INFLUENCE OF TEMPERATURE AND PRECIPITATION ON THE ANNUAL VARIATION OF VEGETATION INDEX IN THE SEMIDECIDUOUS SEASONAL FOREST AREA, IN THE SOUTHWEST OF PARANÁ, BRAZIL

Authors

  • Fabiano André Marion Universidade Estadual do Oeste do Paraná - Campus Fco Beltrão
  • Juliano Andres Universidade Estadual do Oeste do Paraná
  • Elvis Rabuske Hendges Universidade Estadual do Oeste do Paraná
  • Karine Belon Secretaria Estadual de Educação do Estado do Paraná (SEED/PR) https://orcid.org/0009-0005-9198-9356

Keywords:

NDVI - normalized difference vegetation index, RENDVI - red edge normalized difference vegetation index, EVI - enhanced vegetation index, Sensoriamento remoto, Satélite RapidEye

Abstract

Vegetation indices (VIs) are designed to enhance the vegetation signal and minimize variations in solar irradiance and the effects of the plant canopy substrate. The time series of vegetation cover images present different frequency components, such as seasonal variations and long and short-term fluctuations, influenced mainly by climatic factors such as temperature and precipitation. Thus, the work aims to evaluate the influence of temperature and precipitation on the annual variation of NDVI (normalized difference vegetation index), RENDVI (red edge normalized difference vegetation index) and EVI (enhanced vegetation index), in an area of semideciduous seasonal forest, which covers part of the municipalities of Marmeleiro and Renascença, in the southwest of the State of Paraná. Seven images from the RapidEye satellite (level 3A) available for the year 2018 without cloud cover were used. Seasonal variation demonstrated that the highest values of vegetation IVs were found in summer, since temperature and precipitation contribute to raising them in the study area, with the response to temperature being faster than to precipitation. The EVI showed a better correlation with the minimum average temperature and the average temperature, because it is more influenced by the leaf area index (LAI), which is controlled by the seasons. On the other hand, NDVI and RENDVI are more influenced by precipitation and showed a greater correlation with accumulated precipitation between 30 and 60 days prior to imaging.

Author Biographies

Fabiano André Marion, Universidade Estadual do Oeste do Paraná - Campus Fco Beltrão

Geógrafo, Prof. Me. Curso de Geografia/Unioeste/FB

Juliano Andres, Universidade Estadual do Oeste do Paraná

Graduado em Geografia (2003) e mestre em Geomática (2006) pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), doutor em Geografia (2015) pela Universidade Federal do Paraná (UFPR). Atualmente é professor associado da Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE), Campus de Francisco Beltrão, onde coordena o Laboratório de Geoprocessamento.

Elvis Rabuske Hendges, Universidade Estadual do Oeste do Paraná

Graduado em Geografia, mestre em Geomática e Doutor em Engenharia Florestal pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Atualmente é professor associado da Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE), Campus de Francisco Beltrão.

Karine Belon, Secretaria Estadual de Educação do Estado do Paraná (SEED/PR)

Graduada em Engenharia Civil e Licenciada em Física. Atualmente é Professora do Magistério Público da Secretaria Estadual de Educação do Estado do Paraná (SEED/PR)

References

ALVARES, C. A.; STAPE, J. L.; SENTELHAS, P. C.; MORAES, G.; LEONARDO, J.; SPAROVEK, G. Köppen's climate classification map for Brazil. Meteorologische Zeitschrift, v. 22, n. 6, p. 711-728, 2013.

AYANLADE, A. Remote Sensing vegetation dynamics analytical methods: a review of vegetation indices techniques. Geoinformatica Polonica, v. 16, p. 11-17, 2017.

BARET, F.; GUYOT, G.; MAJOR, D. J. TSAVI: a vegetation index which minimizes soil brightness effects on LAI and APAR estimation. In: CANADIAN SYMPOSIUM ON REMOTE SENSING GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING SYMPOSIUM 12th, 1989, Vancouver, Canada. Conference... Vancouver: IEEE, 1989. p. 1355-1358.

BECERRA, J. A. B.; SHIMABUKURO, Y. E.; ALVALÁ, R. C. dos S. Relação do padrão sazonal da vegetação com a precipitação na região de Cerrado da Amazônia Legal, usando índices espectrais de vegetação. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 24, n. 2, p. 125-134, 2009.

