RESUMO Este trabalho apresenta uma nova abordagem para a estimativa de altura de árvores em florestas secundárias em duas áreas de estudo na Amazônia brasileira: Manaus (Amazônia central) e Santarém (Amazônia oriental). A abordagem consistiu em ajustar modelos hipsométricos separados por área de estudo e grupos ecológicos de espécies: pioneiras, secundárias iniciais e secundárias tardias. No total, 1178 árvores foram medidas em diâmetro e altura em duas etapas de campo: agosto de 2014 em Manaus e Setembro de 2015 em Santarém. Foram testados cinco modelos log-lineares e não lineares mais utilizados na literatura. O modelo hiperbólico: H = a.D/(b+D) foi o que apresentou o melhor ajuste quando avaliado com os dados de validação. Diferenças significativas nos parâmetros de ajuste foram observadas entre as espécies pioneiras e secundárias de Manaus e Santarém pelo teste F, significando que equações específicas por grupos ecológicos e área de estudo deveriam ser utilizadas para estimar a altura (H) a partir do diâmetro (D) com maior acurácia. Esta nova abordagem fornece equações específicas para localidade e grupo ecológico, para estimar a altura das árvores em florestas secundárias. O conjunto de equações desenvolvidas permitirá melhorar as estimativas de biomassa e a quantificação dos estoques de carbono nas florestas secundárias da Amazônia brasileira.

ABSTRACT This paper presents a novel approach for estimating the height of individual trees in secondary forests at two study sites: Manaus (central Amazon) and Santarém (eastern Amazon) in the Brazilian Amazon region. The approach consists of adjusting tree height-diameter at breast height (H:DBH) models in each study site by ecological species groups: pioneers, early secondary, and late secondary. Overall, the DBH and corresponding height (H) of 1,178 individual trees were measured during two field campaigns: August 2014 in Manaus and September 2015 in Santarém. We tested the five most commonly used log-linear and nonlinear H:DBH models, as determined by the available literature. The hyperbolic model: H = a.DBH/(b+DBH) was found to present the best fit when evaluated using validation data. Significant differences in the fitted parameters were found between pioneer and secondary species from Manaus and Santarém by F-test, meaning that site-specific and also ecological-group H:DBH models should be used to more accurately predict H as a function of DBH. This novel approach provides specific equations to estimate height of secondary forest trees for particular sites and ecological species groups. The presented set of equations will allow better biomass and carbon stock estimates in secondary forests of the Brazilian Amazon.

As queimadas atingem grandes áreas, constituindo-se como um agente modelador dos ecossistemas e contribuem para o acúmulo de gases e aerossóis na atmosfera. Atualmente, o sensoriamento remoto é a principal fonte de dados para estudar as queimadas devido à aquisição de dados globais com uma periodicidade constante. No entanto, são necessárias mais informações sobre as queimadas além da sua localização espacial, dentre elas a biomassa queimada. O método mais utilizado para isso atualmente é derivado da Potência Radiativa do Fogo (FRP), já que a energia emitida como radiação eletromagnética durante a combustão pode ser diretamente relacionada com a biomassa queimada. Contudo, alguns fatores introduzem erros nas estimativas de FRP, como o ângulo de visada. Assim, para avaliar a influência dessa variável na FRP foi realizado um experimento de combustão em pequena escala utilizando como biomassa a palha da cana-de-açúcar. Ainda, foi determinado o coeficiente de biomassa queimada para a cana-de-açúcar. As estimativas obtidas permitiram concluir que a FRP diminui com o aumento do ângulo de visada, e, sendo assim, o ângulo de visada foi considerado no coeficiente de biomassa queimada. Pretende-se futuramente empregar os resultados encontrados para estimar a biomassa queimada e suas emissões provenientes da queimada pré-colheita da cana-de-açúcar.

Fire affects large areas around the world, acting as a modeler of ecosystems and contributing to the accumulation of gases and aerosols in the atmosphere. Nowadays, remote sensing is the main source of data for studying fires, due to the possibility of acquiring global data with constant frequency. However, it is necessary to obtain more information about fires besides the spatial location, such as the amount of biomass burning. Currently, the most widely used method to estimate biomass burning is derived from Fire Radiative Power (FRP), on the assumption that energy emitted as electromagnetic radiation during combustion could be directly related to biomass burning. However, some factors can introduce errors in FRP, such as viewing angle. To determine the influence of viewing angle in FRP, a small scale experiment was conducted using sugarcane straw as biomass. Still, it was determined the biomass burning coefficient for sugarcane. The results showed that FRP tends to decrease according to the increasing of the viewing angle, and, therefore, the viewing angle was considered for the determination of the biomass burning coefficient. It is intended in the future to apply the results in order to estimate biomass burning and emissions from sugarcane pre-harvest burning.

