PANORAMA MULTITEMPORAL DA COBERTURA VEGETAL DOS

PANORAMA MULTITEMPORAL DA COBERTURA VEGETAL DOS BREJOS
DE ALTITUDES NA REGIÃO METROPOLITANA DE FORTALEZA (RMF)
Antônia Elisângela Ximenes Aguiar
Programa de Pós-Graduação em Geografia, [email protected]
Denis Barbosa de Lima
Programa de Pós-Graduação em Geografia, [email protected]
Guilherme Marques e Souza
Programa de Pós-Graduação em Geografia, [email protected]
Tatiany Soares de Araujo
Programa de Pós-Graduação em Geografia, [email protected]
Orientadora: Maria Lúcia Brito da Cruz
Coordenadora do Programa de Pós-Graduação em Geografia, [email protected]
Resumo. A área de estudo envolve os maciços residuais da Aratanha, de Maranguape e o
complexo Juá-Conceição-Camará situados na Região Metropolitana de Fortaleza (RMF), que
compreende parcela dos municípios de Caucaia, Maracanaú, Maranguape, Pacatuba e Guaiúba,
no estado do Ceará. Esses brejos de altitude apresentam umidade e temperaturas mais amenas
condicionadas pela altitude, possuindo bom potencial hídrico de superfície. Nesse sentido, o uso
dos SIGs representa uma importante ferramenta na elaboração de mapas da vegetação a partir de
variáveis ambientais mapeadas. Com base nos mapas de NDVI referentes aos anos de 1981,
1991 e 2001 juntamente com o cruzamento dos dados pluviométricos, mostrou que houve uma
concentração maior da vegetação no ano de 2001 do que nos anos anteriores.
Palavras-chave: Cobertura vegetal, Brejos de altitude, NDVI.
INTRODUÇÃO
Na discussão da questão ambiental, o maior desafio da humanidade no século
XXI é promover o desenvolvimento social e econômico sem destruir a biodiversidade e
sem esgotar os recursos naturais das mais diversas regiões do planeta.
Historicamente, a exploração dos recursos naturais se intensificou com a
Revolução Industrial e o processo de urbanização das cidades, resultado de uma
sociedade mercantil e capitalista que se apropriou da natureza para atender a seus
interesses comerciais, onde cada vez mais pessoas necessitavam consumir bens e
serviços. Desde então, o avanço tecnológico aliado ao processo de globalização
potencializou o consumo desses recursos, criando e aumentando novas relações de
mercado até atingirem a exploração em escala mundial.
De acordo com Bertolino (2007), o cuidado com a sustentabilidade não
acompanhou a aceleração do uso dos recursos naturais. No Brasil, estima-se que
aproximadamente 3,5 milhões de quilômetros quadrados de ecossistemas naturais já
foram alterados para acomodar o crescimento da população e da economia (ABRAF,
2005 apud BERTOLINO, 2007).
Dos 8,5 milhões de quilômetros quadrados do território brasileiro,
aproximadamente 63% são cobertos por florestas nativas. Desse total, estima-se que
restam apenas 8% de Mata Atlântica, o que no passado originalmente cobria uma área
de 1,3 milhão de quilômetros quadrados (FUNDAÇÃO SOS MATA ATLÂNTICA,
2011). Atualmente a Mata Atlântica restringe-se somente a pequenas áreas e fragmentos
de floresta, mais conhecidos como remanescentes florestais. Ainda assim, possuem uma
grande importância ecológica nas áreas onde ocorrem, regulando o fluxo de mananciais
hídricos, assegurando a fertilidade dos solos, controlando o equilíbrio do clima,
protegendo da erosão escarpas e encostas das serras, além de abrigar inúmeras espécies
de plantas e animais.
