Validation of the net radiation through sebal algorithm in different classes of land use and occupation in Rio de Janeiro / Validação do saldo de radiação pelo algoritmo sebal em diferentes classes de uso e ocupação no Rio de Janeiro

The aim of this study was (a) to assess and evaluate the net radiation (Rn) by SEBAL algorithm and (b) to assess the net radiation (Rn) by the landscape's spatial temporal dynamic using ISODATA algorithm, in entire city of Rio de Janeiro. Has been calculated the Rn by using the TM sensor images and orbital platform Landsat 5 and by Penman-Monteith method (FAO 56) with the conventional meteorological station data (EMC). The Rn values obtained with the SEBAL algorithm to the EMC cut area were slightly smaller than those obtained by the Penman-Monteith method (FAO 56), with VM = -36 (Wm-2) and EPE = 84.44 Wm-2. The Rn obtained by SEBAL has a high correlation with the values obtained in the surface. The Rn values obtained with the algorithm for the land use and occupation classes in the city of Rio de Janeiro were similar to those reported by other authors for the same classes.

Os objetivos do estudo foram (i) estimar e validar o saldo de radiação (Rn), por meio do algoritmo SEBAL e (ii) avaliar o Rn, através da dinâmica espaço-temporal da paisagem, baseado no algoritmo ISODATA, em todo o município do Rio de Janeiro (MRJ), Rio de Janeiro. Foi calculado o Rn baseado em imagens do sensor TM e plataforma orbital Landsat 5 e, através do método Penman-Monteith (FAO 56) com dados de entrada obtidos da Estação Meteorológica Convencional (EMC). Os valores de Rn obtidos com Algoritmo SEBAL para o recorte da área da EMC foram ligeiramente inferiores aos obtidos pelo método Penman-Monteith (FAO 56), apresentando VM = -36 (W.m-2) e EPE = 84,44 W.m-2. O Rn obtido pelo SEBAL, apresentou alta correlação com os valores obtidos em superfície. Os valores de Rn obtidos com o algoritmo para as classes de uso e ocupação do solo do município do Rio de Janeiro foram semelhantes aos encontrados por outros autores para as mesmas classes.

Validação do balanço de radiação obtido a partir de dados MODIS/TERRA na Amazônia com medidas de superfície do LBA / Validation of net radiation obtained from MODIS/TERRA data in Amazonia with LBA surface measurements

This study aims to estimate the components of net radiation in two regions located in the state of Rondônia (southwest of the Brazilian Amazon), using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS/TERRA) data based on Surface Energy Balance Algorithms for Land (SEBAL) model, and to validate the results with information acquired by the micrometeorological towers of LBA under the conditions of pasture (Fazenda Nossa Senhora Aparecida) and forest (Reserva Biológica do Jaru). Implementation of SEBAL model was performed directly on the MODIS data and included steps involving the computation of vegetation indices, albedo and atmospheric transmittance. Comparison between estimates from MODIS data and the observations showed relative errors for the condition of pasture between 0.2 and 19.2%, and for the condition of forest ranging between 0.8 and 15.6%. The integration of data at different scales was a useful proposition for the estimation and spatialization of the radiation fluxes in the Amazon region, which may contribute to a better understanding of the interaction between Amazon rainforest and atmosphere, and generate input information needed to the surface models coupled to atmospheric general circulation models.

Este estudo tem como objetivo estimar os componentes do balanço de radiação em duas regiões do estado de Rondônia (sudoeste da Amazônia brasileira), a partir de dados do Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS/TERRA) por intermédio do modelo Surface Energy Balance Algorithms for Land (SEBAL), e validar os resultados com informações adquiridas por torres micrometeorológicas do projeto LBA sob as condições de pastagem (Fazenda Nossa Senhora Aparecida) e floresta (Reserva Biológica do Jaru). A implementação do modelo SEBAL foi realizada diretamente sobre os dados MODIS e incluiu etapas envolvendo o cômputo de índices de vegetação, albedo e transmitância atmosférica. A comparação das estimativas geradas a partir de dados MODIS com as observações resultou em erros relativos para a condição de pastagem variando entre 0,2 e 19,2%, e para a condição de floresta variando entre 0,8 e 15,6%. A integração de dados em diferentes escalas constituiu uma proposição útil para a estimativa e espacialização dos fluxos de radiação na região amazônica, o que pode contribuir para a melhor compreensão da interação entre a floresta tropical e a atmosfera e gerar informações de entrada necessárias aos modelos de superfície acoplados aos modelos de circulação geral da atmosfera.

