Quantificação dos serviços ambientais prestados pela mata atlântica na zona da mata pe

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Quantificação de Serviços Ambientais Prestados pela Floresta Atlântica na Zona da

Mata Pernambucana

M.Sc. Felipe Alcântara de Albuquerque

http://www.powerpointstyles.com/



Objetivo Geral:

Com base em imagens de satélite gerar um banco de dados

ambiental que permita, através do geoprocessamento, interpretar

quantitativamente alguns dos serviços ambientais hidroclimáticos

na Zona da Mata Pernambucana.



Objetivo Específicos:

- Gerar um mapa de uso do solo de alta resolução, a partir de imagens Rapideye, para as bacias hidrográficas de interesse.

- Construir os mapas de temperatura de superfície com base em imagens LandSat 5 TM , através do algoritmo SEBAL.

- Realizar modelo comparativo de geração de escoamento superficial a partir dos mapas de uso do solo de alta resolução.

- Identificar e comparar quantitativamente alguns dos serviços ambientais hidrológicos e climáticos nas bacias de interesse.



Oque são Serviços Ambientais?

Os Serviços ambientais foram descritos inicialmente na década de 90 do século XX e podem ser definidos como aqueles capazes de sustentar e satisfazer as condições de vida humana (DE GROOT, 1992). O conceito de Serviços Ambientais (SA) surgiu com a necessidade de demonstrar que as áreas naturais são responsáveis por cumprir funções essenciais nos processos de manutenção da vida

Cavalcanti (2002) indica a existência básica de três tipos de serviços ambientais: manutenção da biodiversidade, manutenção dos estoques de carbono e do ciclo da água.

Mas, existem incontáveis sub-serviços:

- Regulação climática- Controle de erosão e sedimentação- Mitigação das enchentes e da seca- Controle de doenças e pragas- Fonte de material genético



Serviços Ambientais Hidrológicos

Estão associados à quantidade (perenidade) e qualidade da água (pureza), como: a proteção à suscetibilidade do solo, infiltração, interceptação vertical, redução dos riscos de cheias, deslizamentos, regulação da vazão, ou seja, todas variáveis que interferem no ciclo hidrológico.

Neste contexto, os ecossistemas florestais desempenham a função de administração hidrológica da água precipitada, isto é, captando, armazenando e disponibilizando-a lenta e gradualmente, em quantidade e qualidade, ainda que no período de estiagem (VALCARCEL, 1998; deALBUQUERQUE, 2010).



Materiais e MétodosÁrea de Estudo

1 – Bacia do Sirigi2 – Sub-bacia do GL1 – UP 143 – Bacia do Pirapama (anulado)4 – Sub-bacia do Sirinhaêm5 – Sub-bacia do Una

Total aproximado de 4200 Km²



Materiais e Métodos

Uso do Solo:

Foram gerados mosaicos de uso do solo através do programa Erdas IMAGINE 9.1, a partir de classificação supervisionada. As imagens utilizadas foram do satélite RAPIDEYE 4 CHOROS, com as bandas; azul, verde, vermelho, Red-Edge e vermelho próximo. A resolução é 5 x 5 metros.




Temperatura de Superfície:

A partir de imagens do satélite Landsat 5 TM, precisamente da orbita 214 pontos 65 e 66, na datas 29/08/2007, foram realizados procedimentos de modelagem digital utilizando a ferramenta Model Maker do programa ERDAS IMAGINE 9.1.

Foram usadas etapas parciais do modelo algoritmo SEBAL, desenvolvido por Bastiaanssen (1995).

Etapa 1

Radiância Espectral

Etapa 2

Reflectância

Etapa 3

NDVI, SAVI, LAI

Etapa 5

Temperatura da Superficie

Etapa 4

Emissividades da Superficie



Dentro de cada sub-bacia, foi disposto um grid de quadrículas com tamanhos de 3 x 3 km (9 km² de área), e em cada quadrícula foi calculada a temperatura média (estimada pela média da soma das temperaturas totais dos pixels da quadrícula), e a cobertura vegetal total, usando como base o mapeamento de remanescentes da Mata Atlântica do LERBIO-UFPE.

As quadrículas que sobrepuseram grandes quantidades de nuvens na imagem de satélite foram removidas, para evitar erros na análise provocados pela redução de temperatura das sombras e vapor d’água existentes nas áreas nebulosas.

Os dados de temperatura média e área florestal total por quadrícula foram postas em um regressão linear simples.





