Arthur_PAJEÚ (1)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO 
CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS 
ARTHUR ANTUNES LEMOS TAVARES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE E SUAS IMPLICAÇÕES NOS SERVIÇOS 
AMBIENTAIS HIDROCLIMÁTICOS NA REGIÃO CENTRO-SUL DO SERTÃO 
PERNAMBUCANO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RECIFE 
2014 
2 
 
ARTHUR ANTUNES LEMOS TAVARES 
 
 
 
 
 
 
 
TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE E SUAS IMPLICAÇÕES NOS SERVIÇOS 
AMBIENTAIS HIDROCLIMÁTICOS NA REGIÃO CENTRO-SUL DO SERTÃO 
PERNAMBUCANO 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à 
Coordenação do Curso de Bacharelado em 
Ciências Biológicas com ênfase em Ciências 
Ambientais, da Universidade Federal de 
Pernambuco, como parte dos requisitos à 
obtenção do grau de Bacharel em Ciências 
Biológicas. 
 
Orientador(a): Profa. Dr. Jarcilene Cortez 
Co-orientador(a): Mcs. Felipe Albuquerque 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Recife 
2014 
3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Catalogação na fonte 
Elaine Barroso 
CRB 1728 
 
 
 
 
 Tavares, Arthur Antunes Lemos 
 Temperatura da superfície e suas implicações nos serviços ambientais 
hidroclimáticos na região Centro-Sul do sertão pernambucano/ Recife: O Autor, 
2014. 
 
 49 folhas : il., fig., tab. 
 Orientadora: Jarcilene Cortez 
 Coorientador: Felipe Albuquerque 
 Monografia (graduação) – Universidade Federal de Pernambuco, 
Centro de Ciências Biológicas, Ciências Biológicas/ Ambientais, 
2014. 
Inclui bibliografia e anexos 
 
1. Temperatura I. Cortez, Jarcilene (orientadora) II. Albuquerque, 
Felipe (coorientador) III. Título 
 
 536.5 CDD (22.ed.) UFPE/CCB- 2014- 055 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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AGRADECIMENTOS 
 
 Agradeço a Deus, em primeiro lugar, pela força e coragem durante toda esta longa 
caminhada. 
 A minha orientadora Jarcilene, pela oportunidade, paciência e incentivo que tornaram 
possível a conclusão desta monografia. 
 Ao meu co-orientador Felipe, pela oportunidade em ter aceitado ao convite de estar ao 
meu lado e pela paciência. Sua ajuda foi fundamental para a conclusão desta monografia. 
 À professora e coordenadora do curso Laura, pelo convívio, pela compreensão e pela 
amizade. 
 Dedico esta, bem como todas as minhas demais conquistas, aos meus amados pais 
(Ilma e Clodoaldo) que nunca mediram esforços para me apoiar nesta jornada, por sempre 
terem confiado em mim, nas minhas escolhas. Amo vocês! 
 Aos meus familiares e amigos que sempre estiveram torcendo e vibrando a cada 
vitória conquistada. 
 Aos meus queridos amigos de turma que sempre quando puderam me ajudaram, me 
apoiaram, me deram forças: Natache, Natália, Isis, Cícero, Greicilene, Talita, Rafaela e 
Amanda. Foi maravilhoso cada sonho, cada desafio enfrentado e cada conquista que passei ao 
lado de vocês. Que a gente não se largue por muito tempo! 
 Muito Obrigado! 
 
 
 
 
 
 
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RESUMO 
 
A temperatura da superfície é um parâmetro estudado pelo sensoriamento remoto e é essencial 
para o entendimento da interação entre a superfície e a atmosfera, especialmente por ser 
influenciada por variações no clima. A Temperatura da superfície tem papel importante no 
ciclo hidrológico, uma vez que alguns processos do ciclo sofrem influências da temperatura. 
Desta forma, se torna um ótimo parâmetro para o estudo dos serviços ambientais de caráter 
hidroclimático de grande importância para áreas do semiárido. Neste trabalho determinou-se a 
temperatura da superfície com base em imagens de satélite e estimou-se os índices de 
vegetação para analisar a influência da temperatura da superfície na prestação de serviços 
ambientais hidroclimáticos na região centro-sul do sertão pernambucano. A partir de imagem 
do satélite Landsat 5 TM foram realizados procedimentos de modelagem digital utilizando a 
ferramenta Model Maker do programa ERDAS IMAGINE 9.1, e, posteriormente, estimou-se 
os índices de vegetação (NDVI, SAVI, IAF), albedo de superfície e temperatura da superfície. 
Foi realizada uma comparação entre o NDVI e a temperatura da superfície para analisar como 
estes parâmetros influenciam a prestação de serviços ambientais hidroclimáticos. O NDVI 
apresentou valor médio de 0,38 com desvio padrão de 0,12; o SAVI apresentou valor médio 
de 0,22 com desvio padrão de 0,07 e o IAF apresentou valor médio de 0,27 com desvio 
padrão de 0,20. O albedo de superfície alcançou valor mínimo, médio e máximo de 0,008, 0, 
140 e 0,717, respectivamente. O valor mínimo da temperatura da superfície foi de 19,6ºC; 
valor máximo de 45,3ºC e valor médio de 35,8º. Os valores de temperatura da superfície 
alcançados e de NDVI para a área de estudo demonstram que a capacidade de prestação de 
serviços hidroclimáticos é reduzida, pois as altas temperaturas fazem com que a perda d’água 
pela vegetação e pelos cursos d’agua da bacia, aumente direta e indiretamente afetando o ciclo 
hidrológico local e não proporcionando uma estabilidade térmica para a região, acelerando o 
processo de desertificação na área. Os resultados demonstram que a vegetação é fundamental 
para a manutenção dos serviços ambientais hidroclimáticos de bacias hidrográficas, 
especialmente em regiões áridas e semiáridas. 
 
Palavras-chaves: Albedo. Caatinga. NDVI. Uso da terra. 
 
 
 
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ABSTRACT 
 
The surface temperature is parameter studied by remote sensing and is important to the 
understanding the interaction between the surface and atmosphere, especially for being 
influenced by variations in climate. The surface temperature has important role in the 
hydrological cycle, since some pro processes of the cycle suffer temperature influences. Thus, 
becomes a good parameter to the study of the environmental services hydroclimatic character 
of great importance for semiarid areas. In this work it was determined the surface temperature 
based on satellite images and was estimated vegetation indexes to analyze the influence of the 
surface temperature in the provision of hydroclimatic environmental services in the center-
south region of backcountry of Pernambuco. From Landsat 5 TM satellite images were 
performed digital modeling procedures were carried out using the Model Maker tool of 
ERDAS IMAGINE 9.1 program, and, subsequently, it was estimated vegetation indexes 
(NDVI, SAVI, IAF), surface albedo and surface temperature. A comparison was made 
between NDVI and surface temperature to analyze how these parameters influence the 
provision of hydroclimatic environmental services. The NDVI showed average 0,38 value 
with standard deviation of 0,12; the SAVI presented average value of 0,22 with standard 
deviation of 0,07 and the IAF presented average value of 0,27 with standard deviation of 0,20. 
The surface albedo reached minimum, average and maximum values of 0,008, 0, 140 and 
0,717, respectively. The minimum value of the surface temperature was 19,6°C; maximum of 
45,3°C and average value of 35,8°C. The surface temperature values reached and NDVI for 
the study area demonstrate that the ability to provide hydroclimatic services is reduced, 
because the high temperatures cause water loss by vegetation and water courses of the basin, 
increase directly and indirectly affecting the local hydrological cycle and not providing a 
thermal stability for the region, accelerating the desertification process in the area. The 
results show that the vegetation is essential to the maintenance of the hydroclimatic watershed 
environmental services, especially in arid and semiarid areas. 
 
Keywords: Albedo. Caatinga. NDVI. Lande Use. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Lista de Ilustrações 
 
Figura 1: Localizaçãoda bacia do Rio Pajeú no Estado de Pernambuco........................... 24 
Figura 2: Fluxograma com as etapas do SEBAL para se obter a temperatura de superfície... 26 
Figura 3: Histogramas da distribuição dos pixels dentro dos intervalos de valores 
correspondentes à análise do índice de vegetação ("A" representando NDVI, "B" 
representando o SAVI e o "C" o IAF)............................................................................ 31 
Figura 4: Índices de vegetação para a região Centro-Sul da bacia hidrográfica do Rio Pajeú, 
PE: SAVI, NDVI e IAF................................................................................................. 33 
Figura 5: Mapa do Albedo para o momento do imageamento da região Centro-Sul da bacia 
hidrográfica do Rio Pajeú, PE......................................................................................... 34 
Figura 6: Mapa da temperatura de superfície terrestre em °C para o momento do imageamento 
da região Centro-Sul da bacia hidrográfica do Rio Pajeú, PE............................................ 36 
Figura 7: Comparação dos mapas de NDVI e de temperatura de superfície em °C para a 
região Centro-Sul da bacia hidrográfica do Rio Pajeú, PE................................................. 37 
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Lista de Tabelas 
 