O objetivo principal deste trabalho consistiu na avaliação dos impactos das queimadas na modificação da temperatura do solo e da radiação de ondas curtas no Estado de Rondônia nos anos de 2000 a 2011, utilizando o RegCM4 para a modelagem dos dados. Este modelo necessita da entrada de dados como o uso e cobertura da terra (com e sem queimadas) e parâmetros físicos como o albedo da superfície (separados em radiação fotossinteticamente ativa e reflectância no infravermelho próximo e médio), o índice de área foliar e a fração de cobertura vegetal. Assim, os mapas de uso da terra foram atualizados a partir do produto MCD12A1 do sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). Para o mapeamento das queimadas foram utilizadas imagens dos produtos MOD09 e MYD09 do sensor MODIS, a partir do Modelo Linear de Mistura Espectral (MLME), segmentação das imagens fração sombra e edição manual. Os dados do albedo da superfície e da fração de cobertura vegetal foram coletados em campo com o FieldSpec Pro e o índice de área foliar foi obtido dos produtos MYD15A2 e MOD15A2 do sensor MODIS. Os resultados indicaram que as queimadas apresentam uma variabilidade significativa no Estado de Rondônia, com destaque para os anos de 2005, 2010 e 2004 e ocorrem frequentemente em áreas que já possuem algum tipo de uso, como áreas de extrativismo vegetal, pecuária de animais de grande porte e cultivos permanentes diversificados. Os valores de albedo apresentam uma diminuição de 16% na ocorrência de uma queimada, fator que provoca modificações no balanço de radiação de ondas curtas. Estas modificações ocasionam o aumento da temperatura do solo, que podem atingir valores máximos diários superiores a 10°C, provocando alterações significativas em diversas variáveis climatológicas que podem impactar a climatologia local e regional.

The main objective of this work is to analyze the impacts in soil temperature and short-wave radiation balance derived from biomass burning in Rondônia State for 2000-2011 years, using RegCM4 for meteorological modeling. This model requires some input data such as land use and land cover maps (with and without burned areas) and physical parameters such as the surface albedo (separated in photosynthetic active radiation and in shortwave infrared reflectance), leaf area index and the fraction of vegetation cover. Thus, the land use and land cover maps were updated from MCD12A1 product of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) sensor. The MOD09 and MYD09 products of MODIS were utilized for the burned areas mapping, obtained from the Linear Spectral Mixture Model (SLMM), segmentation of shadow fraction images and manual editing. The surface albedo and the fraction of vegetation cover data were collected in the fieldwork with FieldSpec Pro equipment and leaf area index was obtained from MYD15A2 and MOD15A2 of MODIS products. The results indicated that the burned areas exhibit significant variability in Rondônia State, especially in 2005, 2010 and 2004 years, and these burnings occur in majority in areas that already have some type of use (areas of vegetation extraction, large animals livestock areas and diverse permanent crops). The albedo values showed a decrease of 16% with the occurrence of a fire, a factor that causes changes in short-wave radiation balance. These changes occasioned the elevation of soil temperature, which can reach maximums values of 10°C per day, resulting in significant changes in different climatic variables that may alter the local and regional climate.

Este estudo tem como objetivo estimar os componentes do balanço de radiação em duas regiões do estado de Rondônia (sudoeste da Amazônia brasileira), a partir de dados do Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS/TERRA) por intermédio do modelo Surface Energy Balance Algorithms for Land (SEBAL), e validar os resultados com informações adquiridas por torres micrometeorológicas do projeto LBA sob as condições de pastagem (Fazenda Nossa Senhora Aparecida) e floresta (Reserva Biológica do Jaru). A implementação do modelo SEBAL foi realizada diretamente sobre os dados MODIS e incluiu etapas envolvendo o cômputo de índices de vegetação, albedo e transmitância atmosférica. A comparação das estimativas geradas a partir de dados MODIS com as observações resultou em erros relativos para a condição de pastagem variando entre 0,2 e 19,2%, e para a condição de floresta variando entre 0,8 e 15,6%. A integração de dados em diferentes escalas constituiu uma proposição útil para a estimativa e espacialização dos fluxos de radiação na região amazônica, o que pode contribuir para a melhor compreensão da interação entre a floresta tropical e a atmosfera e gerar informações de entrada necessárias aos modelos de superfície acoplados aos modelos de circulação geral da atmosfera.

