Versão 3.1, 09/Julho/2003
A detecção de queimadas para a América
do Sul é feita nas imagens GOES-12 recebidas a cada três horas
pela DSA/CPTEC, e a cada meia hora quando o satélite efetua as
transmissões. O satélite é geoestacionário,
estando a 29.400 km acima da superfície, na longitude de 75 graus
oeste, e foi lançado pelos EUA em 2002. O algoritmo é baseado
em limites nos canais 1 (0,63um; visível), 2 (3,9um; infra-vermelho
médio) e 4 (11,0 um; infravermelho), dando-se maior importância
ao canal 2 por ser o mais adequado para temperaturas
como a de vegetação queimando, com ~700 K(~427ºC); os
outros dois canais são usados para eliminar detecções
errôneas durante o dia, causadas por reflexão solar em algumas
superfícies, uma vez que o canal 2 responde tanto a emissão
termal como à reflexão solar em su[erfícies terrestres.
Os limiares dos três canais foram obtidos
empiricamente pela análise de milhões de píxeis em
imagens GOES no período de queimadas. "Píxel" é o
menor elemento da imagem (grão). Temperatura no caso, é a
"temperatura de brilho", Tb, indicada pelo imageador do satélite
com valores sempre menores que da temperatura real da superfície
(ver Nota 2 abaixo). O sensor GOES satura no canal 2 com Tb~340 K (67ºC),
mas nos cálculos usa-se 343 K (70ºC) como margem de segurança.
Neste caso, albedo é a porcentagem de luz solar refletida pela superfície
apenas no canal 1 do GOES. Veja também a Nota 3 no final.
Considera-se queimada qualquer píxel com albedo
(refletividade) menor que 3%, com temperatura de brilho no canal 2 maior
que 303 K (30ºC) e no canal 4 maior que 278 K (5ºC), e com a
diferença destas temperaturas maior que 8ºC; estes são
os casos quando quase não há iluminação
solar.
Para albedos entre 3% e 10%, portanto na faixa comum
de iluminação solar, a temperatura no canal 2 tem de ser maior
que 318 K (45ºC) e a no canal 4 maior que 291 K (18ºC); o limite
superior do canal 4 é 308 K (35ºC) para eliminar a combinação
de solos aquecidos e refletivos, que causam falsas detecções,
e a diferença entre o canal 2 e 4 deve ser maior que 12 K (12ºC)
para reforçar ainda mais a seletividade.
Para albedos entre 10% e 21%, de superfícies
muito reflexivas, o canal 2 deve indicar mais do que 323 K (50ºC),
o canal 4 mais do que 291 K (18ºC), e a diferença entre os
dois ser maior que 18 K (18ºC).
Despreza-se os casos de albedos acima de 21%, supostamente
causados por reflexos intensos e diretos em corpos de água, por
solos muito refletivos, e por ruídos nas imagens. Adicionalmente,
se seis dos nove píxeis de uma matriz de três por três
píxeis têm albedo maior que 21%, excetuando-se o central,
desprezam-se todos os píxeis da referida matriz assumindo-se reflexo
excessivo na região.
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Notas.
1) O algoritmo e os limiares utilizados são
conservativos, e assim devem eliminar detecções errôneas,
em particular nas áreas de Cerrado e Caatinga; os focos indicados
representam apenas uma fração dos que realmente estão
ocorrendo.
2) O imageador do satélite mede a "radiância"
termal, em Watts/(metro quadrado por stereoradiano por centímetro).
Através da função de Plank
na faixa de comprimento de onda de atuação do sensor, a radiância
é convertida para "temperatura de brilho", também denominada
"temperatura de radiância" ou "temperatura de corpo negro". Para se
obter a temperatura da superfície observada na Terra, a temperatura
de brilho deve ser compensada pela emissividade e reflectância da superfície
imageada, e pelos efeitos (atenuação, reflexão, etc.)
que a atmosfera causa na radiação ótica medida pelo
satélite. A função de Plank relaciona emissão
de radiação eletromagnética de um "corpo negro" em
função de sua temperatura e do comprimento de onda.
3) Dos três sensores usados na detecção
de queimadas peloCPTEC/INPE, o do satélite GOES é o menos
indicado pelo fato de estar muito mais longe (a 29.400 km) da superfície
que o sensor AVHRR dos satélites NOAA (a 810 km) e que o sensor MODIS
dos satélites TERRA e AQUA (a 700 km). Por esta razão, para
uma mesma queimada, o GOES recebe o sinal cerca de 600 vezes mais fraco, mesmo
considerando o diâmetro maior de seu telescópio (31 cm ao invés
de 20,3 cm no AVHRR).
4) Substitui a Versão 2.0 de 29/agosto/2002, referente ao GOES-8.