 
Tabela 1: Classificação dos serviços ambientais estabelecida pelo Millennium Ecosystem 
Assessment...................................................................................................................18 
Tabela 2: Bandas do Landsat 5 TM, com os correspondentes valores de Lmin,i e Lmax,i... 27 
Tabela 3: Irradiância solar espectral para cada banda do sensor TM..................................28 
 
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Lista de Abreviaturas e Siglas 
 
ANA Agência Nacional de Águas 
CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico 
GEE Emissão de gases de efeito estufa 
IAF Índice de Área Foliar 
INCRA Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária 
INNOVATE Interplay between the multiple use of water reservoirs via innovative coupling 
 of substance cycles in aquatic and terrestrial ecosystems 
IPA Instituto Agronômico de Pernambuco 
INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 
IV Índices de Vegetação 
MA Millennium Ecosystem Assessment 
MCT Ministério da Ciência e Tecnologia 
MMA Ministério do Meio Ambiente 
NDVI Índice de Vegetação da Diferença Normalizada 
PSA Pagamento por Serviços Ambientais 
SAVI Índice de Vegetação Ajustado ao Efeito do Solo 
SEBAL Surface Energy Balance Algorithm for Land 
SUDENE Superintendência do Desenvolvimento do Nordeste 
TS Temperatura da Superfície 
 
 
 
 
11 
 
SUMÁRIO 
 
 
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 11 
2 OBJETIVOS ....................................................................................................................... 14 
2.1 Objetivo Geral ................................................................................................................... 14 
2.2 Objetivos Específicos ........................................................................................................ 14 
3 REVISÃO DA LITERATURA ......................................................................................... 15 
3.1 Temperatura de Superfície ................................................................................................ 15 
3.2 Sensoriamento Remoto Termal .................................................................................. .......16 
3.3 Serviços Ambientais ......................................................................................................... 17 
3.4 Pagamento por Serviços Ambientais como Incentivo à Conservação .............................. 20 
3.5 Índices de Vegetação e a Influência da Cobertura Vegetal ............................................... 21 
3.6 Albedo da Superfície ......................................................................................................... 23 
4 MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................................. 24 
4.1 Descrição da Área de Estudo ................................................................................ ............24 
4.2 Processamento Digital ....................................................................................................... 25 
4.3 Obtenção da Temperatura de Superfície ........................................................................... 26 
4.4 Análise de Índices de Vegetação, Albedo de Superfície, Temperatura de Superfície e 
Serviços Ambientais Hidroclimáticos .................................................................................... 30 
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................................... 31 
5.1 Índices de Vegetação ........................................................................................................ 31 
5.2 Albedo de Superfície ........................................................................................................ 34 
5.3 Temperatura de Superfície ................................................................................................ 35 
5.4 NDVI x Temperatura e os Serviços Ambientais Hidroclimáticos .................................... 37 
6 CONCLUSÃO .................................................................................................................... 39 
7 REFERÊNCIAS ................................................................................................................. 40 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
 
Os recursos naturais fundamentais para a sobrevivência do homem, como o solo e a 
água, têm sido degradados pelo uso e manejo da terra de maneira irracional, sem avaliação 
prévia das suas potencialidades e limitações (LEONARDO, 2003). A ausência de interação 
entre o crescimento econômico e a proteção ao meio ambiente associado com essa 
insustentável exploração dos recursos naturais, justifica este cenário de esgotamento devido à 
perda de biodiversidade, da degradação dos recursos hídricos e do solo e dos serviços 
ambientais associados a estes componentes ambientais. 
Todas as comunidades necessitam do meio ambiente e dos serviços ambientais para 
sobreviverem. Conforme Batista (2010), os serviços ambientais podem ser definidos como a 
capacidade que a natureza tem em fornecer qualidade de vida garantindo ar puro na regulação 
de gases e na produção de oxigênio e sequestro de carbono, regulação do clima, conservação 
da biodiversidade, proteção de solos garantindo sua fertilidade, regulação das funções hídricas 
na oferta de água limpa e acessível e alimentos nutritivos. Cavalcanti (2002) indica a 
existência básica de três tipos de serviços ambientais: manutenção da biodiversidade, 
manutenção dos estoques de carbono e do ciclo da água. 
Um dos modos de se avaliar os serviços ambientais é a aplicação do sensoriamento 
remoto, que segundo Mendonça (2003) consiste em uma tecnologia que permite o estudo de 
algumas características de um objeto, sem que, necessariamente, se estabeleça contato com o 
mesmo. A tecnologia usada nos satélites é um exemplo do sensoriamento remoto, onde os 
sensores colocados a bordo dessas plataformas orbitais são capazes de registrar o nível de 
radiação eletromagnética refletida e/ou emitida de um determinado local na superfície 
terrestre. 
No Brasil, país de dimensões continentais, o sensoriamento remoto constitui 
ferramenta indispensável para o conhecimento e o monitoramento dos recursos naturais (Lima 
etal, 2001). Alguns parâmetros biofísicos podem ser estudados pelo sensoriamento remoto 
como o albedo de superfície, os índices de vegetação, a temperatura de superfície, fluxos de 
radiação líquida, calor sensível e evapotranspiração. Nessa circunstância, em estudos recentes 
(GIONGO et al., 2010; BEZERRA et al., 2011), estimaram estes três primeiros parâmetros 
biofísicos utilizando técnica de sensoriamento remoto com imagens de TM Landsat 5. 
A temperatura da superfície consiste em um importante parâmetro presente em muitos 
modelos ambientais e como exemplo podemos citar a troca de energia e água entre a 
11
22 
13 
 
superfície e a atmosfera (VALOR e CASELLES, 1996), especialmente por ser influenciado 
pelo clima. 
Os produtos do sensoriamento remoto termal permitem a identificação da temperatura 
da superfície dependendo da disponibilidade de imagens para os períodos analisados, 
detectando mudanças e alterações no fenômeno temperatura ao longo da superfície estudada 
(TSUYUGUCHI, CUNHA e RUFINO, 2010). A temperatura da superfície tem papel 
importante no ciclo hidrológico, uma vez que alguns processos do ciclo sofrem influências da 
mesma. 
Assim, a temperatura da superfície pode ser subsidio para estudo dos serviços 
ambientais de caráter hidroclimático e estes são de grande importância para áreas do 
semiárido, pois essas áreas apresentam baixa produção de água. 
Os serviços ambientais de caráter hidrológico envolvem funções dos ecossistemas com 
significados distintos, variando desde a proteção do solo contra o impacto da gota de chuva, 
redução de suscetibilidade do solo (erodibilidade), infiltração, interceptação vertical (chuva 
oculta), redução dos riscos de cheias e deslizamentos, desde todas as variáveis que interferem 
no suprimento hídrico de qualidade (GENZ, 1996; ROSA, 1995; UFRRJ, 1987; 
VALCARCEL, 1985; ZAÚ, 1994) e somado a temperatura, umidade de ar e umidade do solo, 
tem-se os serviços ambientais hidroclimáticos. 
Outros parâmetros biofísicos são empregados no monitoramento ambiental como os 
índices de vegetação, que são utilizados para monitorar e quantificar as condições de 
distribuições espaciais das vegetações (LIU, 2006; OLIVEIRA e GALVÍNCIO, 2012). O 
albedo de superfície é um parâmetro importante no estudo de mudanças climáticas e impactos 
ambientais, por controlar as condições microclimáticas das culturas e a absorção de radiação, 
afetando aspectos físicos e fisiológicos, como o balanço de energia, evapotranspiração e 
fotossíntese, podendo ser utilizado como indicador de desertificação (BEZERRA et al., 2011; 
SILVA et al., 2005; WANG et al., 2001). 
Na maior parte da região do semiárido brasileiro predomina o bioma Caatinga que 
apresenta um elevado grau de degradação ambiental e déficit hídrico devido às precipitações 
irregulares,ao alto índice de evapotranspiração (SOUTO, 2012) e a ação antrópica. Assim, a 
capacidade natural de gerar serviços ambientais é anulada pela falta de planejamento de uso 
sustentável causando desequilíbrio no bioma. Alguns programas de gestão buscam conservar 
os ecossistemas e seus serviços, como o programa de pagamento por serviços ambientais. 
Mas, estes ainda são insuficientes quanto ao cenário ambiental encontrados de diversas áreas. 
12
22 
14 
 
A bacia hidrográfica do Rio Pajeú está inserida em uma região de semiárido (ou 
domínio Caatinga), com grande importância para a biodiversidade e ao seu imenso potencial 
para a conservação dos serviços ambientais (Ministério do Meio Ambiente - MMA, 2010), 
com regime intermitente e grande irregularidade pluviométrica. Esta bacia hidrográfica é a 
maior bacia do estado de Pernambuco com uma área total de 16.8886,22 km
2
, onde o 
território rural do Sertão do Pajeú compreende uma área de 13.350,30 km
2
. 
O objetivo do presente estudo é determinar a temperatura de superfície com base em 
imagens de satélite e estimar índices de vegetação para analisar a influência da temperatura de 
superfície na geração de serviços ambientais hidroclimáticos na região centro-sul do sertão 
pernambucano. 
A proposta aqui apresentada está vinculada ao subprojeto (SP-4) “Biodiversidade e 
Serviços Ecossistêmicos” do projeto INNOVATE (Interplay between the multiple use of 
water reservoirs via innovative coupling of substance cycles in aquatic and terrestrial 
ecosystems) envolvendo instituições brasileiras e alemães de ensino e pesquisa com o 
objetivo de estudar e propor estratégias para otimização dos múltiplos usos dos reservatórios 
construídos pela intervenção humana através do aumento paralelo da produtividade, redução 
da emissão de gases de efeito estufa (GEE) e manutenção da biodiversidade. O projeto é 
subsidiado pelo MCT, CNPq e Bundesministeriur fur Bildung und Forschung (Alemanha). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2 OBJETIVOS 
 
 
2.1 Objetivo Geral 
 
 
 Determinar a temperatura de superfície com base em imagens de satélite e estimar índices 
de vegetação para analisar a influência da temperatura da superfície na geração de 
serviços ambientais hidroclimáticos na região centro-sul do sertão pernambucano. 
 
