Tendo em vista os objetivos desse trabalho e a aplicação da metodologia com vistas a identificar possível alterações microclimáticas na região da esteira do Parque Eólico Piloto de Macau, foram avaliados os produtos dos satélites Landsat 5 e 7 com vistas a identificar possíveis alterações de temperatura em dois períodos distintos, o anterior à implantação do parque e posterior a sua implantação.
Para isso, foi feito inicialmente um trabalho de seleção das imagens Landsat que foram escolhidas com base em duas variáveis iniciais: a clareza na distinção dos elementos presentes na superfície, ou seja, a ausência de nuvens na imagem, e a direção do vento no momento do imageamento com origem de leste. Embora o capítulo 4 tenha evidenciado a direção do vento predominante como sendo de sudeste, foi observado que no horário do imageamento às 9 h da manhã, foram registrados pela estação meteorológica do INMET diversos episódios com vento de origem de azimute 90°, ou seja, de origem de leste.
O vento predominante da direção leste foi fundamental para análise e comparação da temperatura obtida com os modelos do Landsat, pois, caso o vento tivesse origem de sua direção predominante de sudeste (135°), o efeito esteira e suas possíveis influências somente seriam verificados no oceano, presente em toda extensão norte do parque eólico, o que inviabilizaria a validação do modelo de temperatura com a coleta de dados da superfície.
Dessa forma, as imagens utilizadas nesse trabalho foram cuidadosamente escolhidas, tendo em vista a direção do vento como sendo de origem leste de modo a identificar o efeito esteira e sua área de abrangência em cada uma das imagens. Após a conversão dos níveis de cinza presentes nas imagens em temperatura com a aplicação do modelo de Malaret et al (1985), foi possível obter dois tipos de dados de temperatura, sendo primeiro deles em modelos de temperatura concentrados em intervalos através de histogramas, e outro através dos dados únicos no qual cada pixel possui um valor de temperatura diferente.
Nesse sentido, as imagens que apresentaram os valores condensados em histogramas com intervalos de classes de temperatura apresentaram os seguintes resultados (Figuras 15 e 16):
56 Figura 15 – Conjunto de modelos de temperaturas correspondentes ao período anterior à implantação do parque eólico.
57 Figura 16 – Conjunto de modelos de temperaturas correspondentes ao período posterior à implantação e operação do parque eólico.
Avaliando o resultado encontrado nos histogramas, não é possível perceber nenhuma alteração significativa de temperatura que não sejam as alterações sazonais inerentes à própria variação anual do clima e resultantes dos processos de marés altas e baixas. Apesar das transformações antrópicas sofridas pela área em evidência ao longo do período estudado, não foi possível detectar nenhuma alteração significativa nos valores de temperatura.
Tendo chegado a essa conclusão, foi necessário avaliar os dados de temperatura que foram obtidos de maneira mais detalhada. Dessa forma, os valores de temperatura contidos nos pixels durante o processo de obtenção do modelo foram analisados de modo a identificar possíveis alterações ao longo do efeito esteira. Para isso, foi analisado o conjunto de pixels situados a leste do que foi nomeado nesse trabalho como o primeiro aerogerador do parque eólico em estudo. Dessa maneira, foram extraídos os valores ao longo de 21 pixels do que foi definido da seguinte forma: Pré-esteira, que equivale a 3 pixels antes da ação do efeito esteira; Esteira, que equivale à região que sofre alteração em virtude da rotação das pás, representada por 15 pixels; e o Pós- esteira, que é equivalente à região situada após a influência da rotação das pás do aerogerador, representada por 3 pixels, ou seja, a não perturbada pela ação da rotação dos aerogeradores.
