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Recepção: 11 Janeiro 2017
Aprovação: 24 Fevereiro 2017
DOI: https://doi.org/10.22238/rc24482692v15n12017p98a113
Resumo: O histórico de ocupação da sub-bacia do rio Gavião passou por transformações socioeconômicas expressivas nos últimos 30 anos. Desse modo,preocupações com preservação ou recuperação da cobertura vegetal influência, positivamente, na manutenção do ciclo hidrológico da sub-bacia. A presente pesquisa teve como objetivo analisar a modificação da vegetal natural entre os anos de 1988a 2015 na sub-bacia hidrográfico do rio Gavião (semiárido brasileiro). Foram utilizados as técnicas sensoriamento remoto e Processamento Digital de Imagens - PDI para aquisição e processamento dos produtos orbitais (satélites landsat5 TM e landsat 8 OLI). E o Sistema de Informações Geográficas – SIG para armazenamento e análise do banco de dados alfanumérico georreferenciado. Os resultados indicam redução da cobertura vegetal de 751,69 km², entre os anos de 1988 a 2015. Também, manchas de desmatamento em áreas de nascentes, na parte alta da rede de drenagem e no dessegue do canal principal. Assim, a presente pesquisa chama atenção para os efeitos da mudança da vegetação natural para outros usos da terra (solo exposto, plantio, entre outros), a concentração do desmatamento em áreas de fragilidade ambiental.
Palavras-chave: Landsat, Desmatamento, Semiárido brasileiro.
Abstract: The occupation history of the Hawk River sub-basin underwent significant socioeconomic transformations in the last 30 years. Thus, concerns for preservation or recovery of vegetation cover positively influence the maintenance of the sub-basin's hydrological cycle. The present research had as objective to analyze the modification of the natural vegetal between the years of 1988 to 2015 in the hydrographic sub-basin of the river Gavião (semi-arid Brazilian).The techniques of remote sensing and Digital Image Processing (PDI) were used for the acquisition and processing of orbital products (landsat 5 TM and landsat 8 OLI satellites). The Geographic Information System - GIS for storage and analysis of the georeferenced alphanumeric database. The results indicate a reduction of the vegetal cover of 751,69 km ², between the years of 1988 to 2015. In addition, deforestation patches in areas of springs, in the upper part of the drainage network and in the main canal deregulation. Thus, the present research draws attention to the effects of changing natural vegetation to other land uses (exposed soil, planting, among others), the concentration of deforestation in areas of environmental fragility.
Keywords: Landsat, deforestation, Brazilian semi-arid.
Resumen: La historia de la ocupación de la sub-cuencadelrío Gavião fue sometido a importantes cambios socioeconómicos enlos últimos 30 años. De este modo, preocupación por lapreservación o restauración de lacubierta vegetal influencia positiva enelmantenimientodel ciclo hidrológico de lasubcuenca. Esta investigacióntuvo como objetivo analizar la modificación de la vegetación natural entre losaños 1988-2015 enlasubcuenca hidrográfica delrío Gavião (semiárido brasileño). Como apoyo técnico, lateledetección y la técnica de imagen digital se utiliza Procesamiento - PDI para laadquisición y procesamiento de productosorbitales (satélites Landsat 5 y Landsat TM 8 OLI). Y el Sistema de Información Geográfica - SIG para el almacenamiento y análisis de la base de datos alfanuméricos georeferenciada. Los resultados indican la reducción de la cubierta vegetal de 751.69 km², entre losaños 1988-2015. Tambiénlas manchas de deforestaciónenlascabecerasenla parte superior del sistema de drenaje y dessegue el canal principal. Así, estainvestigaciónllamalaatención sobre losefectosdelcambio de lavegetación natural a otros usos de latierra (sueloexpuesto, ,plantación, etc.), laconcentración de ladeforestaciónen áreas ambientalmente frágiles.
Palabras clave: Landsat, deforestación, semiárido brasileño.
INTRODUÇÃO
A preservação ou recuperação da cobertura vegetal influência, positivamente, na disponibilidade hídrica, conservação dos solos, entre outros fatores ambientais da relação natural água – solos – cobertura vegetal (DUARTE et al., 2009). Além disso, ressalta-se a manutenção do ciclo hidrológico, que compreende desde a precipitação pluviométrica até o direcionamento do alvo de saída em uma bacia hidrográfica (BIAS et al.,2012).