2.2 Objetivos Específicos 
 
 Analisar a variação espacial do albedo usando dados de sensoriamento remoto; 
 Avaliar a variação espacial de cobertura vegetal usando os índices de vegetação NDVI, 
SAVI e IAF estimados por dados de sensoriamento remoto; 
 Quantificar a temperatura da superfície e avaliar a sua distribuição espacial através de 
dados de sensoriamento remoto; 
 Gerar cartas georreferenciadas de albedo de superfície, índices de vegetação e 
temperatura da superfície com base em imagens TM Landsat 5. 
 Analisar a interação existente entre o NDVI e a temperatura de superfície. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3 REVISÃO DA LITERATURA 
 
3.1 Temperatura de Superfície 
 
A temperatura da superfície (TS) consiste num parâmetro importante para o 
entendimento da interação entre a superfície e atmosfera, especialmente por este ser 
influenciado por variações no clima. Weng & Quattrochi (2006) e Julien & Sobrino (2009) 
afirmam que por ser influenciada por variações no clima, a estimativa da TS é de grande 
interesse em trabalhos práticos, como os estudos de mudanças climáticas e o monitoramento 
agrometereológico e ambiental. 
O conhecimento da TS é importante em estudos dos recursos naturais, contribuindo 
para programas de gestão dos recursos hídricos, bem como a demanda hídrica dos sistemas 
agrícolas irrigados, na elaboração de modelos bioclimáticos da superfície e em outros 
processos químicos, físicos e biológicos. 
A vegetação ajuda a manter a configuração do fluxo de água e de temperatura, 
combinado a cobertura do solo que também pode interferir neste fluxo (BRAUMAN et. al., 
2007). Em um estudo desenvolvido por Nobre et al. (1991) no bioma Amazônico, foi 
constatado que a conversão da floresta tropical em pastagem pode provocar um aumento de 
1ºC a 3ºC na TS, o que reduziu a evapotranspiração em 30% e a precipitação em 25%. Desta 
maneira, a mudança da vegetação para outro uso e cobertura do solo pode ocasionar o 
aumento da temperatura acarretando alterações em processos importantes do ciclo da água. 
No ciclo hidrológico, a importância da TS pode ser verificada quando observamos que 
praticamente todos os processos do ciclo hidrológico, são sensíveis a mudanças de 
temperatura. A intensidade de energia é um dos fatores responsáveis pela reciclagem da água. 
À medida que o ar se aquece, sua capacidade de reter vapor de água aumenta e a evaporação 
acelera-se; a taxa de evaporação de uma superfície aproximadamente dobra a cada aumento 
de 10°C na temperatura (RICKLEFS, 2010). 
A temperatura da superfície terrestre é um importante parâmetro em muitos modelos 
ambientais, por exemplo, em modelos de troca de energia e água entre a superfície e a 
atmosferae ainda tem ação determinante sobre o crescimento e desenvolvimento de plantas. 
Para estimar a temperatura da superfície em escala regional ou global torna-se necessário o 
uso do sensoriamento remoto (DASH et al., 2002; GUSSO, 2003; VALOR e 
CASELLES,1996). 
15
22 
17 
 
Observa-se na região Nordeste um número crescente de estudos das implicações das 
variações de TS nos recursos hídricos através de técnicas de geoprocessamento e 
sensoriamento remoto (FOLHES, 2005; LIMA et al., 2001; LOPES et al., 2005). Segundo 
Lopes et al. (2010), em trabalho realizado no bioma caatinga a temperatura da superfície varia 
com o uso e cobertura do solo. Essas variabilidades têm função relevante na variação de 
processos, como: precipitação e escoamento sperficial (ELTAHIR, 1998). 
 
3.2 Sensoriamento Remoto Termal 
 
O Sensoriamento remoto é o termo usado para definir a tecnologia que permite obter 
imagens e outros tipos de dados, da superfície terrestre, através da captação e/ou do registro 
da energia refletida ou emitida pelos alvos terrestres sem que haja um contato físico de 
qualquer espécie entre o sensor e o objeto. A tecnologia usada nos satélites é um exemplo do 
sensoriamento remoto (FLORENZANO, 2002; MENDONÇA, 2007; MENESES e 
ALMEIDA, 2012). 
A transmissão dos dados do objeto terrestre, como a água, a vegetação e o solo, para o 
sensor é realizada pela radiação eletromagnética (REM). Novo (2008) aponta que a REM 
pode ser definida como uma forma dinâmica de energia que se manifesta a partir de sua 
interação com a matéria. Segundo Meneses e Almeida (2012), as imagens de sensoriamento 
remoto dependem da qualidade e intensidade irradiante das fontes de REM. O Sol é a fonte de 
REM mais potente devido a sua alta temperatura. 
O sensoriamento remoto pode ser utilizado para os serviços ambientais sendo possível 
realizar a avaliação da temperatura superficial terrestre (corpos d’água, áreas vegetadas, áreas 
urbanas, solos expostos, etc.), o levantamento batimétrico e o monitoramento de clorofila e 
emissão de metano por corpos d’água (CTA – SERVIÇOS EM MEIO AMBIENTE, 2011). 
Os dados de sensoriamento remoto obtidos no infravermelho termal não diferem dos 
demais dados obtidos pelos demais sensores orbitais: a energia eletromagnética que emana de 
um objeto ou área geográfica à distância é captada e, posteriormente, através de algoritmos 
matemáticos e estatísticos, são extraídas feições e informações de interesse (SANTOS, 2010). 
Porém, o sensoriamento remoto termal tem a vantagem de proporcionar em tempo 
sincronizado uma densa rede de dados de temperatura para toda uma cidade e ou para uma 
área distinta da mesma (NICHOL, 1996). 
16
22 
18 
 
Os produtos do sensoriamento remoto termal permitem a identificação da TS e 
dependendo da disponibilidade de imagens para os períodos analisados, detectando mudanças 
e alterações no fenômeno temperatura ao longo da superfície estudada (TSUYUGUCHI, 
CUNHA e RUFINO, 2010). Os sensores que atuam na banda termal são fundamentados pelo 
comportamento térmico dos materiais que compõe a superfície da Terra (IDEIÃO, 2009). 
A resposta termal dos objetos varia durante o dia e a noite devido à capacidade térmica 
de cada alvo. Por exemplo, a água por possuir uma enorme capacidade térmica, tem 
praticamente a mesma temperatura durante todo o período de 24h, diferentemente dos demais 
objetos como as rochas ou os solos, que têm seu pico de emissão térmica entre as 12h e 16h, o 
que quer dizer que em imagens termais noturnas, o solo e a rocha aparecerão mais frios do 
que a água e, em imagens termais diurnas, aparecerão mais quentes (JENSEN, 2009). 
Para se trabalhar com os dados obtidos por sensoriamento remoto termal deve-se 
escolher o sensor de determinado satélite e, posteriormente, o algoritmo matemático para 
obter as informações de interesse. 
Dentre os satélites artificiais para estudo dos recursos terrestres, o sistema Landsat 5, 
tem sido um dos mais utilizados no Brasil. O Landsat 5, constitui-se de uma fonte de dados 
que facilita a análise temporal das condições ambientais de todo o território brasileiro. Este 
satélite registra, como todos os demais, a radiância, que é convertida em nível de cinza. A 
composição colorida é obtida quando se atribui à imagem de satélite cores primárias do canal 
de visualização denominado de RGB (Red, Green, Blue: Vermelho, Verde, Azul). 
Um dos sensores existentes é o sensor do Landsat - Thematic Mapper (TM), que 
registra a radiação que emerge do topo da atmosfera em sete bandas espectrais, sendo seis de 
ondas curtas e uma de onda longa (OLIVEIRA e ROSA, 2013; SOUZA e SILVA, 2005). 
 