No nordeste brasileiro, a Mata Atlântica se estendia por uma faixa contínua
litorânea, ocorrendo nos estados desde o Rio Grande do Norte até a Bahia. No caso do
Ceará e Piauí, se apresentava de forma irregular, ocorrendo em áreas de chapadas,
serras, dunas e vales (TABARELLI et al., 2006). Sua área original cobria 28, 8% do
território do Nordeste, restando hoje apenas 2,2% (SNE, 2004).
Por se caracterizar como um bioma rico em biodiversidade, a Mata Atlântica
possui, pelo menos, cinco centros de endemismo e duas áreas de transição
representando as unidades biogeográficas básicas de toda a região da floresta atlântica.
Desses cinco centros de endemismo, quatro ocorrem na região Nordeste (TABARELLI
et al., 2006).
De acordo com Ab’Sáber (1974), as áreas de enclaves úmidos e subúmidos
ocorrem em superfícies topograficamente elevada de relevo serrano, submetidos à
influência do mesoclima de altitude. O relevo executa função de barreira aos ventos
úmidos, que pela ação da altitude resfriam-se e propiciam a formação de nevoeiros e
chuvas. Sua vegetação exuberante destaca-se em meio ao domínio das caatingas,
representando verdadeiras “ilhas verdes”. A denominação desses subespaços apresenta
variações como serras úmidas, brejos, matas etc.
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Os Brejos de Altitude, assim chamados, possuem várias características
ambientais comuns, mas sob condições bem específicas. De modo geral, apresentam
umidade e temperaturas mais amenas condicionadas pela altitude, bom potencial hídrico
de superfície e solos com média a alta fertilidade natural (SOUZA & OLIVEIRA,
2006). A respeito dos problemas ambientais, são áreas que sofrem forte pressão
antrópica, provocada pelo desmatamento indiscriminado e o uso desordenado do solo.
Sua distribuição geográfica abrange o Planalto da Borborema nos estados de
Pernambuco e Paraíba; Serra dos Martins no Rio Grande do Norte; Chapada do Araripe,
Chapada da Ibiapaba, Serra da Meruoca, Serra do Machado, Serra de Uruburetama,
Serra de Pacatuba, Serra de Maranguape e Serra de Baturité no Ceará.
Por se tratarem de áreas endêmicas, mantendo-se isoladas em regiões serranas
do semiárido, com altitudes entre 700m a 1200m (EMBRAPA, 2000), especula-se o
grande valor biológico desses ecossistemas. É necessário ampliar o interesse da
comunidade científica, divulgando e disseminando o conhecimento existente,
estruturado de forma adequada para permitir a identificação e compreensão dos padrões
de processos ecológicos e evolutivos que ocorrem nesses locais.
Logo, além da criação de áreas protegidas, é necessário que o governo
estabeleça ações concretas que sejam discutidas com a comunidade científica e os
habitantes locais. É preciso conservar a biodiversidade e catalogar toda sua riqueza
genética, trabalhar com a população a conscientização de que preservar os recursos
naturais garante a qualidade de vida das gerações futuras.
Neste contexto, o presente estudo tem o objetivo elaborar um panorama
multitemporal da cobertura vegetal dos brejos de altitudes na Região Metropolitana de
Fortaleza (RMF), através da utilização de imagens de sensoriamento remoto e técnicas
de geoprocessamento.
LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
A área de estudo envolve os maciços residuais da Aratanha, de Maranguape e o
complexo Juá-Conceição-Camará situados na Região Metropolitana de Fortaleza
(RMF), que compreende parcela dos municípios de Caucaia, Maracanaú, Maranguape,
Pacatuba e Guaiúba, no estado do Ceará (Figura 01).
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Figura 01: Localização da área
Na perspectiva ambiental, esses maciços residuais são considerados uma
área de exceção dentro do semiárido, a qual se encontra inserida no domínio dos
escudos cristalinos, posicionada próxima ao litoral, e foi formada a partir da erosão
diferencial que rebaixou as áreas circundantes, marcada assim pelos processos
morfogenéticos (SOUZA, 2000). Nesse sentido, de acordo com Brandão (1995, p. 22)
“a monotonia das formas planas a suavemente onduladas, vez por outra é interrompida
pela forte ruptura de declive das serras e morros residuais”.
