Análise da Eficiência de Índices Espectrais no Domínio Fitogeográfico Caatinga, no Nordeste Brasileiro
DOI:
https://doi.org/10.26848/rbgf.v18.4.p3065-3085Keywords:
Remote Sensing; Wildfires; Forest fire; Semi-arid; Fire.Abstract
Low precipitation favors the spread of wildfires, intensifying during long periods of drought. Remote Sensing is crucial for monitoring wildfires and forest fires through spectral indices. This study aimed to determine and validate the Normalized Burn Ratio (NBR) in the Caatinga phytogeographic domain, in Floresta, Pernambuco. Four years (2019-2022) were evaluated, considering the dry, rainy, and transition periods. Satellite images from the Harmonized Sentinel-2 MSI: MultiSpectral Instrument, Level-2A were used. Image processing was carried out in Google Earth Engine (GEE) and Google Colaboratory (Colab). Fire severity was assessed using the NBR before and after fires. The Soil-Adjusted Vegetation Index (SAVI) was used as complementary information to the NBR to assist in understanding vegetation recovery processes. Analysis of Variance (ANOVA) was applied to the SAVI and NBR indices with a significance level of 5%, followed by Tukey's test to verify differences between indices over the years. The NBR ranged from -0.1067 to 0.3017, with lower or negative indices during the dry period and higher during the rainy period. The SAVI followed the same pattern, ranging from 0.1207 to 0.4990. A statistically significant difference was observed for 2022, both for SAVI and NBR. Climatic variables such as high temperatures and low precipitation influenced the indices obtained, which varied over the months. Furthermore, anthropogenic actions contribute to the occurrence of fires and environmental changes, which are detected and expressed by the indices.
Downloads
References
ALTHOFF, T. D.; MENEZES, R. S. C.; CAR-VALHO, A. L.; PINTO, A. S.; SANTIAGO, G. A. C. F.; OMETTO, J. P. H. B.; RANDOW, C. V.; SAMPAIO, E. V. D. S. B. Climate change impacts on the sustainability of the firewood harvest and vegetation and soil car-bon stocks in a tropical dry forest in Santa Teresinha Municipality, Northeast Brazil. Fo-rest Ecology and Management, v. 360, p.367-375, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2015.10.001
BRANDOLINI, F.; DOMINGO-RIBAS, G.; ZERBONI, A.; TURNER, S. A Google Earth Engine-enabled Python approach for the identi-fication of anthropogenic palaeolandscape fea-tures. Open Research Europe, v. 1, p. 22, 2021. DOI: http://dx.doi.org/10.12688/openreseurope.13135.2.
BRAZ, A. M.; ÁGUAS, T. A.; GARCIA, P. H. M. Análise de índices de vegetação NDVI e SAVI e índice de área foliar (IAF) para a com-paração da cobertura vegetal na bacia hidrográ-fica do Córrego Ribeirãozinho, município de Selvíria–MS. Revista Percurso, v. 7, n.2, p. 5-22, 2015. DOI: 10.4025/revpercurso.v7i2.28758
BRITO, P. V. S.; MORAIS, Y. C. B.; FER-REIRA, H. S.; SILVA, J. F.; GALVÍNCIO, J. D. Análise comparativa da umidade da vegeta-ção de áreas de caatinga preservada, agricultu-ra irrigada e sequeiro. Journal of Environ-mental Analysis and Progress, v. 2, n. 3, p. 493-498, 2017. DOI: https://doi.org/10.24221/jeap.2.4.2017.1481.493- 498
CAETANO, R.; SILVA, T. B.; CASTRO, D. R.; BENFICA, N. S. Uso de índices espectrais na caracterização da cobertura vegetal em regi-ão de Caatinga do Semiárido Baiano. Revista de Geociências do Nordeste, v. 8, n. 2, p. 28-43, 2022. DOI: http://dx.doi.org/10.21680/2447-3359.2022v8n2id26864.