3.3 Serviços Ambientais 
 
 Os ecossistemas fornecem uma infinidade de serviços ambientais. De Groot (1992), 
definiu os serviços ambientais como aqueles capazes de sustentar e satisfazer as condições de 
vida humana. Portanto, os ecossistemas são capazes de cumprir funções essenciais à 
manutenção da vida. Segundo Tonhasca Jr. (2004), pode-se destacar os seguintes serviços 
ambientais: controle de erosão e sedimentação através da retenção do solo; regulação do fluxo 
hidrológico; controle de distúrbios climáticos; valor cultural e estético; proteção de habitat; 
controle de doenças e pragas e; fonte de material genético. 
17
22 
19 
 
 É notado um progresso na tentativa de caracterizar os serviços prestados pelos 
ecossistemas tanto no âmbito natural quanto nas ciências sociais, onde, gradativamente, estão 
sendo reconhecidos pelas autoridades responsáveis pela elaboração de políticas públicas e 
estabelecimento de mecanismos financeiros e institucionais (BOCHNER, 2007; BRAUMAN, 
2007). 
 O Millennium Ecosystem Assessment – (MA) (Avaliação do Milênio para o 
Ecossistema, surge durante a Assembleia Geral da Organização das Nações Unidas, realizada 
em abril de 2000, como o esforço internacional necessário para elevar consciência e 
compreensão da dependência da sociedade sobre os ecossistemas e avaliar a situação dos 
principais ecossistemas do planeta. Os serviços ambientais foram classificados pelo MA em 
quatro grupos: suporte, provisão, regulação e culturais (Tabela 1). 
 
Tabela 1: Classificação dos serviços ambientais estabelecida pelo Millennium Ecosystem 
Assessment. 
 
 
 
Suporte 
Ciclagem de Nutrientes 
Formação de solo 
Produção primária 
Regulação climática 
Processos ecológicos 
 
 
Provisão 
Alimentos 
Água 
Madeira e Fibra 
Combustível 
Recursos genéticos 
 
 
 
 
 
Regulação 
Regulação do clima 
Controle de erosão 
Controle de inundações 
e desastres naturais 
Purificação da água 
Purificação do ar 
Controle de doença 
 
 
Culturais 
Estética 
Espiritual 
Educacional 
Inspiração 
Lazer 
Fonte: Millennium Ecosystem Assessment 
 
Além de serem essenciais para a sobrevivência humana, os serviços prestados pelos 
ecossistemas também são essenciais para a redução da pobreza. A espécie humana é parte dos 
18
22 
20 
 
ecossistemas, com os quais interage, mas também é fundamentalmente dependente do fluxo 
de serviços ambientais (PEIXOTO, 2011). 
A crescente demanda por estes serviços reduzem cada vez mais a capacidade dos 
ecossistemas de oferecerem estes serviços, uma vez que os ecossistemas encontram-se cada 
vez mais degradados com alguns impactos causados, contribuindo também para as mudanças 
climáticas. A Caatinga, por exemplo, apresenta extensas áreas degradadas, sendo um dos 
biomas mais ameaçados e alterados do país, principalmente divido ao desmatamento e 
queimadas (MMA, 2010). As populações locais dependem dos recursos naturais e dos 
serviços ambientais providos por eles para sobreviverem. Mas, a capacidade natural de gerar 
estes serviços ambientais está sendo anulada pela falta de planejamento e de interações mais 
sustentáveis entre as atividades humanas e o meio ambiente causando desequilíbrio neste 
bioma.Conforme a DECLARAÇÃO DA CAATINGA, concebida por membros de governos 
estaduais durante a I Conferência Regional de Desenvolvimento Sustentável do Bioma 
Caatinga no ano de 2012, a Caatinga é o bioma brasileiro mais vulnerável às mudanças 
climáticas e tende a ser o mais atingido pelos efeitos negativos do aquecimento global, que 
pode agravar o quadro da desertificação e reduzir as áreas aptas para a agropecuária e a 
capacidade de geração de serviços ambientais, com impactos severos também na 
disponibilidade de recursos hídricos na região. 
Os serviços ambientais de caráter hidrológico são de grande importância para áreas do 
semiárido, pois essas áreas apresentam baixa produção de água. Esses serviços compreendem 
a capacidade dos ecossistemas, ou parte deles, no âmbito de uma visão integrada sobre as 
bacias hidrográficas, de proteger o solo contra o impacto da gota de chuva, de administrar 
lenta e gradualmente a precipitação (pluviométrica e por interceptação vertical), de redução da 
erodibilidade e redução dos riscos de cheias e deslizamentos, de maneira que as demandas 
humanas e do próprio ecossistema (água em quantidade e qualidade) possam ser atendidas 
(ARCOVA et al., 1992; GENZ, 1996; MELO, 2007; ROSA, 1995; VALCARCEL, 1985). 
Devido ao regime do clima os serviços hidrológicos podem mudar em escala temporal 
e espacial (SCHEFFER et al., 2005). Portanto, a presença de vegetação se torna fundamental 
para a manutenção dos serviços ambientais hidroclimáticos gerados pelas bacias 
hidrográficas. Brauman et al. (2007) afirma que em zonas áridas as vegetações nativas 
requerem menos água, ao contrário de algumas espécies exóticas que podem exigir água 
durante boa parte do ano. 
19
22 
21 
 
No Texas, a remoção de arbustos nativos provocou uma economia de água nas 
comunidades ribeirinhas (WILCOX et al., 2006). Por isso, é importante a presença de 
vegetação ciliar que margeia as nascentes e os cursos de água, preservando os recursos 
hídricos, evitando a erosão e assoreamento das suas margens filtrando resíduos químicos de 
áreas agricultáveis e proporcionando uma estabilidade térmica, ou seja, garantindo a geração 
de alguns serviços ambientais hidroclimáticos (LINO e DIAS, 2003; MARTINS, 2007; 
KLEIN e CHAVES, 2009; RIZZO, 2006; RIZZO, 2007). 
 
3.4 Pagamento por Serviços Ambientais como Incentivo à Conservação 
 
Os serviços ambientais são prestados de maneira difusa tendo o seu valor ignorado ou 
subestimado, e não sendo internalizados na economia nacional. A valoração desses serviços 
ambientais pode se tornar um meio eficiente para a preservação destes, pois pode causar 
sensibilidade para estas e outras questões ambientais. Neste cenário, o Pagamento por 
Serviços Ambientais (PSA) surge como um instrumento que fornece incentivo e 
financiamento para a conservação dos ecossistemas que geram esses valiosos serviços. 
Wunder (2005) define PSA como uma transação voluntária, na qual um serviço 
ambiental bem definido, ou um uso da terra que possa assegurar este serviço, é adquirido por, 
pelo menos um comprador de no mínimo, um provedor, sob a condição de que ele garanta a 
provisão do serviço. Segundo Estrada e Quitero (2003), o PSA é um dos mecanismos mais 
inovadores para gerar benefícios sociais e ambientais por ter um impacto sobre o uso da terra 
e no bem-estar dos produtores mais pobres, e os serviços ambientais hidrológicos são um dos 
mais importantes devido ao seu impacto direto no bem-estar da sociedade, na produção 
agrícola e elétrica, e sua inter-relação com outros serviços como a conservação do solo e 
cobertura florestal. 
O PSA conforma-se como um mecanismo de compensação flexível, direto e 
promissor, onde os provedores dos serviços são reconhecidos economicamente pelos 
beneficiários dos mesmos (TOGNETTI et al., 2003). 
Como os serviços ambientais são prestados em áreas habitadas por populações 
tradicionais, povos indígenas ou com alta biodiversidade, é recomendável adotar salvaguardas 
para guiar essas iniciativas e evitar efeitos negativos, como expulsão de populações 
tradicionais e indígenas de suas terras, perda de biodiversidade e desvio de recursos 
(SANTOS et al., 2012). 
20
22 
22 
 
Em muitos países no mundo a concepção de PSA vem sendo discutida e colocada em 
prática, como na Costa Rica em que o governo proibiu o desmatamento cobrando taxas para 
cada área desmatada criando uma política de pagamento por serviços ambientais a quem 
preserva as florestas em sua propriedade e, consequentemente, quem protege as bacias 
hidrográficas (MALAVASSI e KELLENBERG, 2002); em Nova York que possui um dos 
programas de PSA mais bem-sucedidos do mundo, onde na sua região norte os proprietários 
de terras são remunerados pelo poder público para investirem na conservação das nascentes 
de rios e da mata ciliar, protegendo o solo contra a erosão, resultando em quase duas décadas 
em que água da região não precisa de tratamento químico, apenas de uma filtragem comum 
(SPOTORNO, 2012); e em outros países como o Equador (ECHAVARRÍA, 2002); o Peru 
(LLERENA, 2003). 
No Brasil, PSA vem sendo discutido com mais atenção desde o lançamento do 
Programa Proambiente, em 2000, que consistiu em uma experiência inicial de PSA no país, 
mas demonstrou vários desafios a serem superados (WUNDER et. al., 2008). 
Em uma análise realizada por Santos et. al. (2012), revelou-se uma diversidade de leis, 
decretos e projetos de leis, principalmente na esfera estadual. Dentre os 28 instrumentos legais 
analisados observaram-se que as regras nem sempre estão tratando estritamente sobre PSA. 
Por exemplo, há leis sobre recursos hídricos que trazem regulamentação sobre o PSA (como 
no Rio de Janeiro). 
Na II Conferência Internacional: Clima, Sustentabilidade e Desenvolvimento em 
Regiões Semiáridas realizada entre 16-20 de Agosto de 2013 em Fortaleza, Ceará – Brasil, a 
Agência Nacional de Águas (ANA) apresentou o Produtor de Água que consiste em um 
programa de PSA que remunera produtores que adotam ações e manejos para preservar o solo 
e a água de suas terras. 
O Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária (INCRA) em parceria com o 
MMA atua para realizar o PSA às famílias que vivem em áreas de importância para a 
conservação e a regeneração da Caatinga, através do benefício do programa de Apoio à 
Conservação Ambiental Bolsa Verde. São programas como estes que unem tanto técnicas 
inovadoras quanto a sensibilidade da sociedade, visam proteger algum recurso natural que 
contribue para a conservação dos serviços ambientais. 
 
