Evaluation of environmental degradation on Biomes in Brazilian Northeastern

Authors

  • Bárbara Alves Batista Universidade Federal de Alagoas
  • Washington Luiz Félix Correia Filho Universidade Federal do Rio Grande
  • Carla Taciane Brasil dos Santos Universidade Federal de Alagoas
  • José Francisco Oliveira Júnior Universidade Federal de Alagoas
  • Dimas de Barros Santiago Universidade Federal de Campina Grande

DOI:

https://doi.org/10.29150/2237-2202.2021.251981

Keywords:

El Niño-Oscilação Sul, Índice de Aridez, Caatinga, Nordeste do Brasil

Abstract

In recent years, due to irregular rainfall, several regions across the globe have suffered from some environmental degradation. Depending on the degree of intensity, they can lead to a series of socioeconomic problems, both regional and national. One of the most emblematic types of degradation today is the desertification development process, resulting in a combination of anthropic, climatic, and/or environmental factors. In an attempt to understand the behavior of these impacts, this work evaluated the degradation process based on the Aridity Index (AI) on biomes located in the Brazilian Northeast (Caatinga, Atlantic Forest, Amazon, and Cerrado). The AI consists of the relationship between evapotranspiration (in this case, the Thornthwaite estimation method) and precipitation. The data used correspond to the product Climatologies at high resolution for the earth's land surface areas (CHELSA), which have a spatial resolution of 1km x 1km and temporal resolution on a monthly scale, from 1979 to 2013. In addition, it was found that the AI behavior during years of the El Niño-Southern Oscillation (ENSO) warm phase, the El Niños. The identification of El Niño episodes was based on the Oceanic Niño Index (ONI) climate proxy, characterized by the Equatorial Pacific region known as the Niño 3.4 region. The years 1983, 1993, 1998, and 2012 were selected. AI results point out different behaviors between the biomes, mainly over the south of the northeastern Cerrado and the Caatinga, motivated by the strong variability of rainfall in the respective regions. The Caatinga stands out, which exhibited a large part of its area was classified as arid (AI between 0.05 – 0.20) and hyper-arid (AI < 0.05), mainly in 2012. The Amazon and biomes, on the other hand. Atlantic Forest has areas classified as semi-arid (AI < 0.5). El Niño had a reduction in the AI values, motivated by the long periods of drought and irregular rainfall that negatively impacted the semi-arid of the Northeast region.

Author Biographies

Bárbara Alves Batista, Universidade Federal de Alagoas

Acadêmica do curso de Meteorologia na Universidade Federal de Alagoas - UFAL. Atualmente trabalha com Sensoriamento remoto, com destaque em Índices de Vegetação (NDVI), Ilha de calor e Temperatura da Superfície do Solo (LST).

Washington Luiz Félix Correia Filho, Universidade Federal do Rio Grande

Bacharel em Meteorologia pela Universidade Federal de Alagoas (2008), mestre em Meteorologia pela Universidade Federal de Campina Grande (2010) e Doutor em Ciências Climáticas pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (2014). Atualmente é Professor Visitante do Instituto de Matemática de Estatística e Física (IMEF) da Universidade Federal do Rio Grande (FURG). Atua em meteorologia nas áreas de micro, mesoescala e em climatologia no comportamento do vento (variabilidade e regionalização do vento em superfície, ea estimativa do potencial eólico), focos de calor e dev. Além disso, possui experiência em estatística descritiva e de precisão, análise multivariada de dados, modelos de regressão linear e múltipla, modelos lineares generalizados e teoria dos valores extremos, ao qual estes métodos são salvos em variáveis ambientais (dengue e focos de calor, protegem e vento). Possui com padrões de modelos climáticos CMIP5 / AR5, e também na aquisição, manipulação e extração de dados de satélites ambientais, tais como o MODIS Aqua e Terra (dados de ETo, EVI, GPP, LST e NDVI), AVHRR (dados de LST e emissividade) e dos satélites Landsat e Sentinel. Além disso, possui experiência com a aquisição e extração de diversos tipos de extensão de dados (.ASCII, .CSV, .HDF, .HDF5, HE5, .GeoTIFF, .JPEG, .NC, .TIFF, .TXT, e .XLS ), ao qual são manipulados no ambiente R. Atualmente desenvolvi pesquisas que avaliam a ocorrência dos focos de calor sobre o Cerrado Brasileiro relacionadas como alterações do Uso e Ocupação do Solo e de sua interação com as variáveis ambientais / climáticas, e socioeconômicas.