Modeling radiative transfer in tropical rainforest canopies: sensitivity of simulated albedo to canopy architectural and optical parameters

This study evaluates the sensitivity of the surface albedo simulated by the Integrated Biosphere Simulator (IBIS) to a set of Amazonian tropical rainforest canopy architectural and optical parameters. The parameters tested in this study are the orientation and reflectance of the leaves of upper and lower canopies in the visible (VIS) and near-infrared (NIR) spectral bands. The results are evaluated against albedo measurements taken above the K34 site at the INPA (Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia) Cuieiras Biological Reserve. The sensitivity analysis indicates a strong response to the upper canopy leaves orientation (x up) and to the reflectivity in the near-infrared spectral band (rNIR,up), a smaller sensitivity to the reflectivity in the visible spectral band (rVIS,up) and no sensitivity at all to the lower canopy parameters, which is consistent with the canopy structure. The combination of parameters that minimized the Root Mean Square Error and mean relative error are Xup = 0.86, rVIS,up = 0.062 and rNIR,up = 0.275. The parameterizations performed resulted in successful simulations of tropical rainforest albedo by IBIS, indicating its potential to simulate the canopy radiative transfer for narrow spectral bands and permitting close comparison with remote sensing products.

Este estudo avalia a sensibilidade do albedo da superfície pelo Simulador Integrado da Biosfera (IBIS) a um conjunto de parâmetros que representam algumas propriedades arquitetônicas e óticas do dossel da floresta tropical Amazônica. Os parâmetros testados neste estudo são a orientação e refletância das folhas do dossel superior e inferior nas bandas espectrais do visível (VIS) e infravermelho próximo (NIR). Os resultados são avaliados contra observações feitas no sítio K34 pertencente ao Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA) na Reserva Biológica de Cuieiras. A análise de sensibilidade indica uma forte resposta aos parâmetros de orientação das folhas do dossel superior (x up ) e à refletância na banda do infravermelho próximo (pNIR,up), uma menor sensibilidade à refletância na banda espectral do visível (pVISup) e nenhuma sensibilidade aos parâmetros da parte inferior do dossel, o que é consistente com a estrutura do dossel. A combinação de parâmetros que minimizaram a raiz do erro quadrado médio e o erro relativo médio são Xup= 0, 86, pVISup = 0, 062 e pNIR,up = 0, 275. As parametrizações realizadas resultaram em simulações bem sucedidas do albedo de floresta tropical pelo IBIS, indicando seu potencial para simular a transferência radiativa do dossel para bandas espectrais estreitas, permitindo a comparação com produtos de sensoriamento remoto.

Simulations of tropical rainforest albedo: is canopy wetness important?

Accurate information on surface albedo is essential for climate modelling, especially for regions such as Amazonia, where the response of the regional atmospheric circulation to the changes on surface albedo is strong. Previous studies have indicated that models are still unable to correctly reproduce details of the seasonal variation of surface albedo. Therefore, it was investigated the role of canopy wetness on the simulated albedo of a tropical rainforest by modifying the IBIS canopy radiation transfer code to incorporate the effects of canopy wetness on the vegetation reflectance. In this study, simulations were run using three versions of the land surface/ecosystem model IBIS: the standard version, the same version recalibrated to fit the data of albedo on tropical rainforests and a modified version that incorporates the effects of canopy wetness on surface albedo, for three sites in the Amazon forest at hourly and monthly scales. The results demonstrated that, at the hourly time scale, the incorporation of canopy wetness on the calculations of radiative transfer substantially improves the simulations results, whereas at the monthly scale these changes do not substantially modify the simulated albedo.

