Geomática Aplicada à Gestão de Recursos Hídricos

1. Geomática Aplicada à Gestão de Recursos Hídricos Ikonos de Vitória 1 m de Resolução PROF. ALEXANDRE ROSA DOS SANTOS Engenheiro Agrônomo - UFES Mestrado em Meteorologia Agrícola – UFV Doutorado em Engenharia Agrícola - UFV

2. UNIVERSIDADE FEDERAL DOS ESPÍRITO SANTO – UFES CENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS E NATURAIS - CCHN DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA - DPGEO LABORATÓRIO 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 Vitória LANDSAT Andaraí Ikonos 1 m resolução Campos do Jordão Ikonos 1m de Resolução Capítulo 3 Noções Básicas sobre o Vegetação e sua Interação com a Radiação Solar

3. Anatomia da Planta

4. FOLHAS RAIZ Seção transversal de raiz, mostrando as diferentes camadas e os vário tipos de transportes de solução para o xilema Corte transversal de uma folha, mostrando a distribuição de camadas constituintes VEJA MAIS SOBRE A FOLHA CAULE

5. RESPIRAÇÃO TRANSPIRAÇÃO FOTOSSÍNTESE Corte transversal de uma folha mostrando o estômato com o ostíolo aberto e fechado FUNÇÕES DAS FOLHAS

6. Principais reações fotoquímicas das plantas superiores Interação da Radiação Solar com a Planta

7. Interação da energia solar com a folha: radiação incidente (I), energia refletida (R), parte absorvida (A) e parte transmitida (T)

8. Luz UTILIZAÇÃO DA ENERGIA SOLAR NA FOTOSSÍNTESE Reações da luz ou fotoquímicas

9. Pigmentos encontrados nos cloroplastos de plantas superiores e em algumas algas, associados à transferência de energia para o processo fotossíntético

10. Fórmula estrutural da molécula de clorofila “a” e fórmula molecular das clorofilas “a” e “b”

11. Curvas de absorção da energia luminosa (400 a 700 nm) pelos pigmentos do cloroplasto (clorofila “a” e “b” e beta-caroteno

12. ABSORÇÃO DA LUZ PELOS PIGMENTOS Desenho para mostrar a distribuição das clorofilas e a proporção dos pigmentos em cada unidade fotossíntética Esquema de uma unidade fotossíntética Esquema em Z, mostrando a captura da energia luminosa pelos fotossistemas I e II

13. Espectro de reflectância de uma folha de vegetação verde e sadia REAÇÕES ESCURAS PORÇÃO REFLETIDA DA RADIAÇÃO SOLAR

14. Efeito da presença de diferentes pigmentos na reflectância de folha entre 400 a 900 nm REGIÃO DO VISÍVEL

15. Mudança na reflectância de folha de feijão provocada pela mudança no conteúdo de água infiltrada REGIÃO DO INFRAVERMELHO

16. 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.

17. Curvas de reflectância espectral de folhas verdes e senescentes • Fatores Fisiológicos ou Funcionais A) Idade da planta

18. 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 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 Reflectância de trigo na região espectral do vermelho (600 a 700 nm), em função do ângulo zenital (hora do dia) B) Déficit hídrico

19. Desenho de corte transversal de folha de Sol folha de Sol e sombras C) Tipo e espessura das folhas

20. Curvas de reflectância do cultivar IAC-287 com dois níveis de adubação nitrtogenada D) Nutrientes

21. 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 E) Conteúdo de água na folha

22. Uma comunidade homogênea (cultura do café) e uma heterogênea (mata natural) INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR COM O DOSSEL DA VEGETAÇÃO

23. Albedo de algumas superfícies

24. Curvas de reflectância de dosséis de trigo obtidas em diferentes estádios de desenvolvimento

25. Reflectância de folhas de algodão superpostas

26. RESUMO DO CAPÍTULO Vale a pena conferir

27. Propriedades Espectrais das Plantas Superiores DO QUE DEPENDEM AS PROPRIEDADES ESPECTRAIS DAS PLANTAS SUPERIORES? • 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. 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.

28. CÉLULAS GUARDAS FACE SUPERIOR CUTÍCULA EPIDERME Difunde bastante as r.e.m e reflete pouco Seção transversal de uma folha mostrando possíveis trajetórias das radiações eletromagnéticas (GATES, 1970) TECIDO PALIÇÁLICO MESÓFILO ESPONJOSO Cotem pigmentos (clorofila) absorvendo radiação visível CAVIDADE SUB-ESTOMATAL EPIDERME FACE INFERIOR

29. Reflexão especular r.e.m Parede celular Esquema da teoria de WILLSTATER & STOLL Célula 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).

30. A r.e.m. atinge a parede celular e é difundida em todas direções na cavidade inter-celular. Célula Parede hidratada (índice 1,4) Célula Célula Ar inter-celular (índice 1,0) Célula Célula Esquema da teoria de SINCLAIR 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.

31. OBSERVAÇÕES • 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. VEJA AS FIGURAS

32. 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

33. Curva de reflectância de diferentes culturas

34. 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.

35. FIM FIM