3.5 Índices de Vegetação e a Influência da Cobertura Vegetal 
 
22
22 
23 
 
O sensoriamento remoto é uma ferramenta importante para o monitoramento dinâmico 
da vegetação através de diversos índices de vegetação (IV). OS IV são transformações 
lineares de bandas espectrais, geralmente nas faixas do vermelho e infravermelho próximo do 
espectro eletromagnético (EPIPHANIO et al, 1996). O objetivo dos IV é extrair e ampliar as 
informações acerca da vegetação e ao mesmo tempo minimizar os efeitos do ambiente através 
da combinação de duas ou mais bandas de distintas regiões do espectro (JACKSON e 
HUETE, 1991). Dos diversos IV existentes os mais utilizados são o NDVI (Índice de 
Vegetação da Diferença Normalizada), o SAVI (Índice de Vegetação Ajustado ao Efeito do 
Solo) e o IAF (Índice de Área Foliar). 
O NDVI foi concebido por Rouse et al. (1974), e é utilizado para identificar a presença 
de vegetação verde na superfície, variando de acordo com o tipo, densidade e umidade, além 
de refletir o estresse hídrico. O SAVI é usado para minimizar as influências do solo na 
caracterização do dossel mede ou aproxima a distância entre o pixel e a linha do solo 
(NOVAS et al.,2008). Este índice de vegetação foi proposto por Huete (1988) como uma 
modificação do NDVI buscando reduzir os efeitos da variabilidade do tipo e densidade da 
vegetação.Cada região climática tem tipos característicos de vegetação que diferem em forma de 
crescimento. Assim, o clima é o grande determinante das formas de crescimento e da 
distribuição da cobertura vegetal (RICKLEFS, 2010). A Caatinga apresenta um clima árido 
devido à escassez de chuvas e uma vegetação adaptada à ausência de água. Segundo Caruzzo 
(2003), o IAF é um dos resultados destas condições climáticas regionais, onde tem uma 
importância de influenciar nas trocas de massa e energia no sistema solo-planta-atmosfera. O 
IAF foi denominado por Watson (1947) e é um parâmetro biofísico e pode ser usado na 
estimativa de evapotranspiração. Além de que, pode ser utilizado como uma possível variável 
de entrada em modelos hidrológicos. 
A influência da floresta no recebimento e na redistribuição das chuvas é de 
importância significativa dentro do contexto do balanço hídrico de um determinado local. A 
vegetação tem papel fundamental em todo o processo hidrológico da bacia hidrográfica, 
principalmente na interceptação e evapotranspiração, atuando, indiretamente, em todas as 
fases do ciclo hidrológico. A presença da vegetação protetora às margens dos corpos de água 
é essencial para o funcionamento hidrológico das bacias hidrográficas, pois influencia a 
produção hídrica. A mata ciliar é importante por influenciar tanto na quantidade e regime de 
fluxo, como na qualidade da água gerada para consumo humano e agrícola, reduzir as perdas 
do solo provenientes de processos erosivos e de solapamento das margens dos rios, e ser fonte 
22
22 
24 
 
de alimentação para as faunas silvestres, terrestres e aquáticas (GÊNOVA, HONDA E 
DURIGAO, 2007; VALOR e CASELLES,1996; TUCCI e CLARKE, 1997). Na Caatinga, a 
mata ciliar compreende toda a faixa de vegetação localizada nas margens de cursos d'águas, 
sejam eles intermitentes ou temporários (SOUTO, 2012). 
Contudo, as perturbações ambientais causadas pelo homem através de queimadas, 
desmatamentos, fragmentação de habitat e introdução de espécies exóticas, vem ocasionando 
a perda das florestas. Segundo o MMA, a Caatinga já perdeu 46% da sua vegetação original, 
devido tanto ao desmatamento quanto a sua vulnerabilidade às mudanças climáticas que 
acelera o processo de desertificação desse bioma, empobrecendo o solo e agravando a 
escassez dos recursos hídricos. Assim, as florestas não perturbadas protegem os recursos 
hídricos gerando serviços ambientais como a regulação na disponibilidade da água, a proteção 
e conservação do solo e estabilidade térmica. 
 
3.6 Albedo da Superfície 
 
Um dos parâmetros que podem ser estudados pelo sensoriamento remoto é o albedo da 
superfície, e de acordo com Lopes e Valeriano (2007), o albedo da superfície consiste na 
reflectância�integrada�por�todo�o�espectro�eletromagnético�e�em�todas as direções. 
Ainda, conforme o mesmo autor, o albedo varia em devido ao comprimento de onda 
conforme a reflectância do local e é também dependente das condições de iluminação. 
Segundo Robinove et al. (1981) imagens de albedo pode ser usada para mostrar 
mudanças na superfície, onde em áreas de solo exposto o albedo é maior do que em áreas com 
densidade de vegetação devido ao aumento da umidade do solo. 
A determinação do albedo é um parâmetro importante no estudo de mudanças 
climáticas e impactos ambientais, por controlar as condições microclimáticas das culturas e a 
absorção de radiação, afetando aspectos físicos e fisiológicos, como o balanço de energia, 
evapotranspiração e fotossíntese, podendo ser utilizado como indicador de desertificação 
(BEZERRA et al., 2011; SILVA et. al., 2005; WANG et al., 2001). 
 
 
 
 
 
23
22 
25 
 
4 MATERIAL E MÉTODOS 
 
4.1 Descrição da Área de Estudo 
 
O presente estudo abrange o centro-sul da bacia hidrográfica do Rio Pajeú situado no 
sertão pernambucano. A área está situada numa região de semiárido (ou domínio Caatinga) 
com grande importância para a biodiversidade e ao seu imenso potencial para a conservação 
de serviços ambientais (MMA, 2010) e pelos recursos naturais da área da bacia, como a água, 
a vegetação e o solo, sofrerem pressão devido aos seus usos insustentáveis. Além disso, a área 
da baca hidrográfica do Rio Pajeú apresenta problemas enfrentados com o processo de 
desertificação. 
A bacia hidrográfica do rio Pajeú (Figura 1) está localizada entre 07º 16’ 20” e 08º 56’ 
01” de latitude sul, e 36º59’ 00” e 38º57’ 45” de longitude oeste de Greenwich, formando a 
Unidade de Planejamento Hídrico (UP9). A bacia está inserida na região fisiográfica do 
Sertão de Pernambuco, nas microrregiões do Pajeú, do Sertão do Moxotó, do Salgueiro e de 
Itaparica sendo a maior do estado, com uma área total de 16.886,22 km², correspondendo a 
16,97% da área do Estado. 
 
Figura 1: Localização da bacia do Rio Pajeú no Estado de Pernambuco. 
 
 
Fonte: Felipe Albuquerque (2013). 
24
22 
26 
 
O rio Pajeú nasce a uma altitude aproximada de 800 metros, na serra do Balanço 
(Município de Brejinho), na divisa entre os estados de Pernambuco e Paraíba e deságua no 
lago de Itaparica, após percorrer cerca de 353 km na direção geral nordeste-sudoeste. 
A rede hidrográfica da bacia, incluindo-se o rio principal, apresenta um regime sazonal 
intermitente, com a interrupção do curso no período de estiagem, característica acentuada dos 
rios sertanejos. Geralmente, estes rios têm leitos largos e arenosos onde se formam lençóis de 
água subterrânea utilizados pela população sob a forma de cacimbas (ANDRADE, 1999). 
A área da bacia hidrográfica do Pajeú é caracterizada pela grande irregularidade das 
precipitações pluviométricas, sendo por isso uma das áreas de menor índice pluviométrico do 
estado de Pernambuco. As médias pluviométricas anuais oscilam entre 500 e 800 mm por ano 
e o período chuvoso nesta área compreende os meses de fevereiro a maio (SUDENE, 1990; 
IPA, 1994). 
 
4.2 Processamento Digital 
 
Elaborou-se um banco de dados a partir de imagens geradas pelo sensor TM, que se 
encontra a bordo do satélite Landsat 5, adquiridas no banco de dados do Instituto Nacional de 
Pesquisas Espaciais (INPE). A imagem de satélite utilizada é de 20/11/2009 do Ponto 66 e 
órbita 216. 
Todo o processamento de modelagem digital da imagem de satélite para aplicação dos 
índices escolhidos foi executado por meio dos softwares ERDAS Imagine 9.1 (para o recorte 
espacial) e ArcGis 10.1 (para o modelo final dos layouts). 
Tornam-se -se necessários as realizações de correções geométricas e recortes de áreas 
de interesse. As correções geométricas removem os erros sistemáticos presentes nas imagens 
orbitais possibilitando a comparação da imagem corrigida a uma base cartográfica 
(DEBIASE, 2007). Para obter a temperatura da superfície terrestre através de imagens orbitais 
da região termal, é necessário utilizar técnicas de correção dos efeitos atmosféricos sobre as 
medidas de temperatura (TSUYUGUCHI, CUNHA e RUFINO, 2010). 
Neste estudo foi realizado um procedimento de ortorretificação através do ERDAS 
Imagine 9.1, que conforme Ideião (2009), a imagem ortorretificada é importante porque a 
ortorreitificação melhora a qualidade das imagens para análise visual e processamento digital 
das imagens, além de minimizar os efeitos de deslocamento unidimensional do relevo e de 
distorção tangencial da escala. 
25
22 
27 
 
Depois da modelagem extraiu-se uma área específica de interesse dentro desta órbita, 
que caracteriza a região Centro-Sul da bacia hidrográfica do Rio Pajeú. O recorte foi feito em 
referencia ao banco de dados nacional da ANA. 
 
