Detalhes bibliográficos
| Ano de defesa: |
2012 |
| Autor(a) principal: |
Yhasmin Mendes de Moura |
| Orientador(a): |
Lênio Soares Galvão,
João Roberto dos Santos |
| Banca de defesa: |
Silvio Frosini de Barros Ferraz,
Edson Eyji Sano |
| Tipo de documento: |
Dissertação
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| Tipo de acesso: |
Acesso aberto |
| Idioma: |
por |
| Instituição de defesa: |
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
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| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação do INPE em Sensoriamento Remoto
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
BR
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| Resumo em Inglês: |
Recent events of severe droughts in the Amazon region have received great attention in the literature, because they have effects on global carbon cycle and on forest ecosystem functioning, especially when considering future scenarios of more frequent and severe droughts due to climate change. Studies based on remote sensing data, using the Enhanced Vegetation Index (EVI) from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS/Terra), have produced controversial results about the tropical forest resilience to these events. The goal of this study is to evaluate the effects of view and illumination geometry on intra- and inter-annual EVI variability in the dry season (May to September) of tropical forest, using an unprecedented data analysis based on the Multi-angle Imaging SpectroRadiometer (MISR/Terra). A time series of MISR images were used in Seasonal Semideciduous Forest of the Brazilian Xingu Indigenous Park, including two years of severe droughts (2005 and 2010) and four non- drought years (2006-2009), with data acquired in four spectral bands and nine view angles. To evaluate the intra-annual EVI variations, view zenith angles and view direction (forward scattering and backscattering) effects were analyzed from spectral- angular profiles of EVI and of reflectance of the bands used for its determination. Solar illumination effects on EVI were evaluated from the MISR nadir response of the index from the beginning (May) to the end (September) of the dry season with the change in solar zenith angle (SZA). Furthermore, Linear Spectral Mixture Models (MLME) were also used for this purpose. Only for reference, angular variations in the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) were inspected. For the analysis of the inter- annual EVI variations, we evaluated EVI profiles for all years and for the whole period of the dry season, using only the nadir camera. After this preliminary step, differences were calculated between the MISR EVI images at nadir in order to inspect variability for pairs of months in close dates between drought and non-drought years. Intra-annual EVI variations and solar illumination effects were evaluated from the response of the EVI from the beginning (May) to the end (September) of the dry season with the variation of solar zenith angle (SZA), fixing the nadir camera. From the Linear Spectral Mixture Model (MLME) was also analyzed the influence of solar illumination effects on the determination of the EVI. For comparison, the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) was used as reference. For the analysis of inter-annual variations, EVI profiles for all years and for the whole period of the dry season were calculated, fixing the nadir camera. After this preliminary step, differences between the MISR EVI images at nadir were calculated in order to inspect variability for pairs of months in close dates between drought and non-drought years. Finally, the EVI was standardized for each of the two drought years (2005 and 2010) in relation to the remaining non-drought years (2006 to 2009). Results showed that EVI was much more affected by view angle and view direction than NDVI, especially between $\pm$ $45.6°$. EVI was positively and highly correlated with the reflectance of the Near Infrared (NIR) band for all MISR cameras. It was closely related with changes in SZA due to the NIR reflectance increase with decreasing SZA (from $42°$ in July to $28°$ in September). The strong negative correlation between the shade fraction and EVI confirmed solar illumination effects on the determination of this index. In the inter-annual EVI analysis, there were no distinct patterns between EVI profile of drought (2005 and 2010) and non-drought years (2006 to 2009). MISR EVI differences between the months of drought and non-drought years showed random results within the mean standard deviation calculated between May and September of 2005 and 2010 ($\pm$ 0.03). Standardized EVI was higher for the 2005 drought (0.349 $\pm$ 0.839) than for the 2010 drought (0.041 $\pm$ 0.754). Due to uncertainties, a simple change in the quarter for standardization produced a reversal in results with higher standardized EVI for 2010 (0.430 $\pm$ 0.844) than for 2005 (0.005 $\pm$ 0.821). In both cases, there were no evidences of large scale greening in the Seasonal Semideciduous Forest of the Xingu Indigenous Park associated with the severe 2005 and 2010 droughts. |