Uma vez extraídos os valores e elaborados gráficos de modo a facilitar a interpretação dos dados, os mesmos foram organizados da esquerda para direita, de maneira a apresentar comportamento espacial semelhante ao da “esteira” gerada pelos aerogeradores. Uma vez feito, foi encontrado o seguinte padrão de dados para cada imagem que foi gerado o modelo de temperatura (Gráficos 3 e 4):
58 0 5 10 15 20 25 30
Pós esteira Esteira Pré esteira
28 de Maio de 1995 29 29,5 30 30,5 31 31,5
Pós esteira Esteira Pré esteira
06 de Outubro de 1995 26 26,5 27 27,5 28 28,5 29
Pós esteira Esteira Pré esteira
22 de Agosto de 1996 31,5 32 32,5 33 33,5
Pós esteira Esteira Pré esteira
29 de Julho de 1999
Média Móvel
Média Móvel
Média Móvel
59 Gráficos 03 – Conjunto de gráficos evidenciando os pixels (o eixo “x” corresponde aos valores de temperatura extraídos dos pixels do modelo, e o eixo “y” corresponde ao valor de temperatura em graus Celsius) para o período anterior à implantação do parque eólico. 29 29,5 30 30,5 31
Pós esteira Esteira Pré esteira
13 de Junho de 2000 32,4 32,6 32,8 33 33,2 33,4 33,6 33,8 34
Pós esteira Esteira Pré esteira
04 de Fevereiro de 2001 32 32,5 33 33,5 34 34,5
Pós esteira Esteira Pré esteira
10 de Setembro de 2003
Média Móvel
Média Móvel
60 Gráficos 04 – Conjunto de gráficos evidenciando os pixels (o eixo “x” corresponde aos valores de temperatura extraídos dos pixels do modelo, e o eixo “y” corresponde ao
27,5 28 28,5 29 29,5 30
Pós esteira Esteira Pré esteira
07 de Dezembro de 2006 32 32,5 33 33,5 34 34,5 35 35,5 36
Pós esteira Esteira Pré esteira
11 de Novembro de 2008 28 28,5 29 29,5 30 30,5
Pós esteira Esteira Pré esteira
30 de Janeiro de 2012 30 31 32 33 34 35
Pós esteira Esteira Pré esteira
31 de Agosto de 2014
Média Móvel
Média Móvel
Média Móvel
61 valor de temperatura em graus Celsius) para o período posterior à implantação e operação do parque eólico.
Avaliando os dois conjuntos de dados extraídos do modelo de temperatura gerado através da banda termal do Landsat 5 e 7, é possível perceber um padrão que está evidente em ambos os conjuntos, no qual há uma temperatura média mais baixa, na pré-esteira, que ao entrar na área da “esteira” eleva-se, e reduz logo após o final da esteira, ou pós-esteira, gerando os dados em formato curvo-convexo. Esse padrão pode ser percebido com mais evidência nas linhas de média móvel que foram adicionadas em cada gráfico.
Desse modo, realizando uma análise visual, não há uma distinção clara dos diferentes períodos que os dados correspondem, embora tenham sido gerados mais alguns modelos, conforme pode ser observado nos mapas que ilustram os histogramas. Os demais apresentaram um comportamento diferenciado, ou seja, não seguiram o padrão apresentado pelos dados, provavelmente devido à interferência de nuvens nas camadas superiores da atmosfera, e, assim, foram descartados da análise.
Portanto, um mesmo padrão de comportamento de dados foi diagnosticado em diversos períodos distintos na região de estudo. Nesse sentido, os próximos tópicos desse trabalho se aterão a buscar explicações que justifiquem o comportamento dos dados de temperatura que foram encontrados. Nessa perspectiva, surgiu a primeira hipótese que indica a possível presença de umidade no solo nas porções situadas nas regiões do “pré-esteira” e no “pós-esteira”. Adiante, serão empregadas metodologias que evidenciem a presença de umidade caso ela esteja presente.
62 5.2 UMIDADE DO SOLO E COMPOSIÇÕES COLORIDAS (RGB)
O uso do sensoriamento remoto e técnicas de processamento digital de imagens – PDI – permite que o usuário consiga evidenciar em sua área de estudo diversos elementos presentes na superfície. Isso é possível através da combinação diferenciada entre as bandas e suas diferentes características que estão presentes na forma de aquisição de cada banda que, ao ser processada, consegue cada qual captar um comprimento de onda diferenciado. Conforme o INPE (2012), cada banda possui as seguintes características:
Banda Intervalo espectral (µm)
Principais características e aplicações das bandas TM e ETM dos satélites LANDSAT 5 e 7
1 (0,45 - 0,52)
Apresenta grande penetração em corpos de água, com elevada transparência, permitindo estudos batimétricos. Sofre absorção pela clorofila e pigmentos fotossintéticos auxiliares (carotenóides). Apresenta sensibilidade a plumas de fumaça oriundas de queimadas ou atividade industrial. Pode apresentar atenuação pela atmosfera.
2 (0,52 - 0,60)
Apresenta grande sensibilidade à presença de sedimentos em suspensão, possibilitando sua análise em termos de quantidade e qualidade. Boa penetração em corpos de água.
