Geomática Aplicada à Gestão de Recursos Hídricos
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Transcript of Geomática Aplicada à Gestão de Recursos Hídricos
Ikonos de Vitória1 m de Resolução PROF. ALEXANDRE ROSA DOS
SANTOSEngenheiro Agrônomo - UFES
Mestrado em Meteorologia Agrícola – UFVDoutorado em Engenharia Agrícola - UFV
Capítulo 3
UNIVERSIDADE FEDERAL DOS ESPÍRITO SANTO – UFESCENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS E NATURAIS - CCHN
DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA - DPGEOLABORATÓRIO DE GEOMÁTICA DA UFES - LGU
Obs: Todos os Slides apresentados foram adaptados do livro “Fundamentos do Sensoriamento Remoto e Metodologias de
Aplicação (2ª Edição). Autor: Maurício Alves Moreira
VitóriaLANDSAT
AndaraíIkonos 1 m resolução
Campos do JordãoIkonos 1m de Resolução
Anatomia da Planta
CAULE
RAIZ
Seção transversal de raiz, mostrando as diferentes camadas e os vário tipos de transportes de solução para o xilema
FOLHAS
Corte transversal de uma folha, mostrando a distribuição de camadas constituintes
VEJA MAIS SOBRE A FOLHA
FUNÇÕES DAS FOLHAS
TRANSPIRAÇÃO
FOTOSSÍNTESE
RESPIRAÇÃO
Corte transversal de uma folha mostrando o estômato com o ostíolo aberto e fechado
Interação da Radiação Solar com a Planta
Principais reações fotoquímicas das plantas superiores
Interação da energia solar com a folha: radiação incidente (I), energia refletida (R), parte absorvida (A) e parte transmitida (T)
UTILIZAÇÃO DA ENERGIA SOLAR NA FOTOSSÍNTESE
eOOHCOHCO 2612622 66
Luz
Reações da luz ou fotoquímicas
Pigmentos encontrados nos cloroplastos de plantas superiores e em algumas algas, associados à
transferência de energia para o processo fotossíntético
Fórmula estrutural da molécula de clorofila “a” e fórmula molecular das clorofilas “a” e “b”
Curvas de absorção da energia luminosa (400 a 700 nm) pelos pigmentos do cloroplasto (clorofila “a” e
“b” e beta-caroteno
ABSORÇÃO DA LUZ PELOS PIGMENTOS
Esquema de uma unidade fotossíntética
Desenho para mostrar a distribuição das clorofilas e a proporção dos pigmentos em
cada unidade fotossíntética
Esquema em Z, mostrando a captura da energia luminosa pelos
fotossistemas I e II
REAÇÕES ESCURAS
PORÇÃO REFLETIDA DA RADIAÇÃO SOLAR
Espectro de reflectância de uma folha de vegetação verde e sadia
REGIÃO DO VISÍVEL
Efeito da presença de diferentes pigmentos na reflectância de folha entre 400 a 900 nm
REGIÃO DO INFRAVERMELHO
Mudança na reflectância de folha de feijão provocada pela mudança no conteúdo de água infiltrada
FATORES ENVOLVIDOS NA INTERCEPTAÇÃO, ABSORÇÃO E REFLEXÃO DA LUZ SOLAR
PELAS FOLHAS
Fatores morfológicos: destacam-se densidade de cobertura vegetal, distribuição horizontal e vertical de folhas e ângulo de
inserção foliar.
Solo do
Foliar
Área
ÁreaIAF
dossel. do interior no luz da extinção de eCoeficient K
dossel. do topo no luz de Fluxo I
de.profundida da a luz de Fluxo
,
o
I
sendo
IAFKEXPII o
Fatores Fisiológicos ou Funcionais
A) Idade da planta
Curvas de reflectância espectral de folhas verdes e senescentes
B) Déficit hídrico
Reflectância de trigo na região espectral do vermelho (600 a 700 nm), em função do ângulo zenital (hora do dia)
Curva de energia interceptada (RFAI) e absorvida (RFAAb) pelo dossel de uma cultura de trigo com estresse de água,
com medições entre as 7 e 16 horas
Curvas de radiação fotossinteticamente ativa interceptada (RFAI) pelo dossel de uma cultura de trigo irrigado e com déficit de água,
medidas das 7 às 16 horas
C) Tipo e espessura das folhas
Desenho de corte transversal de folha de Sol folha de Sol e sombras
D) Nutrientes
Curvas de reflectância do cultivar IAC-287 com dois níveis de adubação nitrtogenada
E) Conteúdo de água na folha
Curvas de reflectância espectral, obtidas em folhas de milho com diferentes conteúdos de água
Relação inversa entre a reflectância de uma folha e a absorção pela água
INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR COM O DOSSEL DA VEGETAÇÃO
Uma comunidade homogênea (cultura do café) e uma heterogênea (mata natural)
Albedo de algumas superfícies
Curvas de reflectância de dosséis de trigo obtidas em diferentes estádios de desenvolvimento
Reflectância de folhas de algodão superpostas
Vale a pena conferir
Propriedades Espectrais das PlantasSuperiores
Morfologia das folhas; Estrutura interna das folhas; Composição química; Estado fisiológico; Geometria das plantas (disposição espacial); Etapa de crescimento ou de desenvolvimento na qual encontra práticas
culturais; Condições climáticas antes e durante o ciclo de vida das plantas.