| Link de acesso: |
http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2012/03.09.13.23
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Resumo: |
Eventos recentes de secas severas na Amazônia têm recebido grande atenção na literatura, pois possuem efeitos no ciclo global do carbono e no funcionamento dos ecossistemas florestais, especialmente quando se considera os cenários de secas mais freqüentes e intensas devido às mudanças climáticas. Estudos baseados em dados de sensoriamento remoto, utilizando o índice \textit{Enhanced Vegetation Index} (EVI) do sensor \textit{Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer} (MODIS/Terra), têm mostrado resultados controversos sobre a vulnerabilidade de florestas tropicais a estes eventos. O objetivo deste estudo é avaliar os efeitos da geometria de iluminação e de visada sobre a variabilidade intra- e inter-anual do EVI na estação seca (maio a setembro) de floresta tropical usando, de forma inédita para tal análise, dados adquiridos pelo sensor \textit{Multi- angle Imaging SpectroRadiometer} (MISR/Terra). Uma série temporal de imagens MISR foi utilizada sobre a floresta estacional semidecidual na região do Parque Índigena do Xingu, incluindo dois anos de secas severas (2005 e 2010) e quatro anos não secos (2006 a 2009), com dados adquiridos em 4 bandas espectrais e 9 ângulos de visada. Para avaliação das variações intra-anuais, foram analisados os efeitos de visada e de direção de imageamento (retro-espalhamento e espalhamento frontal) a partir dos perfis espectro-angulares do EVI e da reflectância das bandas utilizadas na sua determinação. Efeitos de iluminação solar sobre o EVI foram avaliados a partir do comportamento do índice com a variação do ângulo zenital solar (AZS) do início (Maio) para o final (Setembro) da estação seca, fixando-se a câmera ao nadir. Além disso, um Modelo Linear de Mistura Espectral (MLME) também foi usado para este propósito. Para fins de comparação, o \textit{Normalized Difference Vegetation Index} (NDVI) serviu como referência. Para análise das variações inter-anuais do EVI, foram avaliados os perfis dos valores médios de EVI para todos os anos em todo o período da estação seca, fixando-se a câmera ao nadir. Após esta etapa preliminar, foram calculadas diferenças entre as imagens MISR EVI ao nadir com o intuito de inspecionar variabilidades em pares de meses com datas próximas entre anos secos e não secos. Por fim, padronizou-se o EVI para cada um dos dois anos secos (2005 e 2010) em relação aos demais anos não secos (2006 a 2009). Os resultados mostraram que o EVI foi muito mais afetado pelo ângulo de visada e pela direção de imageamento que o NDVI, especialmente entre $\pm$ $45,6°$. O EVI também apresentou alta correlação positiva com a reflectância da banda do infravermelho próximo (IVP) para todas as câmeras MISR. O EVI se mostrou fortemente relacionado com a variabilidade do AZS, devido ao aumento na reflectância do IVP com a diminuição do AZS (de $42°$ em julho a $28°$ em setembro). A alta correlação negativa entre a fração sombra e o EVI também confirmou os efeitos de iluminação solar sobre este índice. Na análise inter-anual não foram encontrados padrões distintos entre os perfis de EVI dos anos secos (2005 e 2010) e não secos (2006 a 2009). As diferenças das imagens MISR EVI entre os meses de anos secos e não secos mostraram padrão aleatório e dentro do desvio padrão médio calculado entre maio e setembro de 2005 e 2010 ($\pm$ 0,03). A partir da padronização foi possível verificar que o EVI foi maior para a seca de 2005 (0,349 $\pm$ 0,839) do que para o evento de 2010 (0,041 $\pm$ 0,754). Devido às incertezas associadas aos dados, um simples procedimento de troca de trimestre no cálculo da padronização fez com que as médias se invertessem, sendo maior para 2010 (0,430 $\pm$ 0,844) do que para 2005 (0,005 $\pm$ 0,821). Em ambos os casos, evidências de verdejamento (\textquotedblleft\textit{greening}\textquotedblright) em larga escala não foram observadas na floresta estacional semidecidual do Parque Indígena do Xingu associado à ocorrência de secas severas nos anos de 2005 e 2010. |