4.3 Obtenção da Temperatura de Superfície 
Neste trabalho, foi utilizado algumas etapas do modelo desenvolvido por Bastiaanssen 
(1995), o algoritmo SEBAL – Surface Energy Balance Algorithm for Land, que tem sido 
vastamente utilizado em muitas partes do mundo e proporcionando resultados satisfatórios no 
âmbito dos recursos naturais e gerenciamentodos recursos hídricos (BASTIAANSSEN et al., 
1998; ALLEN et al., 2001). O diagrama abaixo (Figura 2) mostra as etapas metodológicas 
para a obtenção da temperatura de superfície. 
 
Figura 2: Fluxograma com as etapas do SEBAL para se obter a temperatura de superfície. 
 
 
 
 Para obter a temperatura de superfície foi calculada a efetivação da calibração 
radiométrica, em que o número digital (ND) de cada pixel é convertido em radiância espectral 
monocromática (Lλi) (MARKHAM & BAKER, 1987): 
ND
255
ab
aL iiiλi

 (1) 
Imagem de 
Satélite Dados de 
Entrada 
 
Etapa 1 
Radiância 
espectral 
Etapa 2 
Reflectância 
Etapas 3 e 4 
Albedo 
Etapa 5 
Índices de vegetação 
(IVDN, IVAS, IAF) 
Etapa 6 
Emissividade da 
superfície 
Etapa 7 
Temperatura de 
superfície 
26
22 
28 
 
Em que a e b são as radiâncias espectrais mínima e máxima (Wm
-2
 sr
-1
µm
-1
), as quais 
estão representadas na Tabela 2, segundo Chander e Markham (2003). ND é a intensidade do 
pixel (número digital – número inteiro de 0 a 255) e i corresponde a cada uma das sete bandas 
do satélite Landsat 5 TM. 
 
Tabela 2: Bandas do Landsat 5 TM, com os correspondentes valores de Lmin,i e Lmax,i. 
Bandas 
(i) 
De 1 de março 1984 
a 4 de maio de 2003 
Após 4 de maio de 
2003 
Lλi (min) Lλi (max) Lλi (min) Lλi (max) 
1 -1,52 152,0 -1,52 193,0 
2 -2,84 286,81 -2,84 365,0 
3 -2,17 204,30 -2,17 264,0 
4 -1,51 206,20 -1,51 221,0 
5 -0,37 27,19 -0,37 30,2 
6 1,2378 15,303 1,2378 15,303 
7 -0,15 14,38 -0,15 16,5 
 Fonte: Chander e Markhan, 2003. 
 
 Em seguida, com a equação proposta por Bastiaanssen (1995), reflectância 
monocromática de cada banda )(ρλi que é definida como sendo a razão entre o fluxo da 
radiação solar refletido e o fluxo da radiação solar incidente, ou seja, os valores de radiância 
são convertidos à reflectância aparente: 
rλi
λi
λi
d.cos.k
L.π
ρ
Z

(2) 
Onde: Lλi é a radiância espectral de cada banda, Kλi é a irradiância solar espectral de cada 
banda no topo da atmosfera 12 μm(Wm  , Tabela 3), Z é o ângulo zenital solar em que para 
obtê-lo é necessário através do catálogo da imagem encontrar o ângulo de elevação do sol (E) 
e, assim, calcular Z e rd é a razão entre a distância média Terra-Sol (ro) e a distância Terra-
Sol (r) em dado dia do ano (DSA) calculado segundo a equação de Duffie e Beckman (1980). 
Z = (90° - E) (3) 
Em que E é o ângulo de elevação do sol. 
 







 

r
r
365
π2
033,01d
DDA
(4) 
27
22 
29 
 
Sendo que: DDA representa o dia do ano contado continuamente a partir de 1 de 
janeiro até a data da imagem. 
Tabela 3: Irradiância solar espectral para cada banda do sensor TM. 
Bandas (i) 
Irradiância (Ei) 
12 μm(Wm  ) 
1 1957 
2 1826 
3 1554 
4 1036 
5 215,0 
7 80,67 
Fonte: Chander e Markhan, 2003. 
Na terceira etapa é calculado o albedo planetário )(α toa , isto é, o albedo não ajustado 
a transmissividade atmosférica, que é obtida pela combinação linear das reflectâncias 
monocromáticas: 
754321toa ρ0,011ρ0,033ρ0,157ρ0,233ρ0,274ρ0,293α  (5) 
Onde: ρ 1, ρ 2, ρ 3,ρ 4, ρ 5 e ρ 7, são os albedos planetários das bandas 1, 2, 3, 4, 5 e 7, 
respectivamente. 
Depois de calculado o albedo planetário é calculado o albedo da superfície, que é o 
albedo corrigido para os efeitos atmosféricos α , pela equação (BASTIAANSSEN, 1995): 
2
sw
ptoa
τ
αα
α

 (4) 
Sendo que toaα é o albedo planetário, pα é a da radiação solar refletida pela 
atmosfera e swτ é a transmissividade atmosférica que para condições de céu claro, pode ser 
obtida a partir da seguinte equação (ALLEN et al., 2002): 
z2.100,75τ 5sw
 (5) 
Em que: z é a altitude em metros de cada pixel representado no Modelo Numérico de 
Elevação do Terreno (MNT), este, formado a partir de uma imagem SRTM, de recorte 
correspondente às imagens LANDSAT obtidas. 
28
22 
30 
 
Através da razão entre a diferença das refletividades do infravermelho próximo ( IVρ ) e 
do vermelho ( Vρ ) pela soma das mesmas (ALLEN et al., 2002), calculou-se o Índice de 
Vegetação da Diferença Normalizada (NDVI), que é um indicador sensível da quantidade e 
da condição da vegetação verde: 
VIV
VIV
ρρ
ρρ
NDVI


 (6) 
O NDVI é usado para identificar a presença de vegetação verde na superfície, o que 
permite caracterizar sua distribuição espacial, bem como a evolução do seu estado ao longo 
do tempo, a qual é determinada pelas variações das condições climáticas dominantes, bem 
como pelos ciclos fenológicos anuais (FOLHES, 2007). Os valores variam de –1 a +1 e para 
superfícies com alguma vegetação o NDVI varia de 0 e 1, já para a água e nuvens o NDVI 
geralmente é menor que zero. 
O Índice de Vegetação Ajustado para os Efeitos do Solo (SAVI) proposto por Huete 
(1988) é um índice que busca amenizar os efeitos do “background” do solo e é utilizada a 
expressão: 
)ρρ(L
)ρL)(ρ(1
SAVI
VIV
VIV


 (7) 
Onde: o fator L é uma função do tipo de solo, e segundo Huete (1988), o valor do fator 
L escolhido deve ser menor quanto mais densa for à vegetação. Neste estudo foi adotado L = 
0,5, que é o valor mais frequente na literatura (HUETE e WARRICK, 1990; ACCIOLY et al., 
2002; BOEGH et al., 2002). 
Para o cálculo o Índice de Área Foliar (IAF), utilizou-se a equação proposta por Allen 
et al. (2002) , que é definido pela razão entre a área foliar de toda a vegetação por unidade de 
área utilizada por essa vegetação: 
0,91
0,59
SAVI0,69
ln
IAF





 
 (8) 
Para a obtenção da temperatura na superfície, foi utilizada a equação de Plank 
invertida, válida para um corpo negro (SOUZA e SILVA, 2005). Como cada pixel não emite 
radiação eletromagnética como um corpo negro, há a necessidade de introduzir a emissividade 
de cada pixel no domínio espectral da banda termal imageada pelo canal termal ( NBε ). Logo, 
quando do cômputo da radiação de onda longa emitida por cada pixel, há de ser considerada a 
29
22 
31 
 
emissividade no domínio da banda larga ( 0ε ). De acordo com Allen et al. (2002), as 
emissividades NBε e 0ε podem ser obtidas, para NDVI>0 e IAF<3, dessa forma: 
IAF0,003310,97εNB  (9) 
IAF0,010,95ε0  (10) 
Quando o IAF foi ≥ 3, a 0ε foi 0,98 e a NBε foi 0,98, e para corpos de água (NDVI < 
0), a 0ε foi 0,99 e a 0ε foi 0,985 seguindo as recomendações de Allen et al (2002). 
Por último, calculou-se a temperatura de superfície, sendo utilizados a radiância 
espectral da banda termal ( λ,6L ) e a emissividade ( NBε ) obtida em etapa anterior. Assim, 
obteve-se a temperatura da superfície (K) pela seguinte expressão (BASTIAANSSEN, 1995): 










1
L
Kε
ln
K
T
λ,6
1NB
2
s (11) 
Em que: 1K
112 μmsrWm607,76  e 2K K1260,56 são constantes de calibração 
da banda termal do Landsat 5 TM, segundo Allen et al. (2002). 
 