CARBALLO, F. M.; MONTERO, L. B.; ME-RO, P.C.; MONTOYA, A.V.; BERREZUETA, E. Forest fire assessment using remote sensing to support the development of an action plan proposal in Ecuador. Remote Sensing, v.14, n.8, 2022. DOI: https://doi.org/10.3390/rs14081783
CLIMATE HAZARDS CENTER. CHIRPS: Rainfall Estimates from Rain Gauge and Satel-lite Observations. University of California, Santa Barbara, 2024. Disponível em: < https://www.chc.ucsb.edu/data/chirps> Acesso: 28 Jan. 2024.
COLAB – Google Colaboratory. Disponível em: <https://colab.research.google.com/> Acesso em: 20 Mai. 2023.
EUGENIO, F. C.; SANTOS, A. R. Incêndios florestais em florestas plantadas [livro eletrônico]: uma análise temporal, espa-cial e causal de suas ocorrências. Alegre, ES: Caufes, 2021.
FANTINI, M.; GRILLI, M. Incêndio descon-trolado atinge zona rural de Floresta, no sertão de Pernambuco. GLOBO RURAL, 7 de No-vembro de 2019. Disponível em:<https://globorural.globo.com/Noticias/Sustentabilida-de/noticia/2019/11/incendiodescontrolado-atinge-zona-rural-de-floresta-no-sertao-de-pernambuco.html> Acesso em: 20 Set. 2023.
FONSECA, L. M. G. Processamento digital de imagens. Instituto Nacional de Pesquisas Espa-ciais (INPE). São José dos Campos, p. 105, 2000.
GEE - Google Earth Engine. A planetary-scale platform for Earth science data & analysis. Disponível em: <https://earthengine.google.com/> Acesso em: 18 Abr. 2023.
GEE - Google Earth Engine. A planetary-scale platform for Earth science data & analysis. Disponível em: <https://earthengine.google.com/> Acesso em: 12 Jan. 2024.
GFW - Global Forest Watch. Monitoramento de Florestas Projetado para a Ação. 2021. Dis-ponível em: <https://www.globalforestwatch.org/topics/fires/> Acesso em: 14 Out. 2021.
GONÇALVES, D. M.; DIAS, D. P. Eficiência de cinco índices de perigo de incêndios para o município de Jataí - GO. Scientia Forestalis, v. 48, n. 127, p. 3362, 2020. DOI: https://doi.org/10.18671/scifor.v48n127.24
HENRIQUES, I. G. N.; SOUTO, J. S.; SOU-TO, P. C.; SANTOS, W. S.; HENRIQUES, I. G. N.; LIMA, T. S. Acúmulo, deposição e decomposição de serrapilheira sob dinâmica vegetacional da Caatinga em Unidade de Con-servação. Revista Verde de Agroecologia e Desenvolvimento Sustentável, v. 11, n.1, p.84-89, 2016. DOI: https://doi.org/10.18378/rvads.v11i1.4523
HUETE, A. R. A soil-adjusted vegetation in-dex. Remote Sensing of Environment, Elsevier Science Publishing Co. New York, v. 25, n.3, p. 295-309, 1988.
HUIJNEN, V., WOOSTER, M. J., KAISER, J. W., GAVEAU, D. L. A., FLEMMING, J., PARRINGTON, M., INESS, A.; MURDI-YARSO, D.; MAIN, B.; VAN WEELE, M. Fire carbon emissions over maritime southeast Asia in 2015 largest since 1997. Scientific reports, v. 6, n. 1, p. 26886, 2016. DOI: https://doi.org/10.1038/srep26886
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Cidades e Estados. Rio de Janeiro: IBGE, 2020. Disponível em: <https://www.ibge.gov.br/cidades-eestados/rn/> Acesso em: 11 Ago. 2022.
INPE – Instituto Nacional de Pesquisas Espa-ciais. Portal do Monitoramento de Queimadas e Incêndios Florestais, 2022. Disponível em: <http://www.inpe.br/queimadas> Acesso em: 14 Out. 2022.