Em virtude de sua elevada altimetria, esses enclaves úmidos são submetidos a
um regime de precipitações abundantes e mais regularmente distribuídos, onde as
vertentes úmidas voltadas para o mar proporcionaram o desenvolvimento de solos
podzólicos vermelho-amarelos que foram revestidos primariamente por uma cobertura
vegetal de grande porte, constituída por floresta plúvio-nebular. Em contrapartida, nas
vertentes a sotavento com menores altimetria, apresentam condições ambientais que se
assemelham com as características das superfícies mais rebaixadas do sertão, em que
predominam os solos litólicos que condicionaram a formação de uma vegetação
arbórea, intermediária entre a caatinga e a floresta plúvio-nebular (BRANDÃO, 1995;
SOUZA, 2000).
4
PROCEDIMENTOS TEÓRICOS-METODOLÓGICOS

Fundamentação Teórica
O conhecimento
geográfico
é
imprescindível na análise ambiental,
principalmente em relação à Geografia Física e por sua contribuição teórica e
metodológica aos estudos da natureza, fundamentada pela teoria geossistêmica proposta
por Sotchava (1960) e Bertrand (1968).
Baseada nos pensamentos naturalistas do século XIX, a teoria geossistêmica
deriva-se da teoria geral dos sistemas, propondo que os sistemas podem ser definidos
como conjunto de elementos com variáveis e características diversas, que mantém
relações entre si e o meio ambiente. Sua análise poderá estar voltada para a estrutura
desse sistema, para seu comportamento, para as trocas de energia, limites, ambientes ou
parâmetros (GREGORY, 1992 apud RODRIGUES, 2001).
Dentre os princípios básicos dessa teoria, um dos primeiros é a consideração da
natureza como sistemas dinâmicos abertos e hierarquicamente organizados, passíveis de
delimitação ou de serem circunscritos espacialmente em sua tridimensionalidade
(RODRIGUES, 2001).
Dessa forma, a teoria geossistêmica deu melhor caráter metodológico na
Geografia Física, permitindo o estudo integrado com outras ciências da terra,
fornecendo informações sobre a dinâmica da natureza, possibilitando o planejamento
territorial e análise temporal dos fenômenos ambientais.
O levantamento integrado dos recursos naturais pode ser definido como uma
combinação de levantamentos sobre diversos atributos que os influenciam, sejam
físicos, químicos e biológicos. Os enfoques abordados nesses levantamentos incluem
estudos multidisciplinares, estudos temáticos, estudos específicos e estudos inter ou
trans-disciplinares que envolvam o conhecimento holístico (BOHRER, 2000).
O enfoque holístico propõe que a natureza seja estudada e avaliada de forma
integrada, no qual as variáveis ambientais e seus atributos precisam ser analisados como
um todo e não isolados, interagindo entre si, através de processos que ocorrem em
diferentes escalas de tempo e espaço.
A paisagem deve ser analisada como uma entidade holística, onde cada um dos
elementos que a compõe se influenciam. É necessário verificar o grau de correlação
desses elementos e sua distribuição espacial, levando em consideração o fluxo de
5
energia e matéria, modificações ao longo do tempo, causadas por fatores antrópicos ou
naturais.
Numa definição mais objetiva, o significado de paisagem pode ser definido
como “uma porção espacial da superfície da terra constituída por complexos sistemas,
formados pela atividade de rochas, água, ar, plantas, animais e o homem, reconhecível
através de sua fisionomia como uma unidade” (ZONNEVELD, 1995 apud BOHRER,
2000).