A informação precisa do albedo superficial é essencial para a modelagem climática, especialmente para regiões, tais como a Amazônia, onde a resposta da circulação atmosférica regional às mudanças do albedo superficial é forte. Estudos preliminares têm indicado que os modelos ainda não são capazes de reproduzir corretamente os detalhes da variação sazonal do albedo superficial. Portanto, investigou-se o papel do molhamento foliar sobre o albedo simulado de uma floresta tropical por meio da modificação do código de transferência radiativa no dossel do IBIS para incorporar os efeitos do molhamento do dossel sobre a refletância da vegetação. Neste estudo, procederamse simulações usando três versões do modelo superfície terrestre/ ecossistema IBIS: a versão padrão, a mesma versão recalibrada para ajustar aos dados de albedo de florestas tropicais e, uma versão modificada que incorpora os efeitos do molhamento do dossel sobre o albedo superficial, para três sítios da floresta amazônica em escalas horária e mensal. Os resultados demonstraram que, em escala horária, a incorporação do molhamento do dossel sobre os cálculos de transferência radiativa melhora substancialmente os resultados simulados, enquanto que, em escala mensal, essas mudanças não modificam substancialmente o albedo simulado.

Elaboração de biscoitos de chocolate com substituição parcial da farinha de trigo por polvilho azedo e farinha de albedo de laranja / Chocolate biscuits preparation with partial substitution of wheat flour by fermented cassava starch and orange albedo flour

Os consumidores estão cada vez mais exigentes e preocupados com a saúde e, por consequência, exigindo produtos naturais que deverão ser seguros e promover qualidade de vida. O presente trabalho teve o objetivo de desenvolver biscoitos com farinhas mistas de polvilho azedo e farinha de albedo de laranja, utilizando um planejamento fatorial 2³, com variáveis independentes: concentração de polvilho azedo, açúcar e farinha de albedo de laranja, e variáveis respostas: as características sensoriais: aparência, aroma, textura e sabor, além da impressão global, utilizando escala hedônica estruturada de nove pontos. Os biscoitos foram avaliados também quanto às características físico-químicas. As médias obtidas para as características sensoriais estiveram na faixa que vai de cinco (não gostei nem desgostei) até sete (gostei moderadamente), não apresentando diferença significativa (P≤0,05) para todas as características sensoriais avaliadas. Dessa maneira, foi possível escolher a formulação ideal obtida de acordo com os parâmetros nutricionais, por não existir diferença sensorial significativa, que foi 35 por cento de polvilho azedo, 100 por cento de açúcar e 7,5 por cento de farinha de albedo de laranja. No teste sensorial comparativo com os biscoitos comercial, padrão e otimizado, as características sensoriais aparência, sabor e textura apresentaram diferença significativa (P≤0,05). As características físico-químicas apresentaram resultados correspondentes aos padrões estabelecidos pela legislação brasileira, e o teor de fibra bruta do biscoito otimizado foi de 3,08 por cento, assim, pode ser classificado como biscoito "fonte de fibras".

The consumers are increasingly demanding and worried about health and, consequently, requiring natural products that should be safe and that promote life quality. The present research had the objective to develop biscuits with mixed flour of fermented cassava starch and orange albedo flour, using a 2³ factorial experimental. The independent variables were: concentration of fermented cassava starch, sugar and orange albedo flour, and the responses variables were the sensory characteristic: appearance, aroma, texture and flavor, in addition to overall impression, using a nine point hedonic structure scale. The biscuits were also evaluated for physic-chemical properties. The average for sensory characteristic were in the range of five (not liked nor disliked) up to seven (like moderately), and it didn't show significant difference (P≤0.05) for all sensory characteristics assessed. Thus, it was possible to choose the optimal formulation obtained according with the nutritional parameters, because there isn't sensory difference significant, which was: 35 percent of fermented cassava starch, 100 percent of sugar and 7.5 percent of orange albedo flour. In comparison with the commercial biscuits test, standard and optimized, sensory appearance, flavor and texture showed significant differences (P≤0.05). The results correspond to standards set by Brazilian legislation, and crude fiber content of the biscuit was optimized at 3.08 percent, thus, can be classified as biscuit "source of fiber".