This study aims to estimate the components of net radiation in two regions located in the state of Rondônia (southwest of the Brazilian Amazon), using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS/TERRA) data based on Surface Energy Balance Algorithms for Land (SEBAL) model, and to validate the results with information acquired by the micrometeorological towers of LBA under the conditions of pasture (Fazenda Nossa Senhora Aparecida) and forest (Reserva Biológica do Jaru). Implementation of SEBAL model was performed directly on the MODIS data and included steps involving the computation of vegetation indices, albedo and atmospheric transmittance. Comparison between estimates from MODIS data and the observations showed relative errors for the condition of pasture between 0.2 and 19.2%, and for the condition of forest ranging between 0.8 and 15.6%. The integration of data at different scales was a useful proposition for the estimation and spatialization of the radiation fluxes in the Amazon region, which may contribute to a better understanding of the interaction between Amazon rainforest and atmosphere, and generate input information needed to the surface models coupled to atmospheric general circulation models.

O presente trabalho avalia o emprego da energia radiativa do fogo (ERF) para estimar as emissões de material particulado com diâmetro menor que 2,5µm (PM2,5µm), a partir da obtenção do coeficiente multiplicativo, que relaciona o consumo de biomassa com a ERF liberada. Para isto, foram utilizados dados provenientes dos produtos do MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) e do produto derivado do satélite GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite), para calcular o total de aerossóis emitidos para a atmosfera. O CCATT-BRAMS (Coupled Chemistry-Aerosol-Tracer Transport model coupled to Brazilian Regional Atmospheric Modelling System) foi utilizado para estimar a concentração de PM2,5µm provenientes da queima de biomassa. Estes dados foram comparados com os dados de campo obtidos nos experimentos do LBA (Large Scale Biosphere-Atmosphere) SMOCC (Smoke, Aerosols, Clouds, rainfall, and Climate) e RaCCI (Radiation, Cloud, and Climate Interactions). A estimativa da emissão de PM2,5µm (µg.m-3) apresentou uma correlação com os dados do SMOCC/RaCCI superiores a 92%. Ainda, constatou-se que o consumo máximo diário pode exceder 5 Tg (milhões de toneladas), com uma média diária de 2,1 Tg. O método resultante das análises de laboratório permitiu estimar a biomassa consumida em 0,28 ± 0,01 Pg (10(15) g) para a América do Sul, entre Julho e Novembro de 2002.

The present study evaluates the use of fire radiative energy (FRE) to estimate the emissions of particulate matter with diameter less than 2.5 μm (PM2,5µm) from the multiplicative coefficient relating the biomass consumption with the released FRE. The MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) and GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) products were utilized to calculate the total amount of aerosol emitted to the atmosphere. The CCATT-BRAMS (Coupled Chemistry-Aerosol-Tracer Transport model coupled to Brazilian Regional Atmospheric Modelling System) model was used to estimate the PM2,5µm concentration generated by biomass burning. The model results were compared with data obtained from the LBA (Large Scale Biosphere-Atmosphere), SMOCC (Smoke, Aerosols, Clouds, rainfall, and Climate) and RaCCI (Radiation, Cloud, and Climate Interactions) field experiments. The estimated PM2,5µm emission has a correlation with the SMOCC/RaCCI data greater than 92%. It was also verified that the maximum daily consumption can exceed 5 Tg (5,000,000 ton.), with a daily average of 2.1 Tg. The resulting method from laboratory analysis estimated a total of 0.28 ± 0.01 Pg (10(15) g) biomass consumed from July to November 2002 in South America.

O sensoriamento remoto e o Sistema de Informações Geográficas (SIG) são recursos didáticos de grande potencial para diferentes áreas e níveis de ensino. Para capacitar professores no uso dessas geotecnologias foram criados dois cursos a distância. O objetivo deste artigo é apresentar os resultados obtidos com esse tipo de capacitação oferecida a professores de escolas da rede pública e privada do Brasil. Para ensinar técnicas de processamento de imagens e SIG, foram preparados para os professores tutorias específicos, bem detalhados. Os materiais e os métodos utilizados mostraram-se adequados, apesar de somente cerca de 50% dos professores terem alcançado um bom desempenho nas atividades propostas. Os resultados obtidos mostraram a necessidade de se investir não só na formação continuada, mas também na formação inicial dos professores.

Remote Sensing and Geographic Information System (GIS) are very powerful tools for instructional use in different subject areas and by different school levels. For the in-service teacher training in the use of these geotechnologies two distance educations courses were created. The objective of this paper is to present the results obtained with this type of training offered to teachers of public and private schools from Brazil. Specially well-organized tutorials for guiding teachers on digital image processing techniques and GIS were made available for them. The material and method used has proved to be suitable, although only about 50% of the teachers had a good performance in the tasks proposed. The results showed the need to promote not only in-service teacher training courses but also pre-service teacher training.