BREA, M.; ZUCOL, A. F. The Paraná-Paraguay basin: geology and paleoenvironments. In: ALBERT, J. S.; REIS, R. (Ed.). Historical biogeography of Neotropical freshwater fishes. University of California Press, 2011. p. 69-88.

BREUNIG, F. M.; GALVÃO, L. S.; DOS SANTOS, J. R.; GITELSON, A. A.; MOURA, Y. M.; TELES, T. S.; GAIDA, W. Spectral anisotropy of subtropical deciduous forest using MISR and MODIS data acquired under large seasonal variation in solar zenith angle. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, v. 35, p. 294-304, 2015.

CALDANA, N. F. da S.; MARTELÓCIO, A. C.; RUDKE, A. P.; NITSCHE, P. R.; CARAMORI, P. H. Frequência, intensidade e variabilidade pluviométrica na Mesorregião Sudoeste Paranaense. Revista Brasileira de Climatologia, n. 15, v. 25, p. 161-181, 2019.

CORDEIRO, A. P. A.; BERLATO, M. A.; FONTANA, D. C.; MELO, R. W. D.; SHIMABUKURO, Y. E.; FIOR, C. S. Regiões homogêneas de vegetação utilizando a variabilidade do NDVI. Ciência Florestal, v. 27, n. 3, p. 883-896, 2017.

COSTA, L. C. B. da; GUASSELLI, L. A. Dinâmica sazonal de remanescentes da Mata Atlântica, a partir de séries temporais NDVI/MODIS. Geo UERJ, n. 30, p. 214-239, 2017.

DALLA NORA, E. L.; MARTINI, D. Z. Análise da dinâmica sazonal de fitofisionomias do bioma Mata Atlântica com base em índices de vegetação do sensor MODIS/TERRA. Ambiência, v. 6, n. 1, p. 97-108, 2010.

FU, B.; BURGHER, I. Riparian vegetation NDVI dynamics and its relationship with climate, surface water and groundwater. Journal of Arid Environments, v. 113, p. 59-68, 2015.

GAIDA, W.; BREUNIG, F. M.; GALVÃO, L. S.; TELES, T. S.; BALBINOT, R. Variações da reflectância e dos índices de vegetação em função dos parâmetros da modelagem topográfica no Parque Estadual do Turvo, Rio Grande do Sul, Brasil. Investigaciones geográficas, n. 91, p. 105-123, 2016.

GAIDA, W.; BREUNIG, F. M.; GALVÃO, L. S.; PONZONI, F. J. Correção Atmosférica em Sensoriamento Remoto: Uma Revisão. Revista Brasileira de Geografia Física, v. 13, n. 01, p. 229-248, 2020.

GALVÃO, L. S.; BREUNIG, F. M.; SANTOS, J. R.; MOURA, Y. M. View-illumination effects on hyperspectral vegetation indices in the Amazonian tropical forest. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, v. 21, p. 291-300, 2013.

GALVÃO, L. S.; BREUNIG, F. M.; TELES, T. S.; GAIDA, W.; BALBINOT, R. Investigation of terrain illumination effects on vegetation indices and VI-derived phenological metrics in subtropical deciduous forests. GIScience & Remote Sensing, v. 53, n. 3, p. 360-381, 2016.

GITELSON, A. A.; MERZLYAK, M. N.; LICHTENTHALER, H. K. Detection of red edge position and chlorophyll content by reflectance measurements near 700 nm. Journal of Plant Physiology, v. 148, n. 3-4, p. 501-508, 1996.

GRIMM, A. M.; FERRAZ, S. E. T.; GOMES, J. Precipitation anomalies in southern Brazil associated with El Niño and La Niña events. Journal of Climate, v. 11, n. 11, p. 2863-2880, 1998.

HARRIS GEOSPATIAL SOLUTIONS. Fast Line-of-sight Atmospheric Analysis of Hypercubes (FLAASH). 2015. Disponível em: <https://www.l3harrisgeospatial.com/docs/FLAASH.html>. Acesso em: 7 out 2019.

HUETE, A. R.; HUA, G.; QI, J.; CHEHBOUNI, A.; VAN LEEUWEN, W. J. D. Normalization of multidirectional red and NIR reflectances with the SAVI. Remote Sensing of Environment, v. 41, n. 2-3, p. 143-154, 1992.