Precipitação Efetiva ou Lâmina de Escoamento Superficial:

Método da Curva Número, que foi desenvolvido pelo Serviço de Conservação de Solos (Soil Conservation Service – SCS) do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (United States Departament of Agriculture – USDA), segundo Wilken (1971), através dos estudos prévios de Ven Te Chow, elaborados na década de 60 do século XX.

Características do Solo:

Solo Infiltração

A Ótimo

B Bom

C Regular

D Ruim

Umidade Antecedente Retenção Máxima Saturação do Solo

Condição I S1 Baixa

Condição II S2 Intermediária

Condição III S3 Alta

As condições de umidade antecedente são assim definidas: (Genovez et al, 2001)




Para determinar a retenção máxima da camada superior do solo S, os autores relacionaram esse parâmetro da bacia com um fator “Curva Número” CN pela seguinte expressão:

254CN

25400S

A equação do SCS para o escoamento superficial é :



Os valores de CN apresentados anteriormente referem-se sempre à condição II. Para converter o valor de CN para as condições I e III existem as seguintes expressões:


4,2CN IICN I

10 0,058CN II

23CN II

CN III10 0,13CN II



CN CN CN

Florestas Densas Zonas Cultivadas e Pastagem Urbanização Densa Solo Infiltração

26 70 98 A Otimo

52 80 98 B Bom

62 87 98 C Regular

69 90 98 D Ruim

Floresta Densa Cultivo/Pasto Superfície Urbana

S1 558.2417582 151.1904762 12.34207969

S2 234.4615385 63.5 5.183673469

S3 101.9397993 27.60869565 2.253771074

Exemplo da entrada de dados para o modelo de cobertura (Uso do Solo Controle)




A precipitação utilizada na fórmula do SCS foi extraída a partir da equação I-D-F do FIDEN – CONDEPE. Sendo que, i = máximo entre i1 e i2, onde:

A Duração da Chuva foi igualada ao Tempo de Concentração

sendo:

TC = tempo de concentração, em horas;

L = comprimento do curso d'água, em km; e

H = desnível máximo, em m.

T: o período de retorno, em anos t: duração da chuva, em minutos, i: intensidade da chuva em mm/hora.

O Tempo de Retorno utilizado foi de 2 a 200 anos.

Fórmula de KIRPICH MODIFICADA



Resultados

Fisiografia: Sub-bacia GL1

Características Valor / unidade

Área da microbacia 595 km²

Comprimento do curso principal 28,2 km

Comprimento total dos canais 547 km

Densidade de drenagem 0,92 km/km2

Altitude máxima na bacia 255 m

Altitude média da bacia 83 m

Altitude no exutório 2 m



Declividade Média = 4,4°



Resultados

Fisiografia: Bacia Sirigi



Comprimento do curso principal 90 km








Resultados

Fisiografia: Sub-Bacia Sirinhaêm


Área da microbacia 643,3 km²









Resultados

Fisiografia: Sub-Bacia Una











Resultados

Uso do Solo:

GL1 Sirinhaêm Sirigi Una0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

30,90%

16,76% 14,97% 17,57%

26,83%

4,84%14,00%

23,31%

40,77%

78,10%70,29%

58,24%

Agua Mangue Floresta

Solo Exposto/Urbano Agricultura



Resultados

Temperatura de Superfície Sub-GL1SUB-BACIA DO BEBERIBE

15,492269,573

393,831517,709

621,257719,686

818,824

Área Vegetal T otal nas Q uadrícolas (ha)

23,2990

24,0573

25,0630

25,7264

26,3254

26,9197

28,4338

30,0793

Tem

pera

tura

Méd

ia d

as Q

uadr

ícul

as (

ºC)

R2 = 0,7868; R = -0,8870; p = 0,0000002

Explicabilidade 78%



Resultados

Temperatura de Superfície Bacia SirigiSUB-BACIA DO S M ASCARENHAS

0,00062,231

129,458190,549

292,532364,213

442,435528,850

701,795


21,0655

21,8163

22,4374

23,0200

23,6391

24,1736

24,7126

25,3186

26,0643

26,9391

Tem

pera

tura

Méd

ia d

as Q

uadr

ícul

as (

ºC)

R2 = 0,5389; R = -0,7341; p = 0,0000



Resultados

Temperatura de Superfície Sub-Bacia Sirinhaêm SUB-BACIA DE SIRINHAÉM

5,63551,823

117,611163,381

218,166279,608

314,832


23,0163

23,1292

23,2651

23,6751

23,8802

24,0052

24,3081

Tem

pera

tura

Méd

ia d

as Q

uadr

ícul

as (

ºC)