A cada ano grandes extensões terrestres sofrem com a ação antropogênica e natural das queimadas. Estima-se que mais de 100 milhões de toneladas de aerossóis provenientes da fumaça sejam lançados na atmosfera, dos quais 80% ocorrem em regiões tropicais do globo. O processo de combustão da biomassa libera para a atmosfera gases traços e partículas de aerossóis que afetam significativamente a qualidade do ar, a química troposférica e estratosférica, o balanço de radiação e a dinâmica e microfísica das nuvens. O presente trabalho tem como objetivo principal utilizar a energia radiativa do fogo (ERF) derivada do sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) e do GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) para estimar as emissões de monóxido de carbono (CO) e de material particulado com diâmetro menor que 2.5µm (PM2,5µm) para o período de queimadas de 2002 na América do Sul, e modelar estas emissões no CCATT-BRAMS (Coupled Chemistry-Aerosol-Tracer Transport model coupled to Brazilian Regional Atmospheric Modeling System). Com uma correlação superior a 86% entre os dados de emissão de aerossóis (kg.s -1) e a ERF (MJ.s -1), originaram-se três coeficientes para os dados provenientes do satélite GOES. O uso da ERF e dos coeficientes de emissão para estimar o PM2,5µm e CO emitido na queimada mostrou uma correlação de aproximadamente 91 % entre os dados estimados e os dados utilizados como verdade terrestre obtidos a partir dos experimentos do LBA (Large Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazônia) SMOCC (Smoke, Aerosols, Clouds, rainfall, and Climate) e RaCCI (Radiation, Cloud, and Climate Interactions).

Every year large areas of the globe are submitted to the action of anthropogenic and natural fires. It is estimated that more than 100 million tons of aerosols from smoke are emitted into the atmosphere, which 80% occur in tropical regions of the globe. The process of biomass burning releases into the atmosphere trace gases and aerosol particles that affect significantly the air quality, the tropospheric and stratospheric chemistry, the radiation balance and the dynamics and microphysics of clouds. This study aims to use the fire radiative energy (FRE) derived from MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) and GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) to estimate emissions of carbon monoxide (CO) and particulate matter with diameter less than 2.5 micrometer (PM2.5µm) for 2002 South America fires, and to model these emissions in CCATT-BRAMS (Coupled Chemistry-Aerosol-Tracer Transport model coupled to Brazilian Regional Atmospheric Modeling System). With a correlation greater than 86% between the aerosol emission data (in kg.s -1) and the FRE (MJ.s -1), three coefficients for GOES satellite data were originated. The use of FRE and emission coefficients to estimate the PM2.5µm m and CO emitted in biomass burning showed a correlation of approximately 91 % between modeled data and the data used as ground truth obtained from LBA (Large Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazônia) SMOCC (Smoke, Aerosols, Clouds, rainfall, and Climate) and RaCCI (Radiation, Cloud, and Climate Interactions).

A conversão de números digitais (NDs) de imagens orbitais em quantidades físicas relacionadas às propriedades espectrais de objetos presentes na superfície terrestre é dependente de fiel caracterização atmosférica, a qual tem sido realizada com medidas obtidas por balões meteorológicos ou por fotômetros solares posicionados em superfície. Recentemente, alguns sensores orbitais vêm produzindo dados que também permitem caracterizar a atmosfera, como os fornecidos pelo sensor MODIS. Neste artigo, valores de Fator de Reflectância Bidirecional de superfície (FRBs) determinados em campo foram comparados com aqueles calculados a partir de imagens TM/Landsat-5 através de modelos de transferência radiativa (MTRs), sendo que os dados de entrada destes modelos referentes à caracterização da atmosfera foram estimados a partir do emprego de um fotômetro solar CIMEL e de produtos atmosféricos MODIS. Os resultados demonstraram que os dados MODIS são aplicáveis na conversão de dados orbitais para valores de FRBs.

The conversion of digital numbers (DN) from orbital images to physical quantities of the Earth surface is dependent on trusted atmospheric characterization, which has been performed through the application of data collected from meteorological balloons or by solar photometers positioned at the Earth surface. Recently some orbital sensors have generated useful data that could be utilized in this characterization like those generated by sensor MODIS. Here, surface Bidirectional Reflectance Factors (BRF) estimated from field data were compared to those calculated from TM/Landsat-5 converted images through radiative transfer codes. The input data of these codes were estimated considering two different sources: the solar photometer and the MODIS sensor. The results have indicated that the MODIS data can be applied in the DN to surface BRF conversion.