{"id":2303,"date":"2021-05-12T20:25:53","date_gmt":"2021-05-12T23:25:53","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ufrgs.br\/conexoesamazonicas\/?p=2303"},"modified":"2021-05-14T15:56:27","modified_gmt":"2021-05-14T18:56:27","slug":"bacia-do-rio-purus-vista-do-espaco-e-modelada-na-terra","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ufrgs.br\/conexoesamazonicas\/bacia-do-rio-purus-vista-do-espaco-e-modelada-na-terra\/","title":{"rendered":"Bacia do rio Purus: vista do espa\u00e7o e modelada na Terra"},"content":{"rendered":"\t\t
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Bacia do rio Purus: vista do espa\u00e7o e modelada na Terra<\/h2>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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13 de maio de 2021 | Tempo de leitura: 7 minutos<\/p>

Por Aline Meyer Oliveira<\/i><\/p>

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xperimentos s\u00e3o um elemento-chave para a pesquisa cient\u00edfica. Dependendo da \u00e1rea do conhecimento, os experimentos s\u00e3o conduzidos em tubos de ensaio, em supercomputadores, entrevistas a pessoas, entre outros. No caso da Hidrologia \u2013 ci\u00eancia que estuda a din\u00e2mica da \u00e1gua na natureza \u2013 \u00e9 poss\u00edvel construirmos um pequeno rio no laborat\u00f3rio para realizar nossos experimentos, embora n\u00e3o seja comum. No entanto, \u00e9 invi\u00e1vel que esse rio tenha 3,000 km de extens\u00e3o (aproximadamente a dist\u00e2ncia de Porto Alegre, no Rio Grande do Sul, a Salvador, na Bahia), com uma plan\u00edcie inund\u00e1vel que pode chegar a 30 km de largura. Essas s\u00e3o as dimens\u00f5es do rio Purus, na Amaz\u00f4nia. Os rios amaz\u00f4nicos s\u00e3o laborat\u00f3rios incr\u00edveis e complexos para an\u00e1lise e compreens\u00e3o da natureza. Embora n\u00e3o seja poss\u00edvel reproduzi-los na escala 1:1, n\u00f3s podemos simul\u00e1-los no computador por meio de modelos hidrol\u00f3gicos.<\/p>

\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 Em modelos hidrol\u00f3gicos, tentamos reproduzir da melhor forma poss\u00edvel o (irreproduz\u00edvel) ciclo da \u00e1gua e suas complexas e in\u00fameras intera\u00e7\u00f5es com a natureza, atrav\u00e9s de equa\u00e7\u00f5es matem\u00e1ticas. Estes modelos t\u00eam grande utilidade para a compreens\u00e3o da hidrolgoia ao longo de uma bacia hidrogr\u00e1fica (veja aqui um exemplo<\/a>\u00a0de aplica\u00e7\u00e3o de modelo hidrol\u00f3gico para apresentar o fluxo dos rios da Am\u00e9rica do Sul hoje), ou para estimar o efeito de altera\u00e7\u00f5es ambientais, por exemplo devido a constru\u00e7\u00e3o de hidrel\u00e9tricas. Algumas caracter\u00edsticas dos modelos, como par\u00e2metros, precisam ser ajustados (ou calibrados) de forma que o fluxo de \u00e1gua nos rios (vaz\u00e3o) no modelo reproduza bem aqueles fluxos observados nos rios (em esta\u00e7\u00f5es fluviom\u00e9tricas). Embora os fluxos de \u00e1gua no rio possam ser bem representados ap\u00f3s a calibra\u00e7\u00e3o, isto n\u00e3o quer dizer que todos os fluxos do ciclo da \u00e1gua tamb\u00e9m est\u00e3o sendo bem representados. Existe grande incerteza sobre os processos internos que o modelo representa: uma quantidade de \u00e1gua que evaporou pode ter sido erroneamente representada no modelo pela \u00e1gua que na verdade infiltrou no solo. Assim, a evapora\u00e7\u00e3o estimada no modelo estaria subestimada e a infiltra\u00e7\u00e3o superestimada (veja na figura abaixo). As incertezas afetam as estimativas dos fluxos e podem prejudicar seus usos para predi\u00e7\u00f5es de impactos de mudan\u00e7as clim\u00e1ticas ou mudan\u00e7as no uso e ocupa\u00e7\u00e3o do solo, por exemplo.<\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Na esquerda, esquema simplificado das entradas (em verde) e sa\u00eddas (em vermelho) de um sistema, ou modelo, hidrol\u00f3gico (ao fundo, imagem do rio Purus, fonte: Shutterstock). Na direita, localiza\u00e7\u00e3o da bacia do rio Purus no contexto da Am\u00e9rica do Sul. Fonte: autoria pr\u00f3pria.<\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Na pesquisa \u201cCalibra\u00e7\u00e3o de modelos hidrol\u00f3gicos com observa\u00e7\u00f5es de sensoriamento remoto<\/a>\u201d, nosso objetivo foi investigar se observa\u00e7\u00f5es de sat\u00e9lites poderiam ajudar no ajuste dos par\u00e2metros em modelos hidrol\u00f3gicos. Para testar se essa ideia daria certo, n\u00f3s precis\u00e1vamos de uma bacia hidrogr\u00e1fica muito grande, em que as varia\u00e7\u00f5es no ciclo hidrol\u00f3gico pudessem ser percebidas do espa\u00e7o! O \u201claborat\u00f3rio\u201d escolhido foi a bacia do rio Purus, na Amaz\u00f4nia.<\/p>