DO QUE DEPENDEM AS PROPRIEDADES ESPECTRAIS DAS PLANTAS SUPERIORES?
As folhas absorvem, refletem e transmitem as radiações incidentes seguindo o padrão das células pigmentadas que contêm soluções aquosas. A refletividade das folhas (plantas superiores) é atribuída à estrutura interna das mesmas.
EPIDERME
FACE INFERIOR
TECIDO PALIÇÁLICO
MESÓFILOESPONJOSO
FACE SUPERIOR CÉLULAS GUARDAS
CUTÍCULAEPIDERME
Difunde bastante as r.e.m e reflete
pouco
CAVIDADE SUB-ESTOMATAL
Cotem pigmentos (clorofila) absorvendo
radiação visível
Seção transversal de uma folha mostrando possíveis trajetórias das radiações eletromagnéticas (GATES, 1970)
TEORIA DE WILLSTATE & STOLL (1918) BASEADA NA REFLEXÃO CRÍTICA DA R.E.M. NAS PAREDES CELULARES (REFLEXÃO ESPECULAR)
OBSERVAÇÃO Cutícula: difunde bastante e reflete pouco; Tecido palicádico: contém pigmentos (clorofila) e absorve as radiações
visíveis; Mesófilo esponjoso: têm muitos espaços inter-celulares os quais refletem
r.e.m. Nele acontecem trocas entre O2 e CO2 (fotossíntese e respiração).
r.e.m
Célula
Reflexão especular
Parede celular
Esquema da teoria de WILLSTATER & STOLL
TEORIA DE SINCLAIR
A refletividade no IV próximo (0,7 – 1,3 mm) está relacionada com o número de espaços de ar existentes entre células. A refletividade é maior quanto maior é o número de espaços de ar porque as r.e.m. passam com maior freqüência das partes da folha que tem alto índice de refração para aquelas partes que têm baixo índice de refração:
Exemplo: As folhas de algodão durante o ciclo vital aumenta o número de espaços de ar, aumenta a refletividade e diminui a transmissão.
Esquema da teoria de SINCLAIR
Célula Célula
CélulaCélula
Célula
Ar inter-celular (índice 1,0)
Parede hidratada (índice 1,4)A r.e.m. atinge a parede celular e é difundida em todas direções na cavidade inter-celular.
OBS1: No VIS, o comportamento da reflexão é determinado pela clorofila, cuja absorção encontra-se no intervalo da luz azul (0,4 - 0,5 mm) e da luz vermelha (0,6 - 0,7 mm); enquanto reflete no intervalo da luz verde (0,5 - 0,6 mm).
OBS2: A radiação incidente atravessa, quase sem perda, a cutícula e a epiderme, onde as radiações correspondentes ao vermelho e ao azul são absorvidas pelos pigmentos do mesófilo, assim como pelos carotenóides, xantófilas, e antocianidas, que causam uma reflexão característica baixa nos comprimentos de onda supracitados.
OBS2: As clorofilas A e B regulam o comportamento espectral da vegetação e o fazem de maneira mais significativa em comparação com outros pigmentos. A clorofila absorve a luz verde só em pequena quantidade, por isso a reflectância é maior no intervalo da luz verde, o que é responsável pela cor verde das folhas para a visão humana.
OBSERVAÇÕES
VEJA AS FIGURAS
Refletividade espectral de uma folha verde e a capacidade de absorção de água e refletividade, absorvidade e transmissividade numa folha
verde para a radiação no VIS e NIR
Curva de reflectância de diferentes culturas
No NIR (0,7 - 1,3 mm), dependendo do tipo de planta, a radiação é refletida em uma proporção de 30 a 70% dos raios incidentes, ainda que as superfícies das folhas e os pigmentos sejam transparentes para esses comprimentos de onda. Todavia, os sistemas pigmentais das plantas perdem a capacidade de absorver fótons nesse espectro, que é caracterizado por uma subida acentuada da curva de reflexão. O mínimo de reflexão neste comprimento de onda é causado pela mudança do índice de refração nas áreas frontais de ar/célula do mesófilo.
Nos comprimentos de ondas acima de 1,3 mm, o conteúdo de água das folhas influencia a interação com a radiação. A água dentro da folha absorve especialmente nas bandas em torno de 1,45 mm e 1,96 mm. Esta influência aumenta com o conteúdo de água. Uma folha verde caracteriza-se, nestas bandas, pela reflexão semelhante a de uma película de água. Por isso, estes comprimentos de onda, prestam-se à determinação do conteúdo hídrico das folhas. Folhas com conteúdo hídrico reduzido são caracterizadas por uma maior reflexão. A curva espectral depende do tipo de planta e, mais ainda, altera-se em função da estrutura e da organização celular.