APLICAÇÕES AMBIENTAIS BRASILEIRAS
DOS SATÉLITES NOAA E TIROS-N

Nelson Jesus Ferreira


CAPÍTULO 2 - DETECÇÃO DE QUEIMADAS COM O USO
kkkkkkikkiklllllDO RADIÔMETRO AVHRR

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2.2. O PAPEL DO SENSORIAMENTO REMOTO
fffffffNA DETECÇÃO DE QUEIMADAS


kkkkO sensoriamento remoto, através do uso de imagens orbitais, pode fornecer dados de cobertura do solo de grandes áreas em intervalos regulares, com maior rapidez na coleta e análise de dados, e um custo menor, se comparado com métodos convencionais (por exemplo, o uso de redes de guardas florestais e levantamento de campo), sendo uma tecnologia que permite monitorar mudanças ambientais. Atualmente existem satélites de uso comercial com imagens de alta resolução espacial (30,0 m a 0,5 m), mas são utilizados para estudos locais, não tendo uma relação custo/benefício conveniente na análise de um "problema" de escala continental como o das queimadas. Os satélites meteorológicos, embora possuam uma baixa resolução espacial (cerca de 1,1 km x 1,1 km no nadir), são importantes para o estudo de recursos naturais, pois possuem uma cobertura sinótica (de extensão continental), têm uma resolução espectral que inclui bandas desde o espectro visível às microondas, e alta resolução temporal (o sistema obtém duas passagens ao dia para cada um dos satélites em operação), facilitando o estudo de fenômenos de curta duração tais como incêndios.

kkkkA detecção de incêndios florestais, por meio do sensoriamento remoto, iniciou-se por volta de 1961, por entidades ligadas ao USFS (United States Forest Service), Serviço Florestal dos Estados Unidos, em um programa experimental que teve duração de 10 anos, e desenvolveu estudos sobre imageadores bi-espectrais no infravermelho termal em aeronaves, fazendo testes sobre as características espectrais de queimadas e de sensores. Posteriormente, Dozier (1981) publicou um artigo, no qual demonstra a capacidade que os radiômetros multiespectrais AVHRR (ver Capítulo 1) têm para identificar fontes de calor na superfície terrestre, mesmo quando elas não ocupam a totalidade da área do pixel (1,21 km2). No mesmo artigo, ele descreve um algorítmo para determinar a porção do pixel "contaminada" pela fonte de calor assim como a sua temperatura de brilho, sendo isto possível pelo fato de que quanto maior for a temperatura de um corpo, a radiância integrada para a banda 3 (3,55 - 3,93 mm para o AVHRR do NOAA-6) será muito maior do que a da banda 4 (10,5 - 11,5mm) como mostra a Figura 2.1. Matson and Dozier (1981) utilizaram imagens AVHRR noturnas da região de Detroit (USA) para testar o algorítimo, concluindo que o método é promissor para as imagens noturnas, com a restrição de que o pixel não esteja saturado.


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Fig. 2.1 Radiâncias de Planck para temperaturas de 200 K - 500 k. Conforme a temperatura aumenta, a área (radiância integrada) sobre o segmento da curva da banda 3 aumenta muito mais do que a da banda 4.


kkkkMatson et al. (1984) estudaram vários casos de incêndios detectados na banda 3 de imagens AVHRR noturnas dos satélites NOAA-6 e NOAA-7, e demostraram que estas têm grandes possibilidades de resolver o problema de detecção de incêndios de maneira rápida em áreas de grande extensão, com possibilidades de determinar a área e temperatura do incêndio. As limitações encontradas dizem respeito a cobertura de nuvens.


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2.3. O MONITORAMENTO DE QUEIMADAS NO BRASIL COM O
kkllkUSO DE SENSORIAMENTO REMOTO

