Modelos de sensoriamento remoto no estudo da variabilidade espacial e sazonal da matéria orgânica dissolvida em lagos da planície de inundação do Solimões/Amazonas a partir de suas propriedades óticas

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Maria Paula da Silva
• Orientador(a): Evlyn Márcia Leão de Moraes Novo, Lino Augusto Sander de Carvalho
• Banca de defesa: Milton Kampel, Natália Rudorff Oliveira, Higo José Dalmagro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Sensoriamento Remoto
• País: BR
• Resumo em Inglês: The rivers flood pulse of the Amazonian floodplain affects the proportion of autochthonous and allochthonous Dissolved Organic Matter (DOM) present in the floodplain lakes throughout the year. Given the role of DOM in the carbon cycle of aquatic ecosystems, information of its sources and spatio-temporal dynamics is crucial. This study aimed to understand DOM dynamics using optical indexes available in the literature, derived from in situ data and remote sensing models. Lakes were analyzed in two study areas: the Solimões floodplain and the low Amazon floodplain. In situ data of a$_{CDOM}$, Dissolved Organic Carbon Concentration (DOC) and Remote Sensing Reflectance (RRS) were acquired in field campaigns conducted between 2015 and 2016 by the Instrumentation Laboratory for Aquatic Systems (LabISA). The shape and intensity of the a$_{CDOM}$ spectra were used to infer about DOM sources and degradation processes. In the Solimões region, significant differences were found in a$_{CDOM}$ (440) values between Buabuá and Mamirauá in the rising and the other lakes and periods. There were also differences in the shape of the spectra and value of S$_{275-295}$ between Buabuá and Mamimirauá in the rising and the others. In general, the results suggest that DOM is mainly allochthonous in the Buabuá and Mamirauá lakes during rising, while in the receding there are no significant differences in DOM properties among all the lakes analyzed. In addition, the low percentage of cloud cover in the months of the receding favors the photodegradation processes, limiting the inference of DOM origin. In the lower Amazon region, during the flood, DOM is mainly autochthonous and has lower molecular weight. In the flood and receding, DOM is more recent and present higher molecular weight, being probably originated from the vegetation around the lakes. In Lago Grande, the entrance of water from different sources makes it difficult to analyze the dynamics of DOM. The relationship between a$_{CDOM}$ and DOC only a strong linear trend (r$^{²}$ = 0.82) for Buabuá and Mamiaruá lakes, indicating that changes in DOM can affect the correlation between these variables. In the two regions, it was only possible to establish a significant relationship between a$_{CDOM}$ and S$_{275-295}$ in specific hydrograph phases: rising (Solimões and low Amazonas) and flood (low Amazonas). The RRS was simulated for OLI/ Landsat-8 and MSI/ Sentinel-2A visible bands and Monte Carlo simulation was used to calibrate the models. The models tested from the literature to estimate a$_{CDOM}$ were inefficient. The new model proposed in this work to estimate a$_{CDOM}$ in Amazon floodplain lakes obtained promising results with the use of more bands, demonstrating application potential.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2018/03.08.20.46

O pulso de inundação dos rios da planície Amazônica afeta a proporção de Matéria Orgânica Dissolvida (MOD) autóctone e alóctone presente nos lagos da planície ao longo do ano. Dado o papel da MOD no ciclo do carbono dos ecossistemas aquáticos, a informação sobre suas fontes e sua dinâmica espaço-temporal é crucial. Esse estudo teve como objetivo entender a dinâmica da MOD utilizando índices ópticos disponíveis na literatura, derivados de dados in situ e modelos de sensoriamento remoto. Foram analisados lagos em duas áreas de estudo: uma na planície de inundação do Solimões e outra na planície de inundação do baixo Amazonas. Dados in situ de a$_{CDOM}$, concentração de Carbono Orgânico Dissolvido (COD) e Reflectância de Sensoriamento Remoto (R$_{SR}$) foram adquiridos em campanhas de campo realizadas entre 2015 e 2016 pelo Laboratório de Instrumentação de Sistemas Aquáticos (LabISA). A forma e a amplitude dos espectros de a$_{CDOM}$ foram utilizadas para inferir sobre as fontes e processos de degradação da MOD. Na região do Solimões, foram encontradas diferenças significativas no valor de a$_{CDOM}$ (440) entre Buabuá e Mamirauá na enchente e os demais lagos e períodos. Também houveram diferenças na forma dos espectros e valor de S$_{275-295}$ entre os dados de Buabuá e Mamimirauá na enchente e os demais. Em geral, os resultados sugerem que a MOD é principalmente alóctone nos lagos Buabuá e Mamirauá durante a enchente enquanto que na vazante não há diferenças significativas nas propriedades da MOD entre todos lagos analisados. Além disso, a baixa cobertura de nuvens (e radiação) nos meses da vazante favorece os processos de fotodegradação, limitando a capacidade de inferência da origem da MOD. Na região do baixo Amazonas, durante a enchente a MOD é principalmente autóctone e possui baixo peso molecular. Na cheia e vazante, a MOD é mais recente e apresenta maior peso molecular, sendo provavelmente originada da vegetação do entorno dos lagos. No Lago Grande de Curuai, a entrada de água de diferentes fontes dificulta as análises da dinâmica da MOD. Nas duas regiões, só foi possível estabelecer uma relação significativa entre a$_{CDOM}$ e S$_{275-295}$ em fases específicas da hidrógrafa: enchente (Solimões e baixo Amazonas) e cheia (baixo Amazonas). A relação entre e a$_{CDOM}$ e COD só mostrou forte tendência linear (r$^{²}$=0,82) para os lagos Buabuá e Mamiaruá, indicando que mudanças qualitativas na MOD podem afetar a correlação entre essas variáveis. A RSR foi simulada para as bandas do visível do sensor OLI/ Landsat-8 e MSI/ Sentinel-2A e a simulação Monte Carlo foi utilizada para calibrar os modelos. Os modelos testados da literatura para estimar a$_{CDOM}$ se mostraram ineficientes. O novo modelo proposto nesse trabalho para estimativa do a$_{CDOM}$ nos lagos da planície de inundação Amazônica obteve resultados promissores com a utilização de mais bandas, demonstrando potencial de aplicação.