Desvendando padrões espaciais e revelando tendências temporais da umidade do solo partir de dados de sensoriamento remoto orbital: um estudo de caso na bacia do rio paranapanema

• Processo: 24/23290-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2025
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Geociências - Geografia Física
• Pesquisador responsável: Rodrigo Lilla Manzione
• Beneficiário: Maria Angélica Padovani Ederli
• Instituição Sede: Centro de Estudos Ambientais (CEA). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Rio Claro. Rio Claro , SP, Brasil
• Assunto(s): Bacia hidrográfica Gestão de recursos hídricos Sensoriamento remoto Umidade do solo
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Análise espacial de dados geográficos | Bacias Hidrográficas | Gestão de recursos hídricos | Sensoriamento Remoto | Smap | Umidade do solo | Hidrogeografia

Resumo

Entender o comportamento de variáveis do ciclo hidrológico permite que a gestão de recursos hídricos seja feita com base em informações sobre o meio físico no qual elas se manifestam. A maneira com que a água interage com as bacias hidrográficas é um fator determinante para a conservação da água no espaço e no tempo, de forma que atividades humanas, agrícolas e industriais possam ser desempenhadas de forma segura e sustentável. A umidade do solo é uma a variável de difícil medição e com alta variabilidade espacial e temporal, sendo um fator de controle determinante para incêndios florestais, quebras de produção agrícola, saúde ecossistêmica de fauna e flora, movimentos de massa, deslizamentos e enchentes. O advento de satélites e sensores remotos que realizam medidas sobre o conteúdo de umidade do solo faz com que informações sobre essa importante componente do ciclo hidrológico possam ser incorporadas no planejamento territorial e na gestão dos recursos hídricos. A Bacia Hidrográfica do Rio Paranapanema (BHRP) desempenha um importante papel regional, sustentando atividades agrícolas, minerais, energéticas, turísticas, além de diversos municípios de porte médio tanto em São Paulo como no Paraná. Na última década a região vem sofrendo com sucessivas crises hídricas principalmente devido a alterações nos padrões de precipitação, o que acarretou um desequilíbrio em outras variáveis do ciclo hidrológico. Conhecer os padrões espaciais e temporais de uma variável permite saber não somente onde ela se manifesta com maior ou menor intensidade, mas também de que forma ela ocorre ao longo do tempo, sendo uma informação essencial para o monitoramento de recursos hídricos. Este projeto tem como objetivo investigar a variabilidade espacial e temporal da umidade do solo na BHRP, utilizando dados de sensoriamento remoto fornecidos pela missão SMAP (Soil Moisture Active Passive mission). A pesquisa será conduzida com a aplicação de um conjunto de técnicas reunidas sobre a alcunha de Análise Exploratória de Dados Espaciais e Temporais (ESTDA), visando identificar padrões espaciais de distribuição da umidade do solo, como agrupamentos de altos e baixos teores de umidade, além de detectar outliers que possam representar anomalias ou áreas críticas do ponto de vista hídrico. Paralelamente, serão realizadas análises de tendências temporais para identificar variações significativas ao longo do tempo e detecção de pontos de mudança nas séries temporais para entender rupturas abruptas no comportamento da umidade do solo. Com isso, espera-se mapear na escala de unidades de planejamento hídrico (UPHs) as áreas mais suscetíveis a eventos climáticos extremos, como secas prolongadas ou inundações, e fornecer informações para otimizar a gestão de recursos hídricos na região. O estudo abrange o período de 2015 a 2022, permitindo uma análise aprofundada das interações entre as condições climáticas e a umidade do solo ao longo do tempo. Uma vez detectadas áreas quentes ou frias de valores de umidade do solo ao longo dos anos, serão utilizadas informações sobre produção agrícola e incêndios na escala municipal para verificar se a umidade do solo condicionou a ocorrência de episódios como esses durante o período estudado. Espera-se que os resultados desse estudo possam demonstrar como as técnicas de ESTDA podem auxiliar no planejamento e gestão dos recursos hídricos, desvendando como a umidade do solo varia no espaço e revelando se existe alguma tendência de aumento ou decréscimo de água no solo ao longo do tempo. Essas informações podem contribuir para a segurança hídrica e alimentar da região, além de alertar e prevenir os tomadores de decisão e as partes interessadas no uso da água sobre as consequências das mudanças climáticas no ciclo hidrológico em nível regional.