 
4.4 Análise de Índices de Vegetação, Albedo de Superfície, Temperatura de Superfície e 
Serviços Ambientais Hidroclimáticos 
 
Para a análise dos índices de vegetação, gerou-se um histograma com os valores 
obtidos dos dados de sensoriamento remoto e ainda para estes índices, para os valores de 
albedo e para os valores de temperatura foi realizada uma análise descritiva através da 
geração de cartas georreferenciadas. 
Em seguida, realizou-se uma comparação dos mapas de NDVI e temperatura de 
superfície e a partir desta foi analisado se estes dois parâmetros biofísicos interferem na 
prestação de serviços ambientais hidroclimáticos. 
 
 
 
 
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22 
32 
 
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
5.1 Índices de Vegetação 
 
Avaliando o histograma (Figura 3A) podemos verificar, primeiramente, que a região 
estudada, para o NDVI, apresentou um intervalo de [-1,00 a 1,00], o que confirma tanto a 
presença de outras superfícies que não seja vegetação como a de superfíciescompletamente 
cobertas por vegetação. O valor médio do NDVI obtido foi de 0,38 com desvio padrão de 
0,12, indicando que a maior concentração de pixels está mais próxima de zero, o que significa 
que a maior parte do solo tem pouca cobertura vegetal, assim como nas margens dos corpos 
hídricos da bacia do Pajeú. 
Segundo Gurgel, Ferreira e Luiz (2003), para a Caatinga o NDVI apresenta valores de 
variação mais elevados entre os meses de Dezembro a Maio, quando se tem o período 
chuvoso, em que esses valores variam em uma escala de -1 a 1, enquanto que os meses de 
setembro e outubro apresentam os menores valores de NDVI. Este último é o período mais 
seco da região, com alguns locais apresentando totais mensais de precipitação próximos de 
zero milímetro, nesta época. 
 
Figura 3: Histogramas da distribuição dos pixels dentro dos intervalos de valores 
correspondentes à análise do índice de vegetação ("A" representando NDVI, "B" representando 
o SAVI e o "C" o IAF). 
 
Fonte: Arthur Tavares e Felipe Albuquerque (2013) 
 
Novas et. al. (2008), em um estudo realizado na bacia do Rio Traipu em Alagoas, 
obteve para o NDVI um intervalo de [-0,69 a 0,81] com valores de médias de 0,40, 
observando-se que a área estudada apresentou consideravelmente regiões de solo exposto ou 
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2 
33 
 
pouca vegetação. Shilpakar (2003), em pesquisa realizada na bacia do Rio Rapti, no Nepal, 
encontrou valores de NDVI entre 0,55 e 0,70 em áreas de floresta e de 0,17 em áreas de solos 
expostos. Foram encontrados em áreas irrigadas de cana-de-açúcar, no sub-médio São 
Francisco em Juazeiro na Bahia, valores negativos de NDVI próximos a -0,98 e valores 
positivos próximos a 0,82, onde os valores de NDVI negativos correspondem aos corpos 
d’água (LIRA et al., 2009). 
Na região de estudo o SAVI apresentou um intervalo de [-0,41 a 0,73] com média de 
0,22 com desvio padrão de 0,07. Neste intervalo de valores de SAVI obtidos fica evidente a 
existência de solos expostos correspondendo aos valores negativos, onde estes também 
compreendem os corpos de água, a pastagem e superfícies com pouca vegetação. Observa-se 
pelo histograma (Figura 3B) que os valores de SAVI não excederam 0,25 o que de acordo 
com Ideião (2009) é considerado um valor muito baixo e um indicador de uma menor 
densidade de cobertura vegetal, e assim o solo dessa região pode ter contribuído na resposta 
do NDVI. 
Giongo et al. (2007), em estudo realizado em regiões de Pernambuco obteve para o 
SAVI valores de -0,214, 0,121 e 0,521, como mínimo, médio e máximo, respectivamente. Os 
baixos valores encontrados refletem uma menor densidade de cobertura vegetal da área 
estudada. Em um estudo realizado na bacia do Rio Traipu em Alagoas, foi encontrado um 
intervalo de [0 a 0,47] e valores médios de 0,21 (NOVAS et al., 2008). 
O IAF para a região Centro-Sul da bacia do Rio Pajeú apresentou um intervalo de [0 a 
6] com valores médios de 0,27 com desvio padrão de 0,20 (Figura 3 C). Tais resultados para o 
IAF demonstram que a vegetação na região estudada é típica de semiárido com poucas folhas, 
pequena dimensão e quedas das folhas na época seca. 
Novas et. al. (2008) para um estudo na bacia do Rio Traipu em Alagoas, encontrou 
para o IAF um intervalo [0 a 1,09] e valores médios de 0,24, evidenciando consideráveis 
regiões IAF baixos. A bacia hidrográfica do Rio Moxotó em Pernambuco por apresentarem 
uma maior biomassa às áreas com vegetação de porte Arbustiva Fechada, Arbórea Fechada e 
Mata Ciliar e conseguirem manter as suas folhas no ano de 1993 considerado extremamente 
seco, com índices variando, entre 0 e 3,560 (OLIVEIRA et. al. 2009). 
Os pixels com valores mais positivos estão representados em tons esverdeados 
correspondendo às áreas com maiores índices de vegetação, enquanto que o decréscimo dos 
valores de pixels representa a redução da vegetação, onde de tons amarelados até 
avermelhados se encontram os valores intermediários correspondendo ao solo mais 
descoberto até aos valores mais negativos que correspondem aos corpos d’água da bacia 
32
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(Figura 4). Esses valores caracterizam diferenças da cobertura vegetal, que está caracterizado 
por presença e disponibilidade de recursos naturais distintos. Como, por exemplo, corpos 
d’água e manchas de solos e afloramentos rochosos (RAMOS et al., 2010). 
 
Figura 4: Índices de vegetação para a região Centro-Sul da bacia hidrográfica do Rio Pajeú, PE: 
SAVI, NDVI e IAF. 
Fonte: Arthur Lemos e Felipe Albuquerque (2013). 
 
Para regiões onde os valores do NDVI e SAVI são baixos, apresentam também, 
valores muito baixos do IAF (IDEIÃO, 2009). Os melhores índices de vegetação foram 
obtidos nas áreas que possuem cobertura vegetal predominante de Caatinga arbórea fechada, 
seguido pela área de pastagem e cultivo irrigado. As áreas de solo exposto ou com pouca 
vegetação e áreas urbanas obtiveram os menores índices de vegetação. 
 Os melhores índices de vegetação foram obtidos nas áreas que possuem cobertura 
vegetal predominante de Caatinga arbórea fechada, seguido pela área de pastagem e cultivo 
irrigado. As áreas de solo exposto ou com pouca vegetação e áreas com atividades antrópicas 
obtiveram os menores índices de vegetação. 
 
 
 
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5.2 Albedo da Superfície 
 
Áreas analisadas por Robinove et al. (1981) apontaram que o aumento do albedo 
acontece principalmente devido ao solo exposto e que a sua diminuição ocorre primeiramente 
devido ao aumento da umidade do solo e ao aumento na densidade da vegetação. Esta 
afirmativa corrobora a observação feita neste estudo na região centro-sul da bacia do Rio 
Pajeú. No mapa de albedo do presente estudo (Figura 5) pode-se verificar que as áreas com 
cobertura vegetal, áreas irrigadas e presença de reservatórios de água alcançaram valor 
mínimo de 0,008. As áreas de solo exposto, que podem ter sido áreas com corpos hídricos em 
sua superfície antes do período seco, ou as áreas com solos sem cobertura vegetal e áreas 
urbanas, alcançaram valor máximo de 0,717. O valor médio de albedo obtido foi de 0,140. 
Em um estudo realizado na bacia hidrográfica do Rio Moxotó em Pernambuco, 
verificou-se que as áreas com uma maior presença de vegetação apresentaram valores de 
albedo da superfície variando entre 0,10 e 0,20 e as áreas que apresentaram solo exposto 
variaram de 0,30 a 0,45 (OLIVEIRA et al. 2009). Comparando tal resultado com o do estudo 
presente, nota-se que a diferença entre os valores mínimos e máximos de albedo para a bacia 
do Rio Moxotó foi inferior à diferença obtida para a região centro-sul da bacia do Rio Pajeú. 
Isto se explica pelo fato da bacia e Moxotó possuir uma vegetação de Caatinga de porte 
arbustiva fechada, arbórea fechada e mata ciliar nas margens da bacia, enquanto que a região 
da bacia do Pajeú possui uma Caatinga arbórea fechada e ausência de matas ciliares. 
 
Figura 5: Mapa do Albedo para o momento do imageamento da região Centro-Sul da bacia 
hidrográfica do Rio Pajeú, PE. 
 