3 (0,63 - 0,69)
A vegetação verde, densa e uniforme, apresenta grande absorção, ficando escura, permitindo bom contraste entre as áreas ocupadas com vegetação (ex.: solo exposto, estradas e áreas urbanas). Apresenta bom contraste entre diferentes tipos de cobertura vegetal (ex.: campo, cerrado e floresta). Permite análise da variação litológica em regiões com pouca cobertura vegetal. Permite o mapeamento da drenagem através da visualização da mata galeria e entalhe dos cursos dos rios em regiões com pouca cobertura vegetal. É a banda mais utilizada para delimitar a mancha urbana, incluindo identificação de novos loteamentos. Permite a identificação de áreas agrícolas.
4 (0,76 - 0,90)
Os corpos de água absorvem muita energia nesta banda e ficam escuros, permitindo o mapeamento da rede de drenagem e delineamento de corpos de água. A vegetação verde, densa e uniforme, reflete muita energia nesta banda, aparecendo bem clara nas imagens. Apresenta sensibilidade à rugosidade da copa das florestas (dossel florestal). Apresenta sensibilidade à morfologia do terreno, permitindo a obtenção de informações sobre Geomorfologia, Solos e Geologia. Serve para análise e mapeamento de feições geológicas e estruturais. Serve para separar e mapear áreas ocupadas com pinus e eucalipto. Serve para mapear áreas ocupadas com vegetação que foram queimadas. Permite a visualização de áreas ocupadas com macrófitas aquáticas (ex.: aguapé). Permite a identificação de áreas agrícolas.
5 (1,55 - 1,75)
Apresenta sensibilidade ao teor de umidade das plantas, servindo para observar estresse na vegetação, causado por desequilíbrio hídrico. Esta banda sofre perturbações em caso de ocorrer excesso de chuva antes da obtenção da cena pelo satélite.
6 (10,4 - 12,5)
Apresenta sensibilidade aos fenômenos relativos aos contrastes térmicos, servindo para detectar propriedades termais de rochas, solos, vegetação e água.
63 7 (2,08 -
2,35)
Apresenta sensibilidade à morfologia do terreno, permitindo obter informações sobre Geomorfologia, Solos e Geologia. Esta banda serve para identificar minerais com íons hidroxilas. Potencialmente favorável à discriminação de produtos de alteração hidrotermal.
Tabela 03 – Características das bandas dos satélites Landsat 5 e 7. Fonte: INPE - DGI
Tendo em vista essas características, é possível, através de composição colorida em RGB (Red, Green, Blue), ou seja, composição nas cores vermelho, verde e azul, evidenciar alguns elementos presentes sobre a superfície, como destacar os corpos hídricos ou a vegetação saudável. Partindo desse conhecimento, foram realizadas composições RGB na sequência de bandas 5;4;3, com objetivo de evidenciar a presença de umidade no solo que fosse responsável por explicar o resultado encontrado nos gráficos que mostram o comportamento da temperatura na faixa onde está situado o primeiro aerogerador presente no parque eólico no sentido de leste para oeste. Com base nesse objetivo foram encontrados os seguintes resultados através da composição colorida utilizando as bandas do Landsat 5 (Figura 17):
65
Figura 17 – Conjunto de composições coloridas RGB/543 para as bandas do Landsat 5 para os períodos anteriores à operação do parque eólico e posterior a sua operação.
Avaliando o resultado encontrado nas imagens que representam a composição colorida RGB na sequência de bandas 543, pode-se observar para as quatro imagens da figura 17 que representam a área em estudo que, nos tons avermelhados, se destaca a presença de solo arenoso com presença de certo teor de ferro (Fe) evidenciado pela Banda 5; nas cores esverdeadas, se destaca a presença de vegetação, mais especificamente a vegetação de mangue que delineia os corpos hídricos presentes no entorno; por sua vez, os tons que variam entre azul aclaro e azul escuro evidenciam a presença de água, e da umidade presente no solo que pode ser claramente observada no oceano, nos reservatórios a leste da imagem e no entorno dos corpos hídricos que se deslocam no sentido sul/norte.