INPE – Instituto Nacional de Pesquisas Espa-ciais. Portal do Monitoramento de Queimadas e Incêndios Florestais, 2023. Disponível em: < http://terrabrasilis.dpi.inpe.br/queimadas/situacaoatual/estatisticas/estatisticas_estados/> Acesso em: 14 Nov. 2023
JARDIM, A. M. R. F.; ARAÚJO, G. N.; SIL-VA, M. V.; SANTOS, A.; SILVA, J. L. B.; PANDORFI, H.; OLIVEIRA, J. F.; TEIXEI-RA, A. H. C.; TEODORO, P. E.; LIMA, J. L. M. P.; SILVA, C. A.; SOUZA, L. S. B.; SIL-VA, E. A.; SILVA, T. G. F. Using Remote Sen-sing to Quantify the Joint Effects of Climate and Land Use/Land Cover Changes on the Caatinga Biome of Northeast Brazilian. Remo-te Sensing, v.14, n.8, 2022. DOI: https://doi.org/10.3390/rs14081911
LAZZARINI, G. M. J.; FERREIRA, L. C. C.; FELICÍSSIMO, M. F. G.; OLIVEIRA, L. N.; ALVES, M. V. G. Análise da detecção e ocor-rência de queimadas em áreas urbanizadas e entorno. Revista Ciência e Natura, Santa Maria v.38, n.3, 2016. DOI: 10.5902/2179460X21536
LIU, W.; GUAN, H.; HESP, P. A.; BATE-LAAN, O. Remote sensing delineation of wildfire spatial extents and post-fire recovery along a semi-arid climate gradient. Ecological Informatics, v. 78, p. 102304, 2023. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoinf.2023.102304.
LIU, X.; HAO, Y.; ZHOU, Z.; HUA, L.; CAO, W.; ZHANG, R.; YU, T. Inversion of soil moisture and its feedback on ecological restoration in arid and semi-arid areas of nor-thwest China. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 46, 2023. DOI: https://doi.org/10.36783/18069657rbcs20220113
MARINHO, A. A. R.; GOIS, G.; OLIVEIRA, J. F.; CORREIA, W. L. F.; SANTIAGO, D. B.; SILVA, C. A.; TEODORO, P. E.; SOUZA, A.; SILVA, G. F. C.; FREITAS, W. K. Temporal record and spatial distribution of fire foci in State of Minas Gerais, Brazil. Journal Of Environmental Management, v. 280, p. 111707, 2021. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.111707.
MARQUES, R. J.; COSTA, W. F. R. Detecção das Ocorrências de Focos de Queimadas e Produção de Mapas de Calor em Timon, Ma: Detection of burnt focuses and heat map pro-duction in Timon, MA. Revista Geonorte, v. 11, n.37, p. 210-228, 2020. DOI: https://doi.org/10.21170/geonorte.2020.V.11.N.37.210.228
MELO, M. V. N.; OLIVEIRA, M. E. G.; AL-MEIDA, G. L. P.; GOMES, N. F.; MORA-LES, K. R. M.; SANTANA, T. C.; SILVA, M. V. Spatiotemporal characterization of land cover and degradation in the agreste region of Pernambuco, Brazil, using cloud geoprocessing on Google Earth Engine. Remote Sensing Applications: Society and Environment, v. 26, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rsase.2022.100756.
MINAKI, C.; MONTANHER, O. C. Variáveis climáticas e os registros de incêndios em Ma-ringá-Pr. Revista Brasileira de Climatolo-gia, v. 27, 2020. DOI: https://dx.doi.org/10.5380/abclima.v27i0.74403.
PEREIRA, J. A. V.; SILVA, J. B. Detection of heat spots in the state of Paraiba: A study about the burnings/Detecção de Focos de Calor no estado da Paraiba: um estudo as queima-das/Deteccion de focos de calor en el estado de Paraiba: Un estudio sobre las quemadas. Re-vista Geográfica Acadêmica, v. 10, n. 1, p. 5-17, 2016.