Fonte: Arthur Tavares e Felipe Albuquerque (2013). 
 
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Rodrigues et al. (2009) realizaram estudo em regiões semiáridas que apresentou 
valores de albedo oscilando de 0,26 a 0,36 de albedo da superfície em solo exposto, ao passo 
que a cobertura vegetal de Caatinga alcançou valores de 0,10 a 0,15. 
Com os valores obtidos de albedos verifica-se que estes são inversamente 
proporcionais aos índices de vegetação alcançados, onde este albedo pode intensificar a 
degradação ambiental na região estudada. 
 
5.3 Temperatura da superfície 
 
A temperatura da superfície (TS) para as imagens utilizadas da região centro-sul da 
bacia hidrográfica do Rio Pajeú atingiu valores mínimo, médio e máximo de 19,6°C, 35,8°C e 
45,8°C, respectivamente, onde os valores mais baixos são representados pela cor amarela e os 
mais altos, que caracteriza a maior parte da área estudada, são representadospela cor 
vermelha. 
Figura 6: Mapa da temperatura de superfície terrestre em °C para o momento do imageamento 
da região Centro-Sul da bacia hidrográfica do Rio Pajeú, PE. 
Fonte: Arthur Tavares e Felipe de Albuquerque (2013). 
 
A partir de tais resultados temos que a TS na área de estudo foi maior em superfícies 
de solo exposto, algumas até com afloramento rochoso e sobre influência antrópica e menor 
em áreas de cobertura vegetal mais densa, devido à concentração de umidade na vegetação e 
em reservatórios hídricos. As diferenças de TS é função das propriedades físico-químicas dos 
corpos, atribuindo-lhes comportamento térmico diferenciado (TSUYUGUCHI, CUNHA E 
RUFINO, 2010). Segundo Alves et al. (2009), na Caatinga os afloramentos rochosos ficam 
expostos, sujeitos à ação do vento e de outros fatores, que podem experimentar temperaturas 
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muito baixas durante as noites mais frias do ano, enquanto que a temperatura pode ser 
bastante elevada durante os dias quentes e ensolarados do verão. 
Folhes (2005) em um estudo realizado bacia hidrográfica do rio Jaguaribe no Ceará, 
verificou que as áreas mais frias identificadas na imagem coincidem com as áreas cobertas 
com vegetação verde e com os espelhos d’água apresentando um valor de TS de 19°C, e as 
mais quentes estão associadas às regiões sujeitas ao estresse hídrico como as áreas 
desprovidas de cobertura vegetal apresentando valores de TS podendo ultrapassar os 49°C. 
Para a bacia hidrográfica do Córrego Beija Flor obteve-se temperatura média de 22,9°C, onde 
as áreas que registraram menor temperatura foram as de reflorestamento seguidas da área 
irrigada e as áreas de mata ciliar tendo as menores TS de 15°C a 17°C e as áreas de solo 
exposto foram as áreas com maior temperatura entre 31,4°C (OLIVEIRA e ROSA, 2013). 
 
5.4 NDVI x Temperatura de Superfície e os Serviços Ambientais Hidroclimáticos 
 
Por meio da análise comparativa entre o NDVI e a temperatura de superfície é possível 
observar que o índice de vegetação NDVI apresenta-se menor nos locais onde há um maior 
valor da temperatura de superfície e vice-versa (Figura 7). Esse mecanismo contribui na 
diminuição da temperatura da superfície e do ar através do efeito direto de sombreamento pela 
vegetação e da evapotranspiração (SILVA et al., 2013). A quantidade de radiação solar que 
chega à superfície abaixo da copa é reduzida em áreas com vegetação densa, uma vez que 
parte da radiação solar incidente é absorvida pelas folhas e utilizada para fotossíntese, e outra 
fração é refletida de volta para a atmosfera (SANTOS, 2011). 
De acordo com Phillips et al. (1992), há uma grande importância no conhecimento da 
distribuição espacial da precipitação sobre uma determinada região, tanto no planejamento de 
processos hidrológicos como no manejo de recursos naturais. Nos dias do imageamento não 
foi constatada precipitação pluviométrica para a região centro-sul da baca hidrográfica do Rio 
Pajeú. A elevada TS pode ter sido influenciada pela ausência de chuva durante a análise, que 
também acarretou em baixos valores de NDVI. 
As Caatingas semiáridas possuem características extremas dentre os parâmetros 
meteorológicos quando comparadas a outras formações tendo a mais alta radiação solar, baixa 
nebulosidade, a mais alta temperatura média anual, as mais baixas taxas de umidade relativa, 
evapotranspiração potencial favorecendo um clima sazonal muito forte com um sistema de 
chuvas extremamente irregular com alta concentração em três meses (fevereiro-maio) e 
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longos períodos secos (PRADO, 2003). A partir destas características juntamente com os 
valores de TS encontrados e de NDVI para a área de estudo, tem-se que a capacidade de 
prestação de serviços hidroclimáticos é reduzida, pois as altas temperaturas fazem com que a 
perda d’água pela vegetação e pelos cursos d’agua da bacia, aumente direta e indiretamente, 
afetando o ciclo hidrológico local e não proporcionando uma estabilidade térmica para a 
região. Assim, o processo de desertificação é acelerado, devido a estes extremos climáticos 
intensos associados à degradação do solo. 
 
Figura 7: Comparação dos mapas de NDVI e de temperatura de superfície em °C para a região 
Centro-Sul da bacia hidrográfica do Rio Pajeú, PE. 
 Fonte: Arthur Tavares e Felipe Albuquerque (2013). 
 
Estudo de detecção de mudanças climáticas sobre Pernambuco (LACERDA, 2010; 
NOBRE, 2010 apud LIMA et al., 2011), revela uma diminuição média de 275 mm 
(correspondendo a 57%) dos totais pluviométricos anuais em conjunto de oito postos 
pluviométricos com dados no mesmo período, no vale do rio Pajeú, em Pernambuco. Esta 
diminuição anual das chuvas esteve seguida do aumento dos períodos máximos de estiagem 
que passaram de 20 para 35 dias, e do aumento da frequência de eventos de precipitação 
intensa (superior a 50 mm em 24 horas), que passou de cinco para nove ocorrências por ano. 
Desta forma, há evidência de que processos de aridificação estão em curso na região centro-
sul do Pajeú (MMA, 2010). 
 Os serviços ambientais hidroclimáticos são fundamentais para a manutenção das 
condições ambientais necessárias à sobrevivência humana na área estudada, já que como 
chove pouco e o solo é compacto, a água se acumula e evapora causando a salinização do 
solo, comprometendo a cobertura vegetal e as atividades agrícolas. As elevadas temperaturas 
37
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39 
 
locais somadas com o aumento de temperatura do planeta faz com que o déficit hídrico, que já 
é grande, cresça mais. 
Assim, fica evidente que se faz necessário a existência de vegetação ao entorno da 
bacia do Pajeú, principalmente por esta ter um regime intermitente. A complexidade da 
dinâmica das matas ripárias envolve um conjunto de interações ecológicas de extrema 
importância à manutenção dos recursos hídricos em termos de vazão e à proteção dos 
mananciais contra a erosão e o assoreamento do solo garantindo a qualidade da água (LIMA, 
1989; MARIANO et. al., 2009). Na Caatinga, a mata ciliar comporta toda faixa de vegetação 
localizada nas margens de cursos d'águas, sejam eles intermitentes ou temporários (SOUTO, 
2012). 
Segundo Valcarcel (1998) os ecossistemas florestais desempenham a função de 
administração hidrológica da água precipitada, isto é, captando, armazenando e 
disponibilizando-a lenta e gradualmente, em quantidade e qualidade, ainda que no período de 
estiagem. Todavia, como a região centro-sul da bacia do Rio Pajeú apresenta área degradada, 
possuindo alguns núcleos de desertificação, se ocorrer uma chuva intensa, a geração de 
serviços ambientais através dessa precipitação será comprometida, uma vez que este ambiente 
se encontra desajustado. Este fato só justifica que a vegetação é fundamental na manutenção 
dos serviços ambientais hidroclimáticos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6 CONCLUSÃO 
 
A vegetação influencia a temperatura de superfície na região centro-sul da bacia Hidrográfica 
do Rio Pajeú, causando implicações na obtenção de serviços ambientais hidroclimáticos. De 
tal modo, se a presença de vegetação reduz a temperatura, a realização de uma recuperação da 
cobertura florestal ou a recuperação da mata ciliar protegendo os mananciais, poderá trazer 
benefícios positivos para a região como a prestação de serviços ambientais que são essenciais 
para as áreas de Caatinga. 
 Os órgãos competentes do estado de Pernambuco necessitam de mais seriedade para 
criar planos de gestão de recuperação das condições ambientais do estado que é que sofre 
consequências das mudanças climáticas. A prestação de serviços ambientais hidroclimáticos é 
importante para mudança de cenário do sertão pernambucano que se encontra ameaçado de 
desertificação e para tal recuperação políticas de gestão são fundamentais. A degradação 
ambiental também está ligada a pobreza, uma vez que esta ocasiona tanto a reduçãocomo a 
exaustão dos recursos naturais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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