do ecossistema (NPP). O contrário ocorreu com a conversão para caatinga degradada, na qual a assimilação se manteve próxima de zero durante as horas do dia e NPP foi reduzida, o que pode ter ocorrido em função das alterações ocorridas no Índice de Área Foliar (IAF), tanto para a agropecuária, como para a caatinga degradada.

Vegetation cover on the surface of the Earth has changed considerably due to human activities, mainly through the conversion of natural vegetation to croplands and pastures. These changes have altered regional and global climates through biophysical and biogeochemical processes. In this work, the effects of the conversion of natural caatinga to croplands and to degraded caatinga on the land surface processes in the semiarid region of Brazil are analysed using the Integrated Biosphere Simulator (IBIS) model. Through these land cover changes, the biophysical and morphological characteristics of the vegetation have been modified and therefore, these changes have affected the exchange of energy, water and carbon between the atmosphere and land surface. Results of a simulated conversion from caatinga cover to cropland and degraded caatinga show that surface albedo (in wet and dry season) increased, consequently the energy balance was altered. In addition, roughness length and stomatal conductance changes corroborate the variations in turbulent exchanges between the surface and atmosphere. Regarding the components of carbon balance, when caatinga is replaced by cropland, the net ecosystem exchange (NEE) and net primary productivity (NPP) increases. The opposite effects are found when caatinga is replaced by degraded caatinga. It indicates that the metabolic activity of the ecosystem decreases and this land cover (degraded caatinga) is acting as a source of CO2 to the atmosphere, however with low rates. The present work has important implications for land use management issues in the semiarid region of Brazil, including efforts to restore and preserve the natural ecosystem.