Entretanto, não é possível observar tons azulados na área que foi destacada pelo retângulo no entorno do primeiro aerogerador, o que indica a ausência de água ou de umidade no solo e seu entorno. Pode-se concluir que os resultados obtidos se devem a outro fator que não o apontado nesse item. Apesar de essa metodologia ter apresentado o resultados com o padrão de repetição em ambos os períodos, não foi possível constatar uma distinção entre o comportamento dos dados, ou seja, se há de fato uma alteração no comportamento da temperatura em virtude do processo de operação do parque eólico e geração do efeito esteira, o mesmo não pode ser visualizado nos dados de temperatura da superfície, ou seja, com esses dados pode-se concluir que o efeito
66 esteira não traz alterações para superfície próxima ao parque e seu entorno, portanto, não causa alterações microclimáticas.
67 5.3 ANÁLISE DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA DO SOLO
Tendo em vista os resultados encontrados na análise realizada no item anterior, foi realizada uma reflexão acerca da justificativa para o comportamento encontrado nos gráficos que evidenciam a temperatura na faixa que foi definida como pré-esteira, esteira e pós-esteira. Avaliando os dados que foram coletados em campo nas fases de reconhecimento da área e coleta de dados de temperatura, foram observadas e registradas as características do solo no entorno, como sendo provenientes de sedimento dunar, ou eólico, no entorno, e tonalidades avermelhadas situadas nas bases dos aerogeradores.
Esse material pode ser encontrado também em toda faixa situada a norte do parque eólico (Figura 18), que corresponde a área em que foi construída uma estrada de acesso aos aerogeradores. As tonalidades avermelhadas a amarronzadas são um dos principais indicadores da presença de ferro (Fe) proveniente dos depósitos da formação geológica Barreiras, produtos da oxidação dos minerais ferruginosos do solo. Esse solo de composição avermelhada é localizado de maneira bem evidente, presente no entorno do primeiro aerogerador, Na foto A (Figura 18) é possível visualizar os tons avermelhados do solo na base e entorno do aerogerador e, na foto B, há o destaque para cor avermelhada do solo ferruginizado presente na área onde foi construída a estrada de acesso ao parque eólico.
Figura 18 – Destaque para tonalidades avermelhadas presentes na base do aerogerador e na estrada de acesso ao parque eólico de Macau.
Com base no conhecimento da composição do solo presente no entorno e nas bases dos aerogeradores, foi realizada a seguinte observação: tendo em vista os
68 diferentes albedos para os solos de duna e solos ferruginosos provenientes dos depósitos da Formação Barreiras, a quantidade de calor absorvida por cada um deles será naturalmente diferente, portanto a temperatura da sua superfície também será diferente. No item 5.1 desse capítulo, foi identificado o comportamento curvilíneo convexo dos dados de temperatura presentes na faixa em análise, então, realizando uma associação entre os dados de temperatura e a composição do solo no entorno do parque eólico, tornou-se possível supor que o aumento de temperatura perceptível a partir do primeiro valor de temperatura presente na área de “esteira”, se deve a diferença dos componentes do solo nas áreas avaliadas, na base dos aerogeradores se encontra área na qual está situada alguns metros quadrados da Formação Barreiras exposta, e no entorno a presença de área proveniente de sedimentos dunares.
Com objetivo de melhor ilustrar o albedo de cada tipo de superfície, a tabela 03 abaixo traz as diferentes porcentagens de albedo para diferentes tipos de superfícies, com destaque para o solo de areia que corresponde ao da duna presente no entorno dos aerogeradores em comparação com o que seria uma média entre o solo negro e seco, como o que mais se aproxima das tonalidades do barreiras.
Superfície Albedo %
Solo negro e seco 14
Solo negro e úmido 8
Solo nu 7 – 20
Areia 15 – 25
Florestas 3 – 10
Campos naturais 3 – 15
Campos de cultivos secos 20 – 25
Gramados 15 – 30
Neve recém-caída 80
Neve caída há dias ou há semanas 50 – 70
Gelo 50 – 70
Água, altitude solar > 40º 2 – 4
Água, altitude solar 5 – 30º 6 – 40
Cidades 14 – 18
Tabela 03 – Diferentes tipos de albedo para elementos diferenciados. Fonte: Ayoade, 2010
Tendo em vista esses dados, é possível concluir a influência do tipo de solo para os dados de temperatura que foram encontrados. Na figura 19, é possível observar para o ano de 2002, na área que está sendo preparada para instalação do aerogerador, a presença de solos mais amarronzados, indicando presença de ferro (fe).
