Avaliação da evapotranspiração real da bacia do alto Rio Negro, região sul brasileira, por meio do modelo SEBAL

Abstract

A evapotranspiração desempenha um importante papel no balanço de água e energia entre a superfície e a atmosfera terrestre. Atualmente, técnicas de sensoriamento associadas a modelos hidrológicos são uma alternativa para a representação da evapotranspiração distribuída, frente às dificuldades de medição apresentadas pelos métodos diretos e de espacialização dos resultados obtidos pelos métodos clássicos indiretos, por representarem valores pontuais de localização específica. Nesse contexto, o objetivo desse estudo foi avaliar a distribuição espaço-temporal da evapotranspiração real na bacia do alto Rio Negro (3454 km2), região Sul brasileira, por meio de imagens ASTER aplicadas ao Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL). O uso de imagens ASTER foi em função de sua resolução espacial refinada, tanto na região do visível (15 m), quanto na do infravermelho (30 e 90 m). Através de um mosaico de imagens datadas de 13 e 22 de abril de 2006 e de dados meteorológicos, o SEBAL calculou o fluxo de calor latente para o momento de aquisição das imagens como um residual do balanço de energia da superfície, possibilitando a posterior estimativa da evapotranspiração real em diferentes escalas temporais e sua análise em função dos diferentes usos e coberturas do solo. Os resultados do SEBAL foram comparados com os métodos do balanço hídrico sazonal e do simplificado, respectivamente em escala mensal e anual para 2006. Em escala diária, o SEBAL estimou satisfatoriamente a evapotranspiração em comparação com outros estudos, observando-se os valores médios, em mm.dia-1, de 1,6 (solo exposto claro), 2,2 (área urbana), 2,7 (pastagem), 2,8 (agricultura), 3,3 (solo exposto escuro), 4,2 (floresta nativa), 4,3 (reflorestamento) e 5,0 (água). Os valores de evapotranspiração real mensal e anual podem ter sidos superestimados em decorrência de ter sido utilizada apenas uma imagem de fração evaporativa para extrapolação dos dados. De maneira geral, foram observadas as maiores taxas de evapotranspiração nas áreas de florestas, que cobrem aproximadamente 71% da área da bacia, evidenciando a importância de estudos relacionados à influência da Floresta Ombrófila Mista e de Pinus sp. no balanço hídrico da bacia do alto Rio Negro

Evapotranspiration plays an important role in water and energy balance between the land surface and the atmosphere. Currently, remote sensing techniques associated with hydrological models are an alternative to the distributed representation of evapotranspiration, taking into account measurement difficulties presented by the direct methods and difficulty on the spatialization of the results obtained by classical indirect methods, because they represent specific values for specific location. In these circumstances, the objective of this study was to evaluate the spatial and temporal distribution of actual evapotranspiration in the upper Rio Negro basin (3,454 km2), Southern Brazil, using ASTER images applied to the Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL). The ASTER images were used because of their fine spatial resolution both in the visible region (15 m) and in the infrared (30 and 90 m). Through the mosaic of images from April 13th and 22nd, 2006 and the meteorological data, the SEBAL estimated the latent heat flux, for the moment of image acquisition, as a residual of the energy balance of the surface, allowing the subsequent estimation of actual evapotranspiration on different scales and its analysis for different land uses. The results obtained by the SEBAL were compared with the methods of seasonal water balance and simplified water balance, at monthly and annual scale for 2006, respectively. In comparison with other studies, the SEBAL satisfactorily estimated evapotranspiration on a daily basis, showing the average values in mm.day-1, 1.6 (light bare soil), 2.2 (urban area), 2.7 (pasture), 2.8 (agriculture), 3.3 (dark bare soil), 4.2 (native forest), 4.3 (reforestation) and 5.0 (water) Evapotranspiration values were overestimated at monthly and annual scales, probably because only one image of evaporative fraction was used for data extrapolation. In general, forest areas showed the highest rates of evapotranspiration, covering approximately 71% of the basin area. Then, it is indicated the importance of studies related to the influence of Araucaria forest and Pinus sp. on the water balance of the upper Rio Negro basin