Em relação à ocupação humana, historicamente, os estabelecimentos das populações se desenvolvem próximos aos cursos d’água, devido aos diversos recursos oferecidos por esse componente natural (TORRES, et al., 2010). Isso evidencia a relevância da relação entre homem e ambiente natural.
Nesse contexto social e natural, as bacias hidrográficas tornam-se um relevante mecanismo para gestão territorial, pois configuram - se como uma “unidade territorial para implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos e atuação do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos” (BRASIL, 1997).
A conservação da cobertura vegetal em uma bacia hidrográfica se torna essencial para a manutenção de atributos como: percolação, porosidade e a permeabilidade do solo, contribuindo com a redução do escoamento superficial e sustentação da umidade e fertilidade devido à matéria orgânica (BELTRAME, 1995; BIAS, et al. 2012).
Porém, apesar da relevância socioambiental que a vegetação natural em uma bacia hidrográfica possui, de modo geral a cobertura vegetal encontra-se fragmentada, devido ao desmatamento ocorrido ao longo de determinados intervalos temporais. Esses processos são responsáveis por uma série de efeitos diretos e indiretos ao ecossistema, um exemplo é a diminuição da biodiversidade(TEXEIRA, 2015).
No caso da sub-bacia hidrográfica do Rio Gavião, a pesquisa de Oliveira (2015) indicou a presença de desmatamentos provocados por barramentos, fruticultura irrigada e pecuária. Além disso, a sub-bacia hidrográfica do rio Gaviãoapresenta75% de sua área no bioma Caatinga e 25% no bioma Mata Atlântica (IBGE, 2004). Esses biomas tiveram sua vegetação suprimida com proeminência durante os séculos de ocupação territorial no Brasil. Também, a área de estudo tem como contexto socioeconômico o semiárido brasileiro, região brasileira com histórico de descaso em relação às políticas direcionadas para o desenvolvimento socioambiental. Com isso, a presente pesquisa teve como objetivo analisar a modificação da vegetal natural na sub-bacia hidrográfico do rio Gavião, entre os anos de 1988a 2015.
O estudo ainda destacou a utilização das Geotecnologias como suporte para dinamizar análises espaciais, envolvendo a modificação da cobertura vegetal em determinado período. Essa tecnologia envolve as técnicas do Sensoriamento Remoto, Geoprocessamento (Sistema de Informação Geográfica - SIG, Cartografia Digital, Processamento Digital de Imagem - PDI), do Sistema de Posicionamento Global, da Aerofotogrametria, da Geodésica e da Topografia Clássica, entre outros. (LEITE; ROSA, 2002).
METODOLOGIA
A redução da vegetação natural ocasiona a diminuição da efetividade das funções ambientais dos ecossistemas florestais (BALBINOT, et al, 2008). Principalmente, impactos negativos para as estabilidades das encostas, das propriedades da água no solo, equilíbrio atmosférico, produção da biomassa, entre outros atributos (BALBINOT, et al, 2008).
Diante da relevância da cobertura vegetal para equilíbrio dos ecossistemas, a área do estudo compreende a sub-bacia do rio Gavião, que se insere entre as coordenadas geográficas O 42° 31’ 35”; 15° 12’ 10” S e O 40° 48’ 46” S. A sub-bacia apresenta 10.262,37 km², com 75% de sua área inserido no bioma Caatinga, 25% no bioma Mata Atlântica e o contexto regional do semiárido baiano (IBAMA, 2004; ANA, 2010; INSA, 2014). A drenagem principal deságua no rio de Contas, entre os municípios de Tanhaçu e Mirante. Ao sul do divisor de água apresenta-se o limite estadual dos estados de Minas Gerais e Bahia. A Figura 01 representa a localização da área do estudo.