Carla Taciane Brasil dos Santos, Universidade Federal de Alagoas

Graduada em Meteorologia pela Universidade Federal de Alagoas - UFAL. Atualmente trabalha com Sensoriamento remoto, com destaque em Focos de Calor, Secas e Índices de Vegetação.

José Francisco Oliveira Júnior, Universidade Federal de Alagoas


Possui graduação em Meteorologia pela Universidade Federal de Alagoas (1998), Mestrado em Meteorologia pela Universidade Federal de Alagoas (2001), Doutorado em Ciências Atmosféricas, Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio de Janeiro - COPPE (2008) e Pós-Doutorado na Engenharia Mecânica - COPPE / UFRJ (2011). Bolsista de Desenvolvimento Tecnológico Industrial nas categorias DTI / 7B e 7A (CNPq-MCT) na Comissão Nacional de Energia Nuclear - CNEN, nas Áreas de Segurança Radiológica em Instalações Minero-Industriais e em Depósitos de Rejeitos Radioativos, no período de 2005 a 2010. Participação como Pesquisador Associado nas Universidades da UBU (Universidade de Burgos - Espanha) e na PKNU (Universidade Nacional de Purkyong - Coréia do Sul). Membro da European Geophysical Society - COSIS.net. Atualmente, Professor Associado II do Instituto de Ciências Atmosféricas (ICAT) da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) e líder do Laboratório de Meio Ambiente e Meteorologia Aplicada (LAMMA). Ex-Professor do Instituto de Floresta (IF) - Departamento de Ciências Ambientais (DCA) da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ) no período de 2011-2017. Professor dos Cursos de Pós-Graduação em Engenharia de Biossistemas da Universidade Federal Fluminense (PGEB) - UFF e da Pós-Graduação em Meteorologia (PPGMET) - UFAL. Atualmente, participo do Grupo de Geotecnologia Aplicada em Agricultura e Floresta (GAAF) como pesquisador convidado da Universidade do Estado do Mato Grosso (UNEMAT). Editor Associado da Revista de Ciências Agro-Ambientais (http://periodicos.unemat.br/index.php/rcaa/index) da UNEMAT. Editor-Chefe do Journal of Atmospheric Science Research (http://ojs.bilpublishing.com/index.php/jasr/). Coordenador de Extensão do ICAT / UFAL (2018 -). Tem experiência em Meteorologia Ambiental, Meteorologia de Montanha, Meteorologia Urbana, Climatologia, Meteorologia de Incêndio e Meteorologia e Saúde. Participa do NIDER - Núcleo Interinstitucional e Desenvolvimento de Estudos Regionais (FEAC, ICAT e IFAL - Benedito Bentes) comunicados ao Semiárido Alagoano.

Dimas de Barros Santiago, Universidade Federal de Campina Grande

Doutorando em Meteorologia pela Universidade Federal de Campina Grande - UFCG. Mestre em Meteorologia, Universidade Federal de Alagoas - UFAL, ano de 2017. Graduado em Meteorologia, Universidade Federal de Alagoas - UFAL, ano de 2015. Experiência na área de Geociências, com ênfase em Meteorologia (Sensoriamento Remoto da Atmosfera) e Agrometeorologia. Atualmente trabalha com modelagem agrícola, com ênfase em produtividade agrícola. Trabalhou com Ilhas de Calor Urbana, Conforto Térmico e Índices de Vegetação.

References

Almeida, H. A., Aguiar, D. B., Silva, J. N., Damasceno, J. 2014. Indicadores hídricos do núcleo de desertificação da Microrregião do Seridó Ocidental da Paraíba. Revista Brasileira de Geografia Física, 7 (5), 1-10.

Almeida, C. T., Oliveira-Júnior, J. F., Delgado, R. C., Cubo, P., Ramos, M. C. 2017. Spatiotemporal rainfall and temperature trends throughout the Brazilian Legal Amazon, 1973-2013. International Journal of Climatology, 37, 2013-2026.

Barros Santiago, D., Correia Filho, W. L. F., de Oliveira-Júnior, J. F., da Silva Junior, C. A. 2019. Mathematical modeling and use of orbital products in the environmental degradation of the Araripe Forest in the Brazilian Northeast. Modeling Earth Systems and Environment, 5(4), 1429-1441.