No estudo com base em ecologia da paisagem, é dada grande importância para
a vegetação, considerada como representativa das inter-relações entre clima, solos e a
interferência humana (BOHRER, 2000). Para o autor, a vegetação pode ser usada como
indicador sobre o manejo dos recursos naturais, pois sua interação com os outros
elementos da paisagem permite verificar a correlação de dados ambientais com as
comunidades vegetais ou tipos de vegetação, interpretando a estrutura da vegetação em
termos de adaptação ao clima ou a padrões edáficos e hidrológicos.
Além disso, o mapeamento temático torna-se uma base fundamental para o
levantamento ecológico da paisagem, permitindo verificar num plano cartográfico sua
distribuição espacial numa determinada área. O autor cita que:
“O mapa de vegetação apresenta um inventário das comunidades
vegetais existentes, sua localização, extensão e distribuição geográfica
na paisagem, servindo de ferramenta na análise do ambiente natural e
das relações existentes entre a vegetação e o meio físico” (BOHRER,
2000).
Nesse contexto, o geoprocessamento tornou-se uma importante técnica de
apoio à análise do meio ambiente, tendo como objetivo principal “fornecer ferramentas
computacionais para que os diferentes analistas determinem as evoluções espacial e
temporal de um fenômeno geográfico e as inter-relações entre diferentes fenômenos”
(ASSAD & SANO, 1998). A partir de sua utilização é permitida a espacialização da
informação e a manipulação dos dados, criando cenários diversos para uma mesma área
conforme a necessidade.
Para a criação destes cenários, foi necessário o avanço tecnológico
computacional utilizado para o armazenamento de informações como HD’s (hard discs
- discos rígidos), memórias RAM’s, processadores e placas de vídeo. Assim sendo,
novos conceitos na área de geoprocessamento foram surgindo para acompanhar esta
evolução (XAVIER DA SILVA, 1982).
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Assim, o termo Sistema de Informação Geográfica (SIG) é usado a partir de
sistemas que processam dados geográficos com informações alfanuméricas localizadas
espacialmente. Umas das peculiaridades dos SIG’s é a dualidade de armazenar a
geometria dos objetos e de seus atributos. Para cada objeto mapeado, o sistema registra
seus atributos e as várias representações gráficas associadas.
Sua aplicabilidade percorre as mais diversas áreas, como agricultura, saúde,
segurança, meio ambiente, recursos hídricos, meteorologia, marketing etc.
De acordo com Silva (2001), um SIG é um sistema capaz de operar sobre seus
dados, reestruturando-os para ganhar conhecimento sobre posições, extensões e
relacionamentos taxonômicos, espaciais e temporais contidos em suas bases de dados.
Ao lado das possibilidades de atualização de seus dados, um SIG deve portar
mecanismos que executem a transformação desses registros de ocorrência em ganho de
conhecimento e facilite a verdadeira comunicação. Deve trazer aos dados, da forma
mais direta e clara possível, o significado das transformações executadas e, assim,
propiciando o partilhamento da informação entre os usuários.
Com base nas inúmeras possibilidades de aplicação, os SIGs tornam possível a
criação de modelos dinâmicos sobre uma área, hipóteses de cenários, decisões de
planejamento e conseqüências de processos naturais ou humanos. Entre os diversos
tipos de análise espacial que podem ser feitos incluem-se medições de áreas e
perímetros, busca, classificação, modelagem cartográfica, produção de overlays, redes,
buffer (operações lógicas), distâncias (custo, difusão, proximidade), autocorrelação
espacial (krigging), modelagem numérica de terreno, interpolação/extrapolação,
padrão/dispersão, etc. (BURROUGH, 1986; CÂMARA & MEDEIROS, 1996).
O uso dos SIGs pode auxiliar também a melhorar a capacidade de extração de
informações de imagens do sensoriamento remoto, através do uso de dados ambientais
espaciais relacionados, como na análise de padrões espaciais de comunidades florestais
e outros elementos da paisagem, cujos resultados podem ser importados e incorporados
à base de dados (BOHRER, 2000).