\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 O Purus \u00e9 um rio de \u00e1gua branca, tamb\u00e9m chamada de \u00e1gua barrenta. Sua nascente \u00e9 no Peru, se estendendo pelo territ\u00f3rio brasileiro em plan\u00edcies de inunda\u00e7\u00e3o extensas. Sua paisagem \u00e9 pouco antropizada, ou seja, \u00e9 considerada conservada quando comparamos com paisagens de outras regi\u00f5es na Amaz\u00f4nia. Utilizar a bacia do rio Purus como um \u201claborat\u00f3rio\u201d \u00e9 uma forma de gerar informa\u00e7\u00f5es mais precisas e de ampla escala espacial em uma regi\u00e3o com poucos dados hidrol\u00f3gicos, al\u00e9m de ser uma oportunidade \u00fanica de aprendizado devido \u00e0 complexidade natural desta bacia.<\/p>

\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 Nosso trabalho foi baseado em dados de sensoriamento remoto. O sensoriamento remoto \u00e9 mais conhecido pelas imagens de sat\u00e9lites \u2013 aquelas que vemos com o\u00a0Google Earth<\/a>, por exemplo. Mas existem tamb\u00e9m outros sat\u00e9lites que \u201cfotografam\u201d outras informa\u00e7\u00f5es da superf\u00edcie da Terra. Essas informa\u00e7\u00f5es s\u00e3o inseridas\u00a0 em modelos que, ap\u00f3s diversos c\u00e1lculos, s\u00e3o transformadas em dados que podem ser disponibilizados para o uso pela sociedade (pesquisadores, institui\u00e7\u00f5es p\u00fablicas, etc). Estes dados podem ser utilizados para descrever a umidade do solo, evapotranspira\u00e7\u00e3o, varia\u00e7\u00f5es no n\u00edvel da \u00e1gua, extens\u00e3o de \u00e1reas inundadas, entre outras vari\u00e1veis. Assim, observamos 400,000 km\u00b2 do nosso \u201crio-laborat\u00f3rio\u201d de forma remota, atrav\u00e9s dos dados providos pelos sat\u00e9lites.<\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Exemplos de vari\u00e1veis estimadas por medi\u00e7\u00f5es de sat\u00e9lites para a bacia hidrogr\u00e1fica do rio Purus. Modelo digital de eleva\u00e7\u00e3o da miss\u00e3o\u00a0SRTM<\/a>, n\u00edveis d’\u00e1gua do\u00a0Jason-2,<\/a>\u00a0evapotranspira\u00e7\u00e3o do\u00a0MOD16<\/a>\u00a0e umidade do solo do\u00a0SMOS<\/a>. Fonte: adaptado de Meyer Oliveira et al., 2021.<\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 Embora no caso da minha pesquisa o rio Purus tenha sido apenas um experimento onde testamos se a calibra\u00e7\u00e3o com observa\u00e7\u00f5es de sensoriamento remoto ajudava a melhorar as predi\u00e7\u00f5es do modelo, acabamos descobrindo coisas interessantes sobre a din\u00e2mica de \u00e1gua local. Primeiro, calibramos o modelo com observa\u00e7\u00f5es de vaz\u00e3o, e ent\u00e3o observamos o que o modelo estava representando para outras vari\u00e1veis. Quando olhamos para a evapotranspira\u00e7\u00e3o, o resultado do modelo estava muito diferente da observa\u00e7\u00e3o do sat\u00e9lite! Ser\u00e1 que o modelo estava incorreto, ou ser\u00e1 que as observa\u00e7\u00f5es de sat\u00e9lite eram muito ruidosas (ou seja, incertas ou com erros) para essa regi\u00e3o?\u00a0<\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Resultados das s\u00e9ries temporais (dados coletados ao longo do tempo no mesmo local) de calibra\u00e7\u00e3o do modelo com as observa\u00e7\u00f5es de vaz\u00e3o e de evapotranspira\u00e7\u00e3o. Fonte: adaptado de\u00a0Meyer Oliveira et al., 2021.\u00a0<\/a><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 Consultamos artigos na literatura cient\u00edfica, e descobrimos que outros pesquisadores(as) j\u00e1 haviam relatado uma dificuldade dos modelos hidrol\u00f3gicos em estimar a quantidade de \u00e1gua que as plantas acessam no solo\u00a0 (veja este estudo aqui<\/a>). Isso acontece porque na Amaz\u00f4nia muitas \u00e1rvores t\u00eam ra\u00edzes profundas, o que as permite acessar \u00e1gua nas camadas mais profundas do solo durante todo o ano.<\/p>

