METODOLOGIA

MODELOS DE TERRENO

MODELO DIGITAL DE RELEVO

O modelo digital de relevo do Estado da Paraíba foi elaborado a partir de dados coletados pela missão SRTM. Essa missão, executada em fevereiro de 2000 pela National Aeronautics and Space Administration - NASA em cooperação com o departamento de defesa dos Estados Unidos e agências espaciais da Alemanha e Itália, mapeou a topografia de todos os continentes com a técnica de interferometria, empregando um radar de abertura sintética a bordo do ônibus espacial Endeavour. O posterior processamento dos dados coletados nas bandas X e C^[25] desse radar proporcionou um modelo digital de elevação na resolução espacial de 90 m x 90 m para todo o planeta, o qual ainda permanece, para várias regiões, a base de dados topográficos digitais mais confiáveis disponível publicamente. A resolução da base SRTM é compatível com a escala de mapeamento regional, como é o caso deste trabalho e, em geral, permite a identificação satisfatória das principais formas de relevo e características geomorfológicas.

As características topográficas do terreno são de fundamental importância para várias etapas no processo de levantamento do potencial eólico. Dentre as atividades que dependem do modelo digital de relevo, podemos citar as simulações computacionais de camada-limite atmosférica em alta resolução, o cálculo da densidade do ar e a avaliação da adequabilidade dos sítios eólicos quanto à complexidade do relevo. No presente processo, o modelo de elevação também foi utilizado como dado complementar para a elaboração do modelo de rugosidade, auxiliando na interpretação de imagens óticas dos sensores orbitais.

O gráfico da Figura 5.3 ilustra um corte transversal da elevação, de oeste para leste, ao longo de todo Estado da Paraíba na direção do vento predominante, permitindo a visualização dos principais elementos do relevo. O modelo digital de relevo do Estado da Paraíba é apresentado em MAPAS INTERATIVOS.

MODELO DE RUGOSIDADE

A rugosidade aerodinâmica, ou comprimento de rugosidade aerodinâmico z₀, é a parametrização das características do uso e cobertura da terra para a modelagem do vento próximo à superfície. A estimativa da rugosidade aerodinâmica ainda é um problema aberto na literatura especializada, em que vários métodos para o cálculo da rugosidade estão disponíveis, em sua grande maioria na escala micrometeorológica^[57]. A estimativa correta dos valores de rugosidade aerodinâmica é importante nos projetos de engenharia eólica, pois esses projetos fundamentam-se em modelagens do escoamento atmosférico em alturas de até 150 m, em que há grande influência desse parâmetro. Além da engenharia eólica, os métodos para o cálculo dos valores de z₀ podem interessar à química da baixa atmosfera, na área de dispersão de poluentes, à agrometeorologia ou a qualquer outro segmento da micrometeorologia.

De um modo simplificado, pode-se entender que o valor z₀ representa a distância vertical sobre a superfície a partir da qual se pode considerar um perfil de velocidade vertical. Nesse sentido, quanto maior a rugosidade, mais energia está sendo retirada do vento próximo à superfície. Isso implica que a velocidade do vento ao longo do perfil vertical se altera com o tipo de cobertura da terra. Quando não há cobertura vegetal e a superfície é plana, a velocidade torna-se assintótica a poucos metros acima do terreno, diferentemente de quando há uma floresta ou vegetação densa e a velocidade aumenta gradativamente com a altura. O perfil da elevação é, portanto, influenciado pela altura da cobertura vegetal e pela sua distribuição espacial, caracterizando-se, assim, um parâmetro de relevância para a viabilidade dos empreendimentos.

A parametrização do valor de rugosidade engloba um conjunto de condições de contorno e de considerações termodinâmicas da atmosfera sobre sua interação com a superfície. A rugosidade do terreno é determinada pela altura, espaçamento e característica dos elementos distribuídos sobre a superfície do terreno. O Apêndice D.2 apresenta algumas fórmulas comumente utilizadas para descrever o perfil vertical da velocidade do vento. A Tabela 5.1 apresenta valores típicos de rugosidade associados a diversos tipos de cobertura e uso da terra.

Na prática, em escalas regionais, a determinação da rugosidade aerodinâmica é realizada a partir da interpretação e classificação digital de imagens de sensores orbitais (imagens de satélite) que representem o atual uso e cobertura. Os exemplos de fotografias a seguir ilustram diversos tipos de coberturas encontradas dentro dos limites do Estado da Paraíba. Para a interpretação do mapa de vegetação e das imagens, bem como para sua associação correta aos diversos tipos de rugosidade, os registros fotográficos por amostragem foram de fundamental importância.

METODOLOGIA PARA ELABORAÇÃO DO MODELO DE RUGOSIDADE

A metodologia para geração do modelo de rugosidade aerodinâmica adotada neste Atlas combinou técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto com o propósito de levar em consideração, durante a elaboração do modelo, a variação fenológica da vegetação, ou seja, as diferenças entre os períodos de crescimento e senescência.

O processo combinou dados multitemporais de sensoriamento remoto com mapeamentos de uso e cobertura do solo pré-existentes, e ainda com pontos de verdades terrestres obtidos a partir da campanha de registro fotográfico. O modelo digital de elevação foi utilizado complementarmente para interpretação das áreas, tendo sido relevante principalmente nas áreas de elevada declividade e drenagem complexa.

A primeira etapa consistiu na classificação multitemporal do uso e cobertura da terra a partir de imagens de índice de vegetação derivados do sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer – MODIS^[36]. O MODIS é um tipo de sensor de observação do planeta atualmente a bordo dos satélites Terra (NASA EOS AM-1) e Aqua (NASA EOS PM-1)^[67], integrando o programa de observação da Terra da NASA.

Os índices de vegetação são comumente usados para estudos da superfície terrestre por estarem diretamente relacionados à quantidade de biomassa na superfície. As variações temporais do índice Enhanced Vegetation Index two band – EVI2, por exemplo, ressaltam tanto o tipo de vegetação como os períodos em que a vegetação está verde, ou fotossinteticamente ativa.

Para as áreas de caatinga, há uma grande correlação entre a chuva e o crescimento da vegetação, bem como entre a falta de precipitação e a senescência. A partir dos valores de séries temporais de EVI2, foi gerada uma imagem sintética representando a variabilidade espacial da cobertura vegetal, mostrada em MAPAS INTERATIVOS. As diferentes cores representam os diversos padrões da cobertura vegetal do Estado. A partir do mapa de tipo de vegetação disponibilizado pelo PROBio^[62], amostras de campo de fotografias aéreas e terrestres e associação de valores com base na tabela de referência, elaborou-se o MAPA DE RUGOSIDADE ANUAL.