PEREIRA, J. A. V.; SOUZA, Y. G.; CORREI-RA, I. M. G.; SOUZA, B. I. Uso e cobertura do solo e comparação entre os índices de vege-tação SAVI e NDWI na área de proteção ambi-ental das Onças, Paraíba, Brasil. Revista de Geografia, v. 37, n. 2, 2020.
PIAO, Y.; LEE, D.; PARK, S.; KIM, H. G.; JIN, Y. Forest fire susceptibility assessment using google earth engine in Gangwon-do, Republic of Korea. Geomatics, Natural Ha-zards and Risk, v. 13, n.1, p. 432-450, 2022. DOI: https://doi.org/10.1080/19475705.2022.2030808.
PINHEIRO, E. A. R.; LIER, Q. J. V.; BE-ZERRA, A. H. F. Hydrology of a Water‐ Limi-ted Forest under Climate Change Scenarios: the case of the caatinga biome, brazil. Forests, v. 8, n. 3, p. 62, 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.3390/f8030062.
PINTO, D. L.; SPLETOZER, A. G.; BARBO-SA, S. G.; LIMA, G. S.; TORRES, C. M. M. E.; TORRES, F. T. P. Periods of highest occur-rence of forest fires in Brazil. Floresta, v. 51, n. 2, p. 484-491, 2021. DOI: 10.5380/rf.v51 i2. 70286
PIVELLO, V. R.; VIEIRA, I.; CHRISTIANI-NI, A. V.; RIBEIRO, D. B.; MENEZES, L. S.; BERLINCK, C. N.; MELO, F. P. L.; MA-RENGO, J. A.; TORNQUIST, C. G.; TOMAS, W. M.; OVERBECK, G. E. Understanding Brazil’s catastrophic fires: Causes, consequen-ces and policy needed to prevent future trage-dies. Perspectives in Ecology and Conser-vation, v.19, n.3, p. 233-255, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pecon.2021.06.005.
QGIS Development Team, 2023. QGIS Ver-são 3.30.0. Geographic Information System. Open Source Geospatial Foundation Project. Disponível em: < http://qgis.osgeo.org> Aces-so em: 23 Out. 2023.
QGIS Development Team, 2023. QGIS Ver-são 3.30.0. Geographic Information System. Open Source Geospatial Foundation Project. Disponível em: < http://qgis.osgeo.org> Aces-so em: 30 Jan. 2024.
QGIS Development Team, 2023. QGIS Ver-são 3.30.0. Geographic Information System. Open Source Geospatial Foundation Project. Disponível em: < http://qgis.osgeo.org> Aces-so em: 14 Jun. 2024.
RIBEIRO, G. A.; SILVA, J. N.C.; SILVA, J. B. Índice de Vegetação Ajustado ao Solo (SAVI): estado da arte e suas potencialidades. Revista Brasileira de Geografia Física, v. 9, n. 6, p. 2054-2074, 2016.
RIET, M.; VERAVERBEKE, S. How Much of a Pixel Needs to Burn to Be Detected by Satel-lites? A Spectral Modeling Experiment Based on Ecosystem Data from Yellowstone National Park, USA. Remote Sensing, v.14, n.9, 2022. DOI: https://doi.org/10.3390/rs14092075.
SANTOS, J. E. B.; MONTEIRO, K. A.; NASCIMENTO, M. C. Avaliação de desempe-nho dos Índices de NDVI, SAVI e EVI na Aná-lise da Cobertura de Uso do Solo em um setor do Município de Jequiá da Praia, Alagoas: Performance Evaluation Of NDVI, SAVI and EVI Indexes In The Analysis Of Land Use Coverage In A Sector Of The Municipality Of Jequiá da Praia, Alagoas. Revista Geonordes-te, v. 33, n.1, p. 208-226, 2022.
