Detalhes bibliográficos
| Ano de defesa: |
2015 |
| Autor(a) principal: |
Thiago Sousa Teles |
| Orientador(a): |
Lênio Soares Galvão,
Fábio Marcelo Breunig |
| Banca de defesa: |
Flávio Jorge Ponzoni,
João Roberto dos Santos,
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: |
The objective of this work was to verify possible relationships between phenologic metrics extracted from the TIMESAT algorithm, shadows from strong seasonal variations in solar zenith angle (SZA) and local topographic effects, and anomalous patterns of temperature observed in seasonal deciduous forest from the Parque Estadual do Turvo (PET), located in south Brazil. More specifically, the objectives were to: (1) characterize floristic-structurally the vegetation of the study area; (2) obtain phenologic metrics applying the TIMESAT to the Enhanced Vegetation Index (EVI) of the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS/Terra) and analyze their seasonal variation; (3) correlate the phenologic metrics with the shade fractions derived from the linear spectral mixture model (LSMM) and with shaded relief values (Cos i) from topographic modeling; (4) identify anomalous patterns of temperature between 2002 and 2012 using wavelet analysis applied to gauge station data; and (5) analyze the local influence of these anomalous patterns over the inter-annual variation of the phenologic metrics. Results showed that the seasonal EVI variations in the PET showed maximum and minimum values associated with decreasing leaf area index (LAI) and increasing SZA (canopy shadows and topographic effects) from the summer to winter. LAI variations mainly results from the deciduous species from the upper layer strata in response to the photoperiod and temperature and the physiologic drought in the winter. TIMESAT phenologic metrics associated with the periodicity of events (Start of Season, End of Season, Length of Season, Time of Middle of Season) were not correlated with the shade fraction from LSMM or with the shaded relief values (Cos i). On the other hand, metrics closely associated with the absolute EVI values (Base Value, Maximum Value, Amplitude, Left Derivative, Right Derivative, Large Integrated Value and Small Integrated Value) were correlated with shadows. The wavelet analysis indicated two high power seasonal cycles (2006/07 and 2009/10) and one low power cycle (2003/04). The largest power values were associated with the amplitude between the highest summer temperatures observed for 2006/07 and 2009/10 and the lowest ones measured in the winter of 2007 and 2009. The lowest wavelet power values were associated with the coldest winter of 2003/04. The temperature behavior of the summer of 2006/07 and 2009/10 is probably associated with El Niño Southern Oscillation (ENSO). When the correlation between the temperature and the inter-annual variation of phenologic metrics were analyzed, the absolute values of EVI minimum for the month of July (winter) were statistically correlated (r = +0.77) with average temperatures for the months of June and July, being 2007 and 2009 the years with the lowest values of the series. Positive correlations were obtained for End of Season, Length of Season, Small and Large Integrated Values with minimum and mean temperatures. These metrics presented larger mean values in 2006/07 and 2009/10 than in the other cycles. On the other hand, the lowest mean value was observed for End of Season in 2003/04. The mean metric values of these three cycles were statistically different from the other years, as indicated from a paired sample t-test (p < 0.05). Standardized z-score images showed positive standard deviation values for 2006/07 and 2009/10 and negative ones for 2003/04, indicating that the highest summer temperatures of the first two cycles prolonged the primary production period when compared to 2003/04. |
| Link de acesso: |
http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2015/02.27.14.14
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Resumo: |
O objetivo deste trabalho foi verificar possíveis relações de métricas fenológicas extraídas pelo algoritmo TIMESAT com o sombreamento resultante das variações sazonais no Ângulo Zenital Solar (AZS) e dos efeitos topográficos locais e com padrões atípicos de temperatura observados na Floresta Estacional Decidual do Parque Estadual do Turvo (PET), localizado na região sul do Brasil. De forma mais específica, procurou-se: (1) caracterizar fisionômico-estruturalmente a vegetação da área de estudo; (2) extrair métricas fenológicas aplicando o TIMESAT ao produto \emph{Enhanced Vegetation Index} (EVI) do sensor \emph{Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer} (MODIS/Terra) e analisar sua variabilidade sazonal; (3) correlacionar as métricas fenológicas com as frações sombra de um Modelo Linear de Mistura Espectral (MLME) e com os valores da imagem relevo sombreado (\emph{cos i}) obtida de modelagem topográfica; (4) identificar padrões atípicos de temperatura entre 2002 e 2012 por meio de análise de ondeletas de dados de estação meteorológica; e (5) analisar a influência local de padrões anômalos de temperatura sobre a variação interanual das métricas fenológicas. Os resultados mostraram que a variação anual de EVI no PET apresentou valores máximos e mínimos associados à diminuição do Índice de Área Foliar (IAF) e ao aumento do AZS (sombreamento dos dosséis e efeitos topográficos) do verão para o inverno. A variação do IAF é resultado da deciduidade das espécies caducifólias do estrato superior em resposta ao fotoperíodo e a temperatura, onde a perda de folhas estaria associada à seca fisiológica durante o inverno. As métricas fenológicas, extraídas pelo TIMESAT, atreladas a periodicidade dos eventos (Início, Final, Duração e Data Central do Ciclo Sazonal), não tiveram correlações significativas com a fração sombra do MLME ou com a imagem relevo sombreado (\emph{cos i}). Por outro lado, as métricas mais diretamente relacionadas com os valores absolutos de EVI (Nível de Base, Valor Máximo, Amplitude Sazonal, Derivadas da Borda Esquerda e Direita, Integral Maior e Menor) apresentaram correlações com o sombreamento. O espectro de ondeletas identificou dois períodos de maior potência no sinal relacionados às variações sazonais dos anos 2006/07 e 2009/10 e um de menor potência em 2003/04. As maiores potências compreenderam as diferenças de amplitude entre as elevadas temperaturas de verão dos ciclos 2006/07 e 2009/10 e as baixas temperaturas de inverno em 2007 e 2009. As baixas temperaturas do verão em 2003/04 foram detectadas pelas ondeletas como um período de menor potência da série temporal. As temperaturas mais elevadas dos ciclos de 2006/07 e 2009/10 estão possivelmente associadas aos eventos de El Niño-Oscilação Sul (ENOS). Ao serem verificadas correlações entre temperatura e a variação interanual das métricas fenológicas dos ciclos sazonais entre 2002 e 2012, verificou-se que: os valores absolutos de EVI Mínimo para o mês julho (inverno) foram estatisticamente correlacionados (r = +0,77) com a média das temperaturas dos meses de junho e julho, sendo 2007 e 2009 os anos que apresentaram os mais baixos valores da série; as métricas Final do Ciclo Sazonal, Duração do Ciclo Sazonal, Integral Maior e Integral Menor apresentaram correlações positivas e estatisticamente significantes com a variação interanual das temperaturas mínimas e médias para diferentes períodos. Estas métricas, para os ciclos 2006/07 e 2009/10, apresentaram médias superiores às verificadas nos demais anos. Já o ciclo 2003/04 apresentou a menor média para a métrica de Final do Ciclo Sazonal. As médias destes anos de comportamento atípico, para as métricas indicadas, foram significativamente diferentes (p<0,05) dos demais anos, de acordo com o teste estatístico t-pareado. Imagens z-padronizadas geradas para estas métricas indicaram desvios positivos com relação à média para os ciclos 2006/07 e 2009/10, indicando que as temperaturas mais elevadas prolongaram o período de produtividade primária destes ciclos em relação à 2003/04. |