Figura 01
Localização da área do estudo
IBGE, 2010; ANA, 2010 Org.: Autores, 2016
Em relação aos limites municipais inseridos na sub-bacia do rio Gavião, a sub-bacia detém 21 municípios inseridos totalmente e parcialmente. Desse modo, duas municipalidades estão totalmente na área do estudo e treze municípios apresentam entre10% a 99,62% de áreas municipais localizadas na sub-bacia. Os municípios de Cândido Sales, Guajeru, Montezuma, Ninheira, São João do Paraíso localizam-se no interflúvio da sub-bacia e o município de Mirante apresenta-se no deságue do canal principal, essas municipalidades supracitadas detém menos de 10% de sua área municipal inserido na sub-bacia em foco. O município de Vitória da Conquista detém maior população (urbana e rural) e 85% das municipalidades apresentam população rural maior que a urbana (IBGE, 2010). A tabela 01 demonstra o percentual de limites municipais que compõe a sub-bacia do rio Gavião e os aspectos populacionais. Os dados espaciais foram adquiridos através da interseção entre limite da sub-bacia e os demarcações municipais do IBGE (2015).
População total e limites municipais inseridos na área do estudo
IBGE, 2010; ANA, 2010 Org.: Autores, 2016
Foram utilizadas as Geotecnologias como instrumentos de análise espacial, bem como Sensoriamento Remoto, Processamento Digital de Imagens - PDI e o Sistema de Informação Geográfica (SIG).
Os satélites utilizados na pesquisa foram o Landsat – 5(TM) e o Landsat8(OLI). Uma das justificativas do uso desses sensores refere-se à coerência da escala de mapeamento e a viabilidade em analisar intervalos temporais demarcados desde década de 1984 até período atual. A escala temporal da presente pesquisa foram os anos de 1988 a 2015. Essas datas foram demarcadas, principalmente devido à disponibilidade de imagens com nenhuma ou baixa incidência de nuvens. Também, o período anterior a 1990 foi escolhido devido a política ambiental incipiente dessa época.
Após aquisição dos produtos orbitais, foi realizada a correção geométrica das imagens do satélite Landsat5(TM) com base nos produtos orbitais do Landsat 8(OLI). A correção geométrica em análises multi-temporais tem como um dos propósitos a realização dos ajustes espaciais para a interpretação das respostas espectrais entre as imagens (D’ALGE, 2001). O método de classificação empregada foi a categorização supervisionada e o algoritmo Árvore de Decisão (Decision Tree). Este procedimento é submetido a variados estágios, usando decisões binárias para determinação dos pixels nas classes (PAL & MATHER, 2003; MAEDA, et al., 2011). A utilização de variadas fontes de dados para configuração das classes é um aspecto importante do método, sendo um dos requisitos a configuração da mesma resolução espacial. Nesse contexto, incialmente, foi realizada a preparação dos arquivos para utilização na Árvore de Decisão. Assim, através dos intervalos espectrais do vermelho e do infravermelho próximo, foi constituído o Índice de Vegetação pela Diferença Normalizada (NDVI). O NDVI foi um relevante componente aplicado à árvore de decisão, pois auxilia de maneira significativa na categorização da vegetação. Tem como escala de variação entre –1 a +1, sendo “quanto mais próximo de 1, maior a densidade de cobertura vegetal” (ROSENDO, 2005). Outro componente utilizado na árvore de decisão foi o modelo de elevação do Shuttle Radar Topography Mission – SRTM (30 metros). Os radares SRTM tem como característica técnica o recurso interferométrico e foi adquirido através do site norte americano United States Geological Survey – USGS (UNITED STATES GEOLOGICAL SURVEY – USGS). Para o pós-processamento foi realizada a fotointerpretação e a vetorização das áreas de plantio e das manchas urbanas. Vale ressaltar que foi considerada na classificação somente a vegetação natural, sem categorização dos tipos de fitofisionomias. Também, foram agrupados como outros usos os solos expostos, área de preparo para plantio, plantio, entre diferentes usos da vegetação natural. As manchas urbanas foram categorizadas separadamente dos outros usos. A Figura 2 elucida a imagem utilizada na classificação, dos anos de 1988 e 2015, respectivamente.
Foram adotadas as sugestões de Menor Área Mapeada de Santos et al. (2012). Nesse contexto, foi considerada a unidade mínima de mapeamento de 9,00 ha ou 0,09 km² em uma escala de 1:60.000. Utilizou-se do Sistema de Informação Geográfica – SIG para organização, análise e cruzamento do banco de dados alfanumérico georreferenciado.