R2 = 0,7986; R = -0,8937; p = 0,0000006



Resultados

Temperatura de Superfície Sub-Bacia UnaSUB-BACIA DE BO NIT O

0,000 10,804 27,056 106,349


22,7619

22,9130

23,3206

23,4844

23,6199

23,8371

24,1800

Tem

pera

tura

Méd

ia d

as Q

uadr

ícula

s (º

C)

R2 = 0,5485; R = -0,7406; p = 0,0356

Explicabilidade 55%



Resultados

Precipitação Efetiva Sub-GL1

2 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000.00%

5.00%

10.00%

15.00%

20.00%

25.00%

30.00%

35.00%

40.00%

45.00%

50.00%

55.00%

60.00%

0.2%

6.4%8.9%

10.5%11.7% 12.6% 13.4% 14.1% 14.7% 15.3% 15.8%

8%

28%

32%35%

36%38%

39% 40% 40% 41% 42%

0.2% 0.3% 0.4% 0.6% 0.7% 0.8% 0.9% 1.0% 1.5%

PEF S1 PEF S2 PEF S3

Tempo de Retorno (Anos)

Pre

cip

itaç

ção

Efe

tiva

(%

)

2 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

100.00%

0.2%6.4%

8.9% 10.5% 11.7% 12.6% 13.4% 14.1% 14.7% 15.3% 15.8%

0.4%

11%15%

17% 18% 19% 20% 21% 22% 23% 23%

65%

81%83% 84% 85% 85% 86% 86% 86% 87% 87%

0.01% 0.01% 0.02% 0.04%

PEF S2 Cobertura Florestal PEF S2 Cobertura Atual PEF S2 Cobertura Agricola PEF S2 Cobertura Urbana


Pre

cip

itaç

ção

Efe

tiva

(%

)



Resultados

Precipitação Efetiva Bacia Sirigi

2 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000.00%

5.00%

10.00%

15.00%

20.00%

25.00%

30.00%

35.00%

40.00%

45.00%

50.00%

55.00%

60.00%

1%

10%

13%15%

16%17% 18% 19% 19% 20% 21%

12%

34%

38%

40%42%

43%44% 45% 46% 46% 47%

0.1% 0.4% 0.7% 1.0% 1.3% 1.6% 1.8% 2.0% 2.2% 2.4%



Pre

cip

itaç

ção

Efe

tiva

%

2 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

100.00%

1%

10%13%

15% 16% 17% 18% 19% 19% 20% 21%

1%

12%15%

17% 19% 20% 21% 21% 22% 23% 23%

65%

81%83% 84% 84% 85% 85% 86% 86% 86% 87%

0.02% 0.03% 0.05% 0.08% 0.11%



Pre

cip

itaç

ção

Efe

tiva

%



Resultados

Precipitação Efetiva Sub-Bacia Sirinhaêm

2 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000.00%

5.00%

10.00%

15.00%

20.00%

25.00%

30.00%

35.00%

40.00%

45.00%

50.00%

55.00%

60.00%

0%

3%5%

6% 6% 7% 7% 8% 8% 9% 9%

5%

18%

22%24%

25%26% 27% 28% 28% 29% 30%

21%

42%

46%48%

50%51% 52% 53% 53% 54% 54%



Pre

cip

itaç

ção

Efe

tiva

%

2 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

100.00%

5%

18%22%

24% 25% 26% 27% 28% 28% 29% 30%

6%

22%26%

28% 29% 30% 31% 32% 33% 33% 34%

72%

84%86% 87% 88% 88% 88% 89% 89% 89% 89%

1% 2% 2% 3% 3% 3% 4% 4% 4% 4%



Pre

cip

itaç

ção

Efe

tiva

%



Resultados

Precipitação Efetiva Sub-Bacia Una

2 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000.00%

5.00%

10.00%

15.00%

20.00%

25.00%

30.00%

35.00%

40.00%

45.00%

50.00%

55.00%

60.00%

65.00%

0%2%

4%5% 6% 7% 7% 8% 8% 9% 9%

4%

21%

25%27%

29%30%

31% 32% 33% 33% 34%

24%

48%

52%54%

55%57% 58% 58% 59% 60% 60%



Pre

cip

itaç

ão E

feti

va %

2 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

100.00%

4%

21%25%

27%29% 30% 31% 32% 33% 33% 34%

6%

25%

29%32%

33% 35% 36% 36% 37% 38% 38%

76%

87% 89% 89% 90% 90% 91% 91% 91% 91% 91%

0.5% 1.2% 1.8% 2.2% 2.6% 2.9% 3.2% 3.5% 3.8% 4.0%



Pre

cip

itaç

ção

Efe

tiva

%



O Estado de Pernambuco, é considerado pelo IPCC (Intergovernamental Panel on Climate Change) um hotspot mundial em termos de mudanças climáticas, ou seja, poderá sofrer mudanças mais intensas do que a média global (IPCC 2007).