Mapeamento e quantificação de parâmetros biofísicos e radiação líquida em área de algodoeiro irrigado / Mapping and quantification of biophysical parameters and net radiation over irrigated cotton fields

O sensoriamento remoto tem se mostrado eficaz na avaliação de fluxos de energia e de propriedades biofísicas de superfícies vegetadas em escala regional. No presente trabalho, utilizou-se o algoritmo SEBAL - Surface Energy Balance Algorithm for Land e imagens TM - Landsat 5 para mapeamento e quantificação do albedo (α), NDVI, temperatura da superfície (Ts) e radiação líquida (Rn) em área de algodão irrigado por pivô central, na Fazenda Busato (13,25º S; 43,42º W; 436 m), município de Bom Jesus da Lapa, Bahia. Seis imagens de céu limpo ao longo do período da cultura (janeiro a agosto de 2007) e os respectivos dados meteorológicos foram utilizados para implementação do algoritmo. Após o processamento digital das imagens, verificou-se nítida relação dos parâmetros α, Ts e NDVI com o desenvolvimento da cultura. Os menores valores de α (10 a 20 por cento) e Ts (< 24ºC) e os maiores de NDVI (>0,75) ocorreram na fase de máxima cobertura do solo. A radiação líquida (Rn) diminuiu progressivamente com o tempo, influenciada, principalmente, pela diminuição da radiação solar incidente com o aumento do ângulo zenital. Os valores de Rn variaram de 430 W m-2 a 700 W m-2 nos pivos cultivados. A técnica de sensoriamento empregada capturou de forma nítida a variabilidade temporal e espacial de Rn e dos parâmetros biofísicos, cujos valores encontrados são compatíveis com os reportados na literatura para a mesma cultura sob regime de irrigação.

Remote sensing is currently an important tool for evaluation of net radiation and biophysical parameters over vegetated surfaces on a regional scale. In this research, the SEBAL - Surface Energy Balance Algorithm for Land and TM - Landsat 5 images were used to map and quantify the albedo (α), NDVI, surface temperature (Ts) and net radiation (Rn) of center-pivot irrigated cotton fields in the Busato Farm (13.25º S; 43.42º W; 436 m asl), western of State of Bahia, Brazil. Images from six clear-sky days during the cropping season (January to August 2007) and the corresponding meteorological data were used to run SEBAL. Results showed a clear relationship between α, NDVI, and Ts and crop development. The lowest values of α (10 to 20 percent) and Ts (< 24ºC), as well as the highest values of NDVI (> 0.75), occurred at the time of maximum ground cover. Net radiation decreased progressively with time, following the decrease of the incident solar radiation with increasing solar zenith angle. In the cropped center pivots, Rn ranged from 430 Wm-2 to 700 Wm-2. The remote sensing technique used in this study was consistent in capturing the temporal and spatial variability of the biophysical parameters and net radiation over the irrigated cotton, and their values are in agreement with those reported in the literature for the same crop in irrigated areas.

Relación de la radiación ultravioleta y el pterigión primario: [revisión] / Relation of ultraviolet radiation and primary pterygium: [review]

El pterigión está presente a nivel mundial, pero es más común en climas cálidos y secos, predomina en países comprendidos entre 0º y 30º de latitud norte y sur. Existe evidencia epidemiológica en estudios poblacionales experimentales y observacionales que confirman que la radiación ultravioleta es el desencadenante inicial en la aparición del pterigión y un factor de riesgo significativo en su desarrollo. Los fenómenos físicos y climatológicos que explican la patogenia del pterigión son poco conocidos. La epidemiología del pterigión es una herramienta básica para conocer tanto su incidencia como su prevalencia. A partir de esta revisión nos propusimos reflexionar acerca del pterigión como marcador del grado de insolación del organismo y enfatizar en cuanto a la importancia de protección ante la posible exposición a la radiación ultravioleta en el resultado final de una cirugía de pterigión.

