Identificação de florações de algas no Lago Guaíba com uso de imagens de satélite e espectrorradiometria de campo

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Corazza, Rosana
• Orientador(a): Basso, Luis Alberto
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Algas; Ambiente aquático; Sensoriamento remoto; Guaíba, Lago (RS)
• Palavras-chave em Inglês: Spectral water behavior; Algal blooms; Chlorophyll-a
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/134706

A eutrofização de ambientes aquáticos continentais é um processo lento e natural, mas que tem se intensificado sobremaneira devido a influência das atividades antrópicas. Uma das consequências da eutrofização artificial são florações de algas cada vez mais frequentes e intensas. Alguns grupos de algas, como as cianobactérias, podem produzir toxinas que representam um risco para o homem e para a biota aquática e, por isso, sua floração merece atenção especial. O Lago Guaíba é um importante corpo hídrico do Estado do Rio Grande do Sul e o principal manancial do município de Porto Alegre. A sua bacia hidrográfica ocupa cerca de 30% da área do estado e os principais rios - Jacuí, Caí, Sinos e Gravataí - drenam áreas de intenso uso agrícola e industrial. No Lago Guaíba, as florações têm sido frequentes, principalmente na última década e representam um sério desafio ambiental. Neste contexto, o objetivo da presente pesquisa foi avaliar o potencial de identificação dos episódios de floração de algas no Lago Guaíba a partir da integração de dados radiométricos in situ adquiridos simultaneamente a dados limnológicos (clorofila-a, total de sólidos em suspensão, transparência da água, entre outros) e imagens de satélite. Para a obtenção dos espectros de reflectância foi utilizado o espectrorradiômetro portátil FieldSpec® HandHeld, com coleta em 16 pontos amostrais definidos a priori. Os trabalhos de campo ocorreram em março de 2012, maio de 2013 e abril de 2014. Os espectros foram correlacionados com medidas de variáveis limnológicas obtidas simultaneamente. Para a análise espaço-temporal das florações foram selecionadas 10 imagens produzidas pelos satélites Landsat 5 e 7 (sensores TM e ETM+) disponibilizadas pelo Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS), corrigidas para os efeitos da atmosfera e convertidas em reflectância de superfície. Estas imagens foram obtidas nos meses de verão e outono, entre os anos de 2005 e 2012, e coincidiram com as datas das florações identificadas pelo Departamento Municipal de Água e Esgotos (DMAE) do município de Porto Alegre. Três rotinas de processamento foram aplicadas às imagens: 1) o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI); 2) o Modelo Linear de Mistura Espectral (MLME) e 3) a Análise por Componentes Principais (ACP). Durante a coleta dos espectros em campo não houve florações, mas, ainda assim, estes permitiram identificar padrões de reflectância do lago em diferentes áreas e situações climáticas, bem como a influência da clorofila-a e dos sólidos em suspensão na resposta espectral da água. Os principais resultados do processamento das imagens de satélite foram: a) o NDVI é adequado para o mapeamento da abrangência e intensidade das florações e que resultados superiores a -0,2 indicam áreas de floração; b) o MLME apresentou limitações para o mapeamento das florações relacionadas à dificuldade de obtenção de bons espectros de referência diretamente sobre as imagens, mas permitiu avaliar as variações espaciais das características da água; c) a técnica da ACP ampliou as correlações dos dados das imagens com a Chl-a e as cianobactérias em comparação ao NDVI, e a classificação nãosupervisionada das principais componentes permitiu identificar as áreas (clusters) de floração, assim como áreas onde outros componentes atuavam. Os fatores que contribuíram para o estabelecimento de florações no lago foram: menor velocidade do fluxo da água, menor profundidade da coluna d´água, menor velocidade do vento e menores índices de precipitação pluviométrica, associados à maior disponibilidade de luminosidade e oferta de nutrientes. Concluí-se que as técnicas empregadas foram adequadas para o mapeamento de florações e que análises que utilizam dados de diferentes naturezas podem incrementar as metodologias existentes e abrir novas possibilidades de identificação e monitoramento de algas.