Alguns estudos demonstram que os microclimas das florestas possuem temperaturas mais baixas, em especial devido ao sombreamento da superfície e da absorção de energia solar (FETCHER et al. 1985; DIDHAM e LAWTON, 2006; PINTO et al. 2010).

Discussão

A Temperatura de Superfície e o Uso do Solo:



A presença de florestas provocou uma redução na temperatura média regional, apesar de outros fatores como a altitude poderem estar envolvidos. A presença de grandes áreas urbanas torna esta diferença bastante clara, como no caso da bacia do GL1, inserida na região metropolitana de Recife, enquanto que próximo a áreas agrícolas esta diferença é suavizada. A temperatura média das quadrícolas variou para menos, de 0,4 - 0,8 graus a cada 100 hetares de cobertura florestal, dependendo da quantidade de solo exposto da sub-bacia em questão.

Discussão



A fisiografia e o escoamento superficial (PEF)

Discussão

A fisiografia é um dos principais fatores influenciadores do escoamento superficial (VILLELA & MATTOS, 1975; TUCCI & CLARKE, 1997; TUCCI, 1997 e TUCCI, 2007).

Na bacias com menores declividades e elevações médias, foram observadas menores variações proporcionais de precipitação efetiva, sendo que a sub-bacia GL1 apresentou menor influencia física no escoameto, ao contrário da sub-bacia do Una. A PEF a partir do modelo de cobertura natural da GL1 variou de 0 a 10% entre os estádios de saturação do solo e no intervalo de 2 a 200 anos de Tr. A sub-bacia Una, nessas mesmas condições apresentou uma PEF com razão de 0 a 24%.

Ratifica, que a fisiografia ainda é uma das principais variáveis condicionadoras à geração de escoamento superficial.



Com 31% de cobertura florestal, a sub-bacia GL1 gerou uma lâmina de 1 mm a cada 67 segundos, para a condição de saturação intermediária do solo (S2) e o Tr máximo.

Com 17,5% de cobertura florestal, a sub-bacia Uma gerou uma lâmina de 1 mm a cada 19 segundos, para a condição S2 de saturação e Tr máximo.

Comparativamente foi observado que existem diferenças entre os serviços ambientais hidrológicos prestados entre bacias com distinções de complexidade estrutural da cobertura florestal, ratificando a literatura (deALBUQUERQUE, 2010).

Dessa forma, verificou-se que a área parcial de afluência não é fixa, mas, variou com a duração, a intensidade da chuva, com as condições de umidade antecedente e o tipo de cobertura vegetal, (CHORLEY, 1978).

Discussão

O uso do solo e o escoamento superficial (PEF)



O serviço ambiental hidrológico

Discussão

O potencial hídrico de Pernambuco é inferior a o de todos os outros estados brasileiros, isso apesar da grande demanda de recurso SRH PE, (2008). Assim, os serviços ambientais se prestam, como alternativa suplementar estratégica para a resolução dos problemas ligados aos recursos hídricos.

Observou-se que as sub-bacias de Sirinhaêm e Una, são bacias em que os serviços ambientais hidrológicos quantitativos não são observados tão intensamente quanto nas outras bacias, por causa das próprias características destas paisagens em gerar escoamento e pelo fato de não apresentarem maiores coberturas naturais, principalmente matas ciliares. É exatamente por isso que essas bacias se tornam áreas de hot spot como prioritárias para regularização dos serviços ambientais, potencialmente prestados pela cobertura natural / florestal.



Por fim, entende-se que a cobertura natural pode efetivamente ser utilizada como instrumento de prestação de serviços ecossistêmicos no estado de Pernambuco e em posse das informações adquiridas no desenvolvimento desta pesquisa, que seja possível subsidiar a formulação de novas políticas públicas, tanto para o Comitê de Bacia Hidrográfica dos rios abordados, quanto para todo o estado.

É necessário investir em tecnologia e estudos que possam gerar um banco de dados dos serviços ambientais ecossistêmicos, identificando os aspectos específicos de cada bacia hidrografia do estado de Pernambuco, tanto com base nos dados pluviométricos atuais disponíveis, quanto nos modelos futuros de mudança climática.

Discussão

Conclusão e recomendações:



Obrigado

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