Correia Filho, W. L. F., dos Santos, T. V., Diogo, A. M., Amorim, R. F. C. 2018. Diagnóstico da Precipitação e EVI em Dois Eventos de Seca no Nordeste do Brasil. Revista do Departamento de Geografia, 35, 102-112.

Correia Filho, W. L. F., Oliveira Júnior, J. F., Santiago, D. B., Terassi, P. M. B., Teodoro, P. E., Gois, G., Blanco, C. J. C., Souza, P. H. A., Costa, M., Santos, P. J. 2019. Rainfall variability in the Brazilian northeast biomes and their interactions with meteorological systems and ENSO via CHELSA product. Big Earth Data, 3, 315-337.

Correia Filho, W. L. F., Oliveira‐Júnior, J. F., da Silva Junior, C. A., Santiago, D. B. 2021. Influence of the El Niño–Southern Oscillation and the sypnotic systems on the rainfall variability over the Brazilian Cerrado via Climate Hazard Group InfraRed Precipitation with Station data. International Journal of Climatology.

CPC / NOAA – Climate Prediction Center / National Oceanographic and Atmospheric Administration. Cold & Warm Episodes by Season. Disponível em:<https://origin.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ONI_v5.php>, acessado em 05 de outubro de 2021.

De Araújo, M. L. S., Sano, E. E., Bolfe, É. L., Santos, J. R. N., dos Santos, J. S., Silva, F. B. 2019. Spatiotemporal dynamics of soybean crop in the Matopiba region, Brazil (1990–2015). Land use policy, 80, 57-67.

Huang, B., Banzon, V. F., Freeman, E., Lawrimore, J., Liu, W., Peterson, T. C., Smith, T. M., Thorne, P. W., Woodruff, S. D., Zhang, H. M. 2015. Extended reconstructed sea surface temperature version 4 (ERSST v4). Part I: Upgrades and intercomparisons. Journal of climate, 28(3), 911-930.

IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change. 2012. Managing the Risks of Extreme Events and Disasters to Advance Climate Change Adaptation. A Special Report of Working Groups I and II of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Field CB et al. Cambridge University Press, Cambridge, UK, and New York, NY, USA, 582 pp.

Jensen, J. R., Epiphanio, J. C. N. 2009. Sensoriamento remoto do ambiente: uma perspectiva em recursos terrestres, 598p. São José dos Campos: Parêntese Editora.

Karger, D. N., Conrad, O., Böhner, J., Kawohl, T., Kreft, H., Soria-Auza, R. W., Zimmermann, N.E., Linder, H. P., Kessler, M. 2017. Climatologies at high resolution for the earth’s land surface areas. Scientific data, 4, 170122.

Kayano, M. T., Moura, A. D. 1986. O El-Niño de 1982-83 e a precipitação sobre a América do Sul. Revista Brasileira de Geofísica, 4 (1-2): 201 - 214.

Kouadio, Y. K., Servain, J., Machado, L. A., Lentini, C. A. 2012. Heavy rainfall episodes in the eastern northeast brazil linked to large-scale ocean-atmosphere conditions in the tropical atlantic. Advances in Meteorology, 1-16.

Kousky, V. E. (1979). Frontal influences on northeast Brazil. Monthly Weather Review, 107(9), 1140-1153.

Lyra, G. B., Oliveira‐Júnior, J. F., Zeri, M. 2014. Cluster analysis applied to the spatial and temporal variability of monthly rainfall in Alagoas state, Northeast of Brazil. International Journal of Climatology, 34(13), 3546-3558.

Marengo, J. A., Bernasconi, M. 2015. Regional differences in aridity/drought conditions over Northeast Brazil: present state and future projections. Climatic Change, v. 129, n. 1–2, p. 103– 115.

Marengo, J. A., Torres, R. R., Alves, L. M. 2017a. Drought in Northeast Brazil—past, present, and future. Theoretical and Applied Climatology, v. 129, n. 3, p. 1189-1200.

Marengo, J. A., Alves, L. M., Alvala, R., Cunha, A. P., Brito, S., Moraes, O. L. 2017b. Climatic characteristics of the 2010-2016 drought in the semiarid Northeast Brazil region. Anais da Academia Brasileira de Ciências, 90, 1973-1985.