SANTOS, J. M.; PESSOA, M. M. D. L.; FERREIRA, R. L. C.; SILVA, E. A. Land-use and coverage in the structure of the landscape in a tropical dry forest in northeast Brazil. Journal of Environmental Analysis and Pro-gress, v. 5, n.1, p. 88-97, 2022. DOI: https://doi.org/10.24221/jeap.5.1.2020.2675.088-097.
SAUSEN, T. M.; LACRUZ, M. S. P. Senso-riamento Remoto para desastres. São Pau-lo: Oficina de Textos, 2015
SILVA, A. B. N.; BELTRÃO, N. E. S. Meto-dologias de sensoriamento remoto para análise de queimadas com base em índices espectrais e diagnóstico de severidade. Ciência Geográ-fica, Bauru - SP. Vol. XXV, 2021.
SILVA, C. V. S.; SILVA, J. L. B.; MOURA, G. B. A.; LOPES, P. M. O.; NASCIMENTO, C. R.; SILVA, L. C. Monitoramento da cobertura vegetal por sensoriamento remoto no semiárido brasileiro através de índices de vegetação. Na-tiva, v. 7, n. 6, p. 708, 2019. DOI: http://dx.doi.org/10.31413/nativa.v7i6.7646.
SILVA, E. A.; FERREIRA, R. L. C.; SILVA, J. A. A.; SÁ, I. B.; ARAÚJO, S. Dinâmica do uso e cobertura da terra do município de Flo-resta, PE. Floresta, Curitiba, v. 43, n. 4, p. 611 - 620, 2013.
SILVA, E. A. Mapeamento do uso e cobertu-ra vegetal do Município de FlorestaPE. Dis-sertação apresentada ao Programa de Pós Gra-duação em Ciências Florestais da Universidade Federal Rural de Pernambuco. Recife, p. 56, 2011.
SILVA, J. A.; PACHECO, A. P. Avaliação de incêndio em ambiente de Caatinga a partir de imagens Landsat-8, índice de vegetação real-çado e análise por componentes principais. Ciência Florestal, v. 31, n.1, p. 417-439, 2021. DOI: https://doi.org/10.5902/1980509843818.
TEOBALDO, D.; BAPTISTA, G. M. M. Quantificação da severidade das queimadas e da perda de sequestro florestal de carbono em unidades de conservação do Distrito Federal. Revista Brasileira de Geografia Física v. 9, n. 1 p. 250-264, 2016.
VIDAL-RIVEROS, C.; SOUZA-ALONSO, P.; BRAVO, S.; LAINO, R.; BIENG, M. A. N. A review of wildfires effects across the Gran Chaco region. Forest Ecology And Manage-ment, v. 549, p. 121432, 2023. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.foreco.2023.121432.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Sara Nogueira, Sthéfany Alves, Christhian Cunha, Emanuel Silva , Duberli Gonzales, Marco Diodato, Rinaldo Ferreira
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Authors who publish with Revista Brasileira de Geografia Física agree to the following terms:
Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) license that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
Authors are permitted to make their work available online before or during the editorial process, on academic social networks, digital repositories, or preprint servers. After publication in Revista Brasileira de Geografia Física, authors are expected to update the preprint or postprint versions on the platforms where they were originally made available, providing a link to the final published version and any other relevant information, with proper recognition of authorship and the initial publication in this journal.
You are free to:
Share — copy and redistribute the material in any medium or format for any purpose, even commercially.
Adapt — remix, transform, and build upon the material for any purpose, even commercially.
The licensor cannot revoke these freedoms as long as you follow the license terms.
Under the following terms:
Attribution — You must give appropriate credit , provide a link to the license, and indicate if changes were made . You may do so in any reasonable manner, but not in any way that suggests the licensor endorses you or your use.
No additional restrictions — You may not apply legal terms or technological measures that legally restrict others from doing anything the license permits.