kkkkNo Brasil, o uso do fogo é uma prática cultural para o manejo da terra e tem causado impacto ambiental de alta monta. Na estação seca, entre junho e setembro, são muito comuns as queimadas na região do Brasil Central, onde predomina a vegetação do cerrado, assim como nas fronteiras de colonização da Amazônia Legal. Neste caso, existe a prática da derrubada das florestas tropicais, com a conseqüente extração de madeira, seguida da queima da biomassa restante para a limpeza da área, visando a implementação de pastagens. Estas pastagens são queimadas anualmente para uma rebrota mais rápida após o período de estio, pois uma grande quantidade de nutrientes são retidas nas cinzas. Entretanto, após alguns anos o solo se degrada, e o agropecuarista opta por derrubar e queimar uma nova área de floresta, criando um círculo vicioso que vem alterando rapidamente o meio ambiente da Amazônia Legal. Desta forma, apareceu a necessidade de "se conhecer o perfil dos incêndios no País, isto é, saber onde, quando, e porquê ocorrem os incêndios" (Soares, 1984), que é uma necessidade para vários estudos científicos, técnicos e administrativos, em geral com caráter interdisciplinar. Perguntas como: qual o verdadeiro papel do fogo na história da humanidade, deverão ser respondidas a longo prazo. Outras perguntas mais básicas surgem: qual a verdadeira relação entre custos/benefícios sócio-econômicos causado pelas queimadas no Brasil? As queimadas podem causar mudanças climáticas regionais de maneira a afetar a produção econômica? Estas mudanças climáticas facilitariam o desenvolvimento de novas técnicas agrícolas que proporcionassem ganhos sócio-econômicos? Qual o papel das queimadas sobre o ciclo biogeoquímico do Carbono? Que tipo de dados são necessários para uma melhor avaliação dos fluxos de Carbono? O sensoriamento remoto pode contribuir para melhorar as estimativas do impacto do fogo sobre os ecossistemas da biosfera/atmosfera?

kkkkO desenvolvimento, no País, da técnica que permite o monitoramento diário de queimadas por satélites, com sensores de baixa resolução (1km), decorreu de um trabalho do INPE, realizado na Amazônia, com apoio da NASA, em julho de 1985, por ocasião do experimento internacional GTE/ABLE-2A. Naquela ocasião, imagens diurnas do AVHRR do satélite NOAA-9 indicaram a possibilidade de detecção de focos de queimada ao se utilizar a informação da banda termal na faixa de 3,55µm a 3,93µm (Pereira e Setzer, 1986), que é particularmente sensível às temperaturas de combustão de vegetação (Robinson, 1991). Esta constatação coincidia com a descrição de trabalhos sobre detecção de fontes de calor executados por Matson et al. (1984). Também foi constatada a presença de grandes plumas de fumaça, deslocando-se por centenas de quilômetros, e espalhando-se por uma área de dezenas de milhares de quilômetros quadrados, que foram visualizadas em imagens das bandas 1 (0,58-0,68µm) e 2 (0,725-1,10µm) do AVHRR/NOAA-9. Estes resultados foram repetidos em trabalho de Matson and Holben (1987), em uma área nas proximidades de Manaus (AM).


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kkkk"Duas conclusões importantes decorreram desse experimento quanto ao uso de satélites da série NOAA: 1) Eles propiciam uma técnica adequada e relativamente simples e econômica no monitoramento diários de queimadas, e 2) Eles mostraram que a dimensão do problema de queimadas na Amazônia não estava devidamente quantificada e considerada, e que os efeitos na atmosfera eram observados a milhares de quilômetros" (Setzer et al., 1988). Esta situação foi transmitida ao Instituto Brasileiro de Desenvolvimento Florestal (IBDF) em 1986, e após vários acordos entre o INPE e o IBDF foi implementado o projeto SEQE, Sensoriamento Remoto de Queimadas por Satélite, iniciado em julho de 1987, e tinha por objetivo principal a detecção e levantamento rotineiros de grandes queimadas no País com o uso de imagens AVHRR/NOAA. A metodologia utilizada no projeto SEQE foi a mesma utilizada por Pereira (1988), também documentada em Pereira e Setzer (1993), cujos resultados estão em Setzer et al. (1988). Estes recomendaram a continuação do projeto, uma campanha intensiva para a redução de queimadas, e o preparo de leis mais abrangentes definindo e controlando a prática de queimadas no País. Algumas inovações, tal qual a utilização de Sistemas de Informações Geográficas (SIG), puderam ser usadas no monitoramento de 1990, com apoio do Instituto Brasileiro de Meio Ambiente e Recursos Renováveis (IBAMA), que incorporou o IBDF, e da Companhia de Tecnologia e Saneamento Ambiental (CETESB) através de verbas do Departamento de Proteção aos Recursos Naturais (DPRN) (Setzer e Pereira, 1991).