69
Figura 19 – Tons avermelhados no local que esta sendo preparado para implantação do primeiro aerogerador no ano de 2002. Fonte: Google Earth
Como os resultados desse trabalho convergiram para que a explicação dos dados de temperatura encontrados estivessem presentes no solo e não nos elementos do clima, como foi inicialmente suposto, foi necessária uma avaliação mais detalhada de quais classes de solo estão presentes na região. Nesse sentido, foi avaliado o trabalho de Mello (2014), cujo recorte de estudo classificou todas as unidades de solo presentes no litoral setentrional envolvendo os municípios de Guamaré, Macau, Porto do Mangue e Areia Branca, utilizando como base o Radam-Brasil (1981). Na figura 21, é possível visualizá-lo.
70
Figura 20 – Mapa de Solos com dados do Radam Brasil (1981) Fonte: Adaptado de Melo 2014.
Avaliando a distribuição dos solos na região de estudo, destacamos a área retangular em preto (área em análise) com os tipos de solos: os Latossolos vermelho- amarelos, os Argissolos Eutróficos e Gleissolos Sálicos. O primeiro tipo encontrado próximo aos efluentes é caracterizado por apresentar textura média/argilosa com presença de areias quartzosas distróficas em relevos suaves; o segundo tipo, o mais abundante, é caracterizado por textura indiscriminada com presença de solos indiscriminados de mangue e relevo predominantemente plano, apresenta elevado teor de sódio que inibe o crescimento da maioria das plantas, apresenta também dispersão de argilas (EMBRAPA, 1981; 2011).
Tendo em vista esses dois dados: composição do solo e fotografias indicando a composição avermelhada e a presença de ferro desses solos, restava, nesta etapa, avaliar como se dava a distribuição desses componentes do solo ao longo das décadas de dados analisadas. Com base nessa necessidade, foi utilizada a metodologia apresentada por Amaro (1998) que realiza um processo denominado “Razão de Bandas”. Com esse processo, é possível avaliar os seguintes componentes presentes na superfície (Tabela 4).
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Tabela 04 – Razões de bandas do Landsat 5 para distinção de superfícies diferenciadas
Fonte: Amaro 1998; Drury & Hunt 1989, Macias 1995, Glikson & Creasey, 1995
Com os resultados que podem ser encontrados com o procedimento de razão de bandas e tendo em vista os objetivos de identificação do Ferro presente na superfície do solo, a razão 5/1 se apresentou como a mais indicadas para avaliação e identificação de material argiloso e a presença de Ferro distribuídos na superfície. Dessa forma, foi empregada a razão de bandas 5/1 e conjuntamente realizadas composições RGB na sequência R5/1; G4; B3. Como os resultados dos dados de temperatura seguiram o mesmo padrão independente da presença ou não do parque eólico, o sistema RGB para identificação do Ferro foi aplicado para imagens de ambos os períodos. Foi encontrado o seguinte resultado (Figura 21):
Figura 21 – Composição RGB evidenciando a distribuição do Fe3+ e Fe2+ vs. Ferro livre nos tons de vermelho para o ano de 1995. Fonte: Imagem Landsat 5 TM
72 Avaliando o resultado encontrado através da composição R5/1; G4; B3, observa- se que, nos tons mais avermelhados, é possível destacar a presença do Ferro Fe3+ e Fe2+; já nos tons de vermelho mais claro há presença do Ferro livre. O resultado apresentado nas bandas 4 e 3 seguem o mesmo padrão apresentado no item 5.2, entretanto apareceram em uma tonalidade mais escura devido ao realce realizado com vistas a destacar a presença do Ferro. Embora nesse período o parque ainda não estivesse em operação, a localização dos aerogeradores foi representada para facilitar a interpretação dos dados.
Uma análise atenta na área de estudo destacada na figura 21, em um retângulo branco, indica a presença de ferro na porção oeste. Comparando essa concentração de ferro, situada na porção oeste, com os dados de temperatura que foram avaliados nessa mesma área na imagem, podemos observar o seguinte padrão no gráfico 05:
Gráficos 05 – Dados de temperatura extraídos da área em estudo para o ano de 1995. No gráfico 05, observa-se um decréscimo da temperatura da esteira (destacado pela seta vermelha) ao se aproximar da região do pós-esteira, área com concentração moderada do elemento ferro.
Tendo em vista o resultado que foi encontrado com a razão de bandas, podemos concluir que a área possui concentração do Fe+2, cuja aparência apresenta tonalidades mais claras, próximas da cor prata e grafite, o que significa que essa porção específica