Com intuito de verificar a localização da modificação da vegetação natural, em relação à redução dessa categoria supracitada, foi realizada a sobreposição das coberturas vegetais dos anos selecionados e posteriormente feito o cruzamento das bases cartográficas. Nessa etapa, cruzamento das bases cartográficas, foi utilizada a diferença entre as poligonais dos anos analisados (Ferramenta “symmetric difference” do ArcGIS 10.2.2[1])para identificação das áreas que reduziram cobertura vegetal, posteriormente foram retirados os valores e as representações vetoriais abaixo da escala mínima de mapeamento (9,00 ha ou 0,09 km²). Seguiu-se a metodologia proposta por Ferreira e Sano (2013) para utilização da densidade de kernel como indicador espacial desmatamento. Para utilização do estimador Kernel, foi constituído o centro geométrico e mantidos os valores em metros quadrados das poligonais de desmatamento. Também, realizada a categorização das seguintes faixas: baixa, média, alta, muito alta e extremamente alta (FERREIRA; SANO, 2013).
Figura 02
A) Carta Imagem do ano de 1988 da sub-bacia hidrográfica do rio Gavião; B) Carta Imagem do ano de 2015 da sub-bacia hidrográfica do rio Gavião
Imagem Landsat5 26/06/1988 (Bandas B 3,G4 e R 5); Imagem Landsat 8 25/09/2015 (canais B4,G5 e R6) Org.: Autores, 2016
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados indicam redução da cobertura vegetal natural de 751,69 km² entre os anos de 1988 a 2015 na sub-bacia do rio Gavião, passando de 6471,233 km² para 5719,542km². Em relação aos outros usos, principalmente solo exposto, área de preparo plantio e plantio, foi detectado aumento 849,35 km² nos 27 anos analisados. A Figura04 apresenta à classificação do ano de 1988 e a figura 05 a categorização da vegetação natural do ano de 2015.
Em relação ao desmatamento da sub-bacia do rio Gavião, representado por meio do estimador de densidade de Kernel, foram notadas manchas expressivas das categorias muito alta e extremamente alta nas municipalidades de Jacaraci (BA), Mortugada (BA) e Condeúba (BA) (oeste da sub-bacia). Também, a categoria muito alta nos municípios de Caetanos (BA), Tanhaçu (BA), Mirante (BA), Caraíbas (BA) e Tremendal (BA). E nos municípios de Caraíbas (BA) (entre o ribeirão Gentio, a Barragem de Anagé) e Tremendal (BA) (região sul) mancha muito alta. A Figura 04 o mapa da concentração do desmatamento (densidade de kernel).
Desse modo, reflexos relacionados à modificação da vegetação natural são apresentados na sub-bacia do rio Gavião, bem como, a mudança da vegetação natural para outros usos da terra (solo exposto, área de preparo plantio, plantio, entre outros), a concentração do desmatamento na parte oeste, sul e nas proximidades do desague do canal principal.
O cenário de redução da cobertura vegetal ou desmatamento tem reflexos expressivos na fragmentação dos habitats, pois, entre variados fatores, influência diretamente na redução da biodiversidade e o aumento do efeito de borda nos fragmentos das vegetações naturais. Osefeitos de bordas ocasionam padrões diferenciados físicos e bióticos nas proximidades das bordas dos fragmentos das fitofisionomias, aumentando a turbulência de ventos e alterações microclimáticas, isso reflete negativamente na mortalidade e danos de árvores (MURCIA, 1995; CAMARGO; KAPOS,1995; LAURANCE, 1997; LAURANCE ET AL., 1998; NASCIMENTO; LAURANCE, 2006).
Figura 03
A) Classificação da vegetação natural do ano de 1988 da sub-bacia hidrográfica do rio Gavião; B) Classificação da vegetação natural ano de 2015 da sub-bacia hidrográfica do rio Gavião
Imagem Landsat5 26/06/1988; Imagem Landsat 8 25/09/2015 Org.: Autores, 2016.