Marques da Silva, R., Santos, C. A., de Araújo Maranhão, K. U., Medeiros Silva, A., & Porto de Lima, V. R. 2018. Geospatial assessment of eco-environmental changes in desertification area of the Brazilian semi-arid region. Earth Sciences Research Journal, 22(3), 175-186.

Martins, M. B., Oliveira, T. G. 2011. Amazônia Maranhense: diversidade e conservação. Belém: Museu Paraense Emílio Goeldi. 329 p.

Ministério do Meio Ambiente – MMA. 2021. Portfolio Biomas Brasileiros. Disponível em: https://antigo.mma.gov.br/biomas.html. Acessado em 05 outubro de 2021.

Nastos, P. T., Politi, N., Kapsomenakis, J. 2013. Spatial and temporal variability of the Aridity Index in Greece. Atmospheric Research, 119, 140-152.

Novo. E. M. L. M. 2008. Sensoriamento remoto: princípios e aplicações. São Paulo: Editora Blucher, 387p.

ONU - Organização das Nações Unidas. 1992. Agenda 21 - Capítulo 12: Manejo de Ecossistemas Frágeis: A Luta contra a Desertificação e a Seca. In: CNUMAD: Conferência das Nações Unidas sobre o Meio-Ambiente e Desenvolvimento. Rio de Janeiro.

Oliveira-Júnior, J. F., Correia Filho, W. L. F., de Barros Santiago, D., de Gois, G., da Silva Costa, M., da Silva Junior, C. A., Teodoro, P. E., Freire, F. M. 2021. Rainfall in Brazilian Northeast via in situ data and CHELSA product: mapping, trends, and socio-environmental implications. Environmental Monitoring and Assessment, 193 (5), 1-19.

Reboita, M. S., Gan, M. A., Rocha, R. P. D., Ambrizzi, T. 2010. Regimes de precipitação na América do Sul: uma revisão bibliográfica. Revista Brasileira de Meteorologia, 25, 185-204.

Santos, S. M. dos, Leal, B. G., Taura, T. A. 2016. Determinação da suscetibilidade climática à desertificação para os municípios baianos de Juazeiro, Casa Nova, Sobradinho e Curaçá. Okara: Geografia em Debate, 10 (1), 171-184.

Santos, C. T. B., Correia Filho, W. L. F., Batista, B. A., Oliveira Junior, J. F., Santiago, D. B. 2020. Estimativa da Evapotranspiração Potencial para o Cerrado Nordestino Brasileiro. 1ed. Campina Grande-PB: EDUFCG, 1, 349-356.

Thornthwaite, C. W. 1948. An approach toward a rational classification of climate. Geographical review, 38(1), 55-94.

Wang, X., Yang, Y., Dong, Z., Zhang, C. 2009. Responses of dune activity and desertification in China to global warming in the twenty-first century. Global and Planetary change, 67, 167-185.

WWF - World Wide Fund for Nature. Amazônia. Disponível em . Acessado em 17 set. 2019.

Downloads

Published

2022-01-03

How to Cite

Batista, B. A., Correia Filho, W. L. F., Santos, C. T. B. dos, Oliveira Júnior, J. F., & Santiago, D. de B. (2022). Evaluation of environmental degradation on Biomes in Brazilian Northeastern. Journal of Hyperspectral Remote Sensing, 11(6), 310–316. https://doi.org/10.29150/2237-2202.2021.251981

Issue

Vol. 11 No. 6 (2021): Journal of Hyperspectral Remote Sensing

Section

Hyperspectral remote sensing and Atmosphere

License

Copyright (c) 2022 Journal of Hyperspectral Remote Sensing

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Material protegido por direitos autorais e plágio. No caso de material com direitos autorais a ser reproduzido no manuscrito, a atribuição integral deve ser informada no texto; um documento comprobatório de autorização deve ser enviado para a Comissão Editorial como documento suplementar. É da responsabilidade dos autores, não da RBGF ou dos editores ou revisores, informar, no artigo, a autoria de textos, dados, figuras, imagens e/ou mapas publicados anteriormente em outro lugar. Se existir alguma suspeita sobre a originalidade do material, a Comissão Editorial pode verificar o manuscrito por plágio. Nos casos em que o plágio for confirmado, o manuscrito será devolvido sem revisão adicional e sem a possibilidade de re-submissão. Auto-plágio (ou seja, o uso de frases idênticas de documentos publicados anteriormente pelo mesmo autor) também não é aceitável.