HUETE, A. R.; DIDAN, K.; MIURA, T.; RODRIGUEZ, E. P.; GAO, X.; FERREIRA, L. G. Overview of the radiometric and biophysical performance of the MODIS vegetation indices. Remote Sensing of Environment, 83, p. 195-213, 2002.

IAPAR - INSTITUTO AGRONÔMICO DO PARANÁ. Dados meteorológicos diários da estação de Francisco Beltrão – código 02643012. Londrina, 2019. Arquivo em Exell.

IBGE - INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Manual técnico da vegetação brasileira. 2 ed. Rio de Janeiro: IBGE, 2012. 274 p.

JACKSON, R. D.; HUETE, A. R. Interpreting Vegetation Indices. Preventive Veterinary Medicine, v. 11, n. 3-4, p. 185-200, 1991.

LIU, Y.; LI, Y.; LI, S.; MOTESHARREI, S. Spatial and temporal patterns of global NDVI trends: correlations with climate and human factors. Remote Sensing, v. 7, n. 10, p. 13233-13250, 2015.

PAN, X.; GAO, Y; WANG, J. Response differences of MODIS-NDVI and MODIS-EVI to climate factors. Journal of Resources and Ecology, v. 9, n. 6, p. 673-680, 2018.

QUESADA, H. B.; REDONDO, G.; VERNASQUI, L. G.; MAGNONI, P. H. J.; ARANTES, E. J. Análise da vegetação ripária em bacia hidrográfica utilizando Índice de Vegetação Normalizada (NDVI) no município de Maringá-PR. Geo UERJ, n. 31, p. 439-455, 2017.

RAPIDEYE AG SATELLITE. Imagery Product Specifications, Version 6.1. Planet: 2016. Disponível em: <https://www.planet.com/products/satellite-imagery/files/160625-RapidEye%20Image-Product-Specifications.pdf>. Acesso em: 20 set 2019.

ROSA, P. A.; BREUNIG, F. M.; BALBINOT, R.; GALVÃO, L. S. Dinâmica da floresta do Parque Estadual do Turvo com índices de vegetação. Floresta e Ambiente, v. 20, n. 4, p. 487-499, 2013.

ROSEMBACK, R.; FERREIRA, N. J.; SHIMABUKURO, Y. E.; CONFORTE, J. C. Análise da dinâmica da cobertura vegetal na região Sul do Brasil a partir de dados MODIS/Terra. Revista Brasileira de Cartografia, n. 62, p. 401-416, 2010.

ROSENDO, J. S.; ROSA, R. A utilização de sensores com resolução moderada (MODIS) no estudo da vegetação na bacia do rio Araguari-MG. Sociedade & Natureza, v. 17, n. 33, p. 91-104. 2005.

ROUSE, J.W.; HAAS, R.H.; SCHELL J. A.; DEERING, D.W. Monitoring vegetation systems in the great plains with ERTS. In: EARTH RESOURCES TECHNOLOGY SATELLITE-1 SYMPOSIUM, 3., Washington, D.C., 1973. Anais... Washington, D.C.: NASA. Goddart Space Flight Center, 1973. v.1, p. 309-317.

SANTOS, L. J. C.; OKA-FIORI, C.; CANALI, N. E.; FIORI, A. P.; SILVEIRA, C. T. da; SILVA, J. M. F. da. Morphostructural mapping of Parana state, Brazil. Journal of Maps, v. 5, n. 1, p. 170-178, 2009.

SANTOS, C. V. B. dos S.; BAPTISTA, G. M. de M.; MOURA, M. S. B. de. Seasonality of Vegetation Indices in different land uses in the São Francisco Valley. Journal of Hyperspectral Remote Sensing, v. 7, n. 3, p. 158-167, 2017.

SOLYMOSI, K.; KÖVÉR, G.; ROMVÁRI, R. The Progression of Vegetation Indices: a Short Overview. Acta Agraria Kaposváriensis, v. 23, n. 1, p. 75–90, 2019.

XUE, J.; SU, B. Significant remote sensing vegetation indices: a review of developments and applications. Journal of Sensors, v. 2017, 2017.

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12/07/2024

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Vol. 18 No. 1 (2024): Revista Geográfica Acadêmica

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