Figura 04
Mapa da concentração do desmatamento (densidade de kernel)
Classificação landsat5 (1988) e landsat 8 (2015) Org.: Autores, 2016
No caso das regiões semiáridas, a perda da vegetação natural associadas com a erosão do solo e a degradação dos recursos hídricos, causam reflexos negativos na “produtividade econômica ou biológica dos ecossistemas secos”, essas que são características de processos de desertificação, peculiares de regiões áridas, semiáridas e subúmidas secas (CIRILO, 2008). Também, a redução da vegetação natural, danifica a disponibilidade dos recursos hídricos, escoamento superficial, entre outros mecanismos associados ao ciclo da água (SANTOS et al., 2010). No caso da sub-bacia do rio Gavião, o canal principal tem se caraterizado por permanecer seco em grande parte do ano (OLIVEIRA, 2015). Esse fenômeno é otimizado com a gravidade dos danos ambientais nas vegetações naturais remanescestes.
Foi diagnosticado desmatamento em locais de fragilidade ambiental na sub-bacia, bem como, a oeste e a sul da área do estudo. Essas regiões apresentam-se em áreas de nascentes, próximos aos divisores de água (sul) e na parte alta da rede de drenagem da sub-bacia do rio Gavião. A vegetação natural localizadas nas regiões mais elevadas (topo de morro e nascentes) em uma bacia hidrográfica tem uma relevante função eco-hidrológicas para a disponibilidade hídrica, principalmente, para as áreas a jusante da bacia hidrográfica (FALKENMARK et al., 1999; TAMBOSI, 2015). Já o desmatamento na parte alta da rede de drenagem, com manchas das categorias muito alta e extremamente altas (municipalidades de Jacaraci, Mortugada e Condeúba), agrava a disponibilidade dos recursos hídricos na rede de drenagem da área do estudo.
A pesquisa de Oliveira (2015), sobre a sub-bacia do rio Gavião, destaca a diversificação da economia local para pecuária extensiva, a fruticultura irrigada destinada à exportação, ampliação do comércio, entre outros. Entretanto, apesar da modificação socioeconômica na sub-bacia do rio Gavião, ainda práticas da agricultura de subsistência são notadas na sub-bacia (OLIVEIRA, 2015).
Com isso, a pesquisa ressalta a relevância de outros estudos sobre a sub-bacia do rio Gavião, região de significativas modificações socioeconômicas e ambientais. E recomenda-se a delimitação das bacias hidrográficas como proposta de unidade de gestão e desenvolvimento de pesquisas. As bacias hidrográficas são mecanismos para gestão integrada, pois envolvem os parâmetros bióticos, abióticos e o contexto socioeconômico (PORTO; PORTO, 2008). Também, destaca a utilização do Sensoriamento Remoto e o Geoprocessamento como ferramenta análise das modificações das paisagens. As geotecnologias têm proporcionado informações mais dinâmicas sobre as modificações das paisagens (LINHARES, 2006).
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Na sub-bacia do rio gavião foi detectada uma redução de 751,69 km² da cobertura vegetal natural, entre os anos de 1988 a 2015. A redução da vegetação natural acarretou na alteração das fitofisionomias para outros usos da terra (solo exposto, área de preparo plantio, plantio, entre outros). Também, foi diagnosticada a concentração do desmatamento na parte oeste, sul e nas proximidades do desague do canal principal.
Nesse contexto, a pesquisa uma reflexão para a preservação e recuperação da vegetação natural em áreas de topos de morros, divisores de águas e as matas ciliares na sub-bacia do rio Gavião para melhoria da eficiência da disponibilidade hídrica da sub-bacia principalmente, pelas peculiaridades climáticas que a sub-bacia do rio Gavião apresenta.
Ainda, destaca a utilização do Sensoriamento Remoto e o Geoprocessamento como ferramenta análise das modificações das paisagens e a delimitação da bacia hidrográfica como unidade de gestão.
AGRADECIMENTOS
Agradecemos a Escola de Engenharia de Agrimensura, Instituto de Qualificação Profissional – IQUALI e ao orientador Dr. Pablo Santana Santos pelo apoio a pesquisa, ensino e orientações acadêmicas. Agradeço aos colegas de pós-graduação Eduardo Souza Moreira, Antônio Gomes Neto e Mateus Barros pelas sugestões de estudos regionais. Somos gratos a Faculdade Guanambi – FG e ao Observatório FG do Semiárido Nordestino pelo apoio técnico científico.
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