\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 Verificamos ent\u00e3o que, ao calibrar o modelo com observa\u00e7\u00f5es de evapotranspira\u00e7\u00e3o, o resultado para vaz\u00e3o foi um pouco inferior, mas o resultado para a evapotranspira\u00e7\u00e3o foi muito melhor! Al\u00e9m de evapotranspira\u00e7\u00e3o, n\u00f3s tamb\u00e9m conduzimos esses experimentos para outras vari\u00e1veis, e obtivemos resultados de que as observa\u00e7\u00f5es de sensoriamento remoto podem ajudar muito na redu\u00e7\u00e3o de incertezas nas previs\u00f5es de modelos hidrol\u00f3gicos, ou mesmo auxiliar nas estimativas hidrol\u00f3gicas de regi\u00f5es com pouco monitoramento.\u00a0<\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Ci\u00eancia se faz com parceria<\/strong><\/p>

Essa pesquisa fez parte do meu trabalho de mestrado, que desenvolvi em colabora\u00e7\u00e3o com o doutorando Ayan Fleischmann, e sob orienta\u00e7\u00e3o do Prof. Rodrigo Paiva, do grupo de pesquisa em Hidrologia de Grande Escala (HGE), no Instituto de Pesquisas Hidr\u00e1ulicas (IPH), UFRGS. O trabalho completo est\u00e1 publicado no Journal of Hydrology. A pesquisa contou com apoio financeiro da CAPES.\u00a0<\/p>

Quer saber mais? Acesse os materiais abaixo!<\/strong><\/p>

Meyer Oliveira, A., Fleischmann, A. S., Paiva, R. C. D. (2021) On the contribution of remote sensed calibration to model hydrological and hydraulic processes in tropical regions. Journal of Hydrology (597). (acesse aqui<\/a>)<\/p>

Lettenmaier, D. P., Alsdorf, D., Dozier, J., Huffman, G. J., Pan, M., Wood, E. F. (2015) Inroads of remote sensing into hydrologic science during the WRR era. Water Resources Research 51 (9). (acesse aqui<\/a>)<\/p>

Hasler, N., Avissar, R. (2007) What controls evapotranspiration in the Amazon basin? Journal of Hydrometeorology (8). (acesse aqui<\/a>)\u00a0<\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Aline Meyer Oliveira \u00e9 Engenheira Ambiental formada pela UFRGS, com mestrado no PPG em Recursos H\u00eddricos e Saneamento Ambiental do IPH\/UFRGS. Atualmente, \u00e9 doutoranda no grupo de pesquisa em Hidrologia e Clima (H2K) na Universidade de Zurich. Veja mais no curr\u00edculo\u00a0Lattes<\/a>,\u00a0ResearchGate<\/a>\u00a0ou em\u00a0sua p\u00e1gina<\/a>.\u00a0<\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Bacia do rio Purus: vista do espa\u00e7o e modelada na Terra 13 de maio de 2021 | Tempo de leitura: 7 minutos Por Aline Meyer Oliveira Experimentos s\u00e3o um elemento-chave para a pesquisa cient\u00edfica. Dependendo da \u00e1rea do conhecimento, os experimentos s\u00e3o conduzidos em tubos de ensaio, em supercomputadores, entrevistas a pessoas, entre outros. 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