Pterygium is present worldwide but it is more common in dry warm climates and predominates in countries situated 0º and 30º on North and South latitudes. There are epidemiological pieces of evidence in experimental and observational population studies that confirm that ultraviolet radiation is the initial unleashing factor in occurrence of pterygium and a significant risk factor for its development. The physical and climate phenomena accounting for the pathogeny of pterygium are almost unknown. Pterygium epidemiology is a basic tool for identifying its incidence and prevalence. On the basis of this review, we intended to make reflections on pterygium as a marker of degree of insolation of the human body and to emphasize the importance of protection against possible exposure to ultraviolet radiations in the final outcome of pterygium surgery.

Estimativa do Índice de Área Foliar (IAF) e Biomassa em pastagem no estado de Rondônia, Brasil / Estimate of the Leaf Area Index (LAI) and Biomass in pasture in the state of Rondônia - Brazil

Medidas mensais da altura da pastagem, biomassa total, variações de biomassa viva e morta, a área específica foliar (SLA) e o Índice de Área de Folha (IAF) de fevereiro de 1999 a janeiro de 2005 na Fazenda Nossa Senhora (FNS) e em Rolim de Moura (RDM) entre Fevereiro a Março de 1999, Rondônia, Brasil. A pastagem predominante é Urochloa brizantha (Hochst. ex A. Rich) R. D. Webster (99 por cento na FNS e 76 por cento em RDM), com pequenas manchas de Urochloa humidicula (Rendle). A altura média anual da grama foi de ~0,16 m. Com o pastejo, o mínimo mensal foi de 0,09 m (estação seca) e máximo de 0,3 m sem pastejo (estação úmida). O IAF, biomassa total, material morto, vivo e SLA tiveram valores médios de 2,5 m² m-2 , 2202 kg ha-1, 2916 kg ha-1 e 19 m² kg-1 respectivamente. A média mensal da biomassa foi 4224 kg ha-1 em 2002 e 6667 kg ha-1 em 2003. Grande variação sazonal do material vivo e morto, sendo mais alto o vivo durante a estação úmida (3229 contra 2529 kg ha-1), sendo o morto maior durante a seca (2542 contra 1894 kg ha-1). O nível de água no solo variou de -3,1 a -6,5 m durante as estações. Em médias anuais os IAF foram de 1,4 em 2000 a 2,8 em 2003 e o SLA entre 16,3 m² kg-1 em 1999 e 20,4 m² kg-1 em 2001. As observações do Albedo variaram de 0,18 para 0,16 em relação aos altos valores de IAF.

Monthly measurements of the grass height, total above-ground biomass and the proportions of live and dead biomass, Specific Leaf Area (SLA) and Leaf Area Index (LAI) were made in one cattle ranch at the Fazenda Nossa Senhora (FNS) (February of 1999 to January of 2005) and also in Rolim de Moura (RDM) (February to March of 1999) in Rondônia state. The predominant grass species is Urochloa brizantha (Hochst. ex A. Rich) R. D. Webster (covering 99 percent of the area in FNS and 76 percent in RDM), with minor patches of Urochloa humidicula. This pasture was regularly grazed. The average grass height was 0.16 m but monthly value varied between 0.09 m after intensive grazing in the dry season to 0.32 m in a wet season without grazing. The LAI, total biomass, dead plant material, live above-ground plant material and SLA average 2,5 m² m-2, 2202 kg ha-1, 2916 kg ha-1 and 19 m² kg-1 respectively. The monthly average above-ground biomass showed little seasonal variation, but annual averages ranged from 4224 kg ha-1 in 2002 to 6667 kg ha-1 in 2003. Live biomass was significantly higher during the wet season than during the dry season (3229 versus 2529 kg ha-1) whereas dead biomass was higher during the dry season than during the wet season (2542 versus 1894 kg ha-1). The groundwater levels changes from -3.1 m to -6.5 m during the wet and dry seasons, respectively. The annual average of SLA was 16.3 m² kg-1 in 1999 and 20.4 m² kg-1 in 2001. And for LAI was 1.5 in 2000 to 2.8 in 2003. The Albedo changes from 0.18 down to 0.16 at higher values of LAI.