Para Bohrer (2000), os SIGs representam uma importante ferramenta na
elaboração de mapas da vegetação a partir de variáveis ambientais mapeadas, ligadas à
topografia (elevação, aspecto/ posição na encosta), clima atual ou passado (precipitação,
temperatura, radiação), solos (tipo, propriedades, elementos químicos), geologia (rocha
matriz), hidrologia (bacia hidrográfica, altura do lençol, drenagem, escoamento
superficial), etc.
7

Materiais
Na pesquisa foram utilizadas imagens do satélite LANDSAT 5, sensor TM
(Thematic Mapper), correspondentes aos anos de 1981, 1991 e 2001 situadas na órbita
217/063, e foram adquiridas no catálogo de imagens do Instituto Nacional de Pesquisas
Espaciais – INPE. As imagens obtidas obedeceram à diferença de 10 anos entre elas, de
acordo com a disponibilidade de imagens limpas da área, a fim de obter uma relação
entre elas no âmbito do contexto climático do Ceará e a presença de vegetação da área.
Para a retificação das imagens LANDSAT 5 dos anos 1981, 1991 e 2001, foi
utilizada a imagem LANDSAT Geocover (2000), setor s-24-00-2000, disponibilizada
no site da NASA. A imagem LANDSAT Geocover é georreferenciada e ortorretificada,
ou seja, suas coordenadas x, y e z estão corrigidas.
Para a análise dos dados de precipitação, utilizou-se os dados de 4 Postos
pluviométricos, dados esses disponibilizados pela Fundação Cearense de Recursos
Naturais e Meteorologia – FUNCEME. Os postos utilizados foram: Posto Caucaia
localizado no município de Caucaia-CE, Posto Maracanaú localizado no município de
Maracanaú-CE, Posto Pacatuba localizado no município de Pacatuba-CE, Posto
Maranguape localizado no município de Maranguape-Ce e Posto Guaiuba localizado no
município de Guaiuba-CE.
De posse dos dados referentes a precipitação foi analisado o regime
pluviométrico, obtendo-se uma média de cada ano. A média pluviométrica de cada ano
é obtida a partir da soma dos totais pluviométricos de todas as estações mencionados e
dividida pela quantidade de meses do ano.

Método
O método utilizado para identificar as mudanças na cobertura vegetal dos
maciços residuais na RMF, foi o NDVI. O processamento digital da imagem
LANDSAT 5 sensor TM foi realizado no programa Arcgis 9.2, no intuito de melhorar a
qualidade visual da informação para a interpretação humana, e geométrica da imagem,
elaborada em duas etapas independentes: pré-processamento e NDVI.
O pré-processamento consiste na preparação dos dados da imagem digital para
a classificação. Nesta fase, empregaram-se técnicas visando melhorar a qualidade dos
dados, realçando a coloração da imagem, corrigindo, retificando geometricamente e
registrando.
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O NDVI (Índice de Vegetação por Diferença Normalizada) foi gerado com o
intuito de facilitar a visualização e interpretação visual das imagens em que o objeto de
estudo é a vegetação destaca-se o uso de imagens com técnicas de NDVI, onde na
imagem são aplicados valores nos pixeis que variam de 1 a -1 em tons de vermelho,
amarelo, azul e laranja, onde o vermelho representa a vegetação sadia com bastante
clorofila, a coloração amarela a vegetação com pouca clorofila, a azul representa a água
ou a ausência total de vegetação (solo exposto) e a laranja representa a vegetação com
clorofila moderada. Para tanto se utiliza a seguinte operação: O Índice de Vegetação por
Diferença Normalizada (NDVI), expresso pela equação 1:
Equação 1 – Fórmula de calculo do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada
NDVI = (Infravermelho – Vermelho)/ ( Infravermelho + Vermelho)
Com base no NDVI como indicador da presença de vegetação facilmente se
compreende, que utilizando imagens de diferentes datas e calculando a diferença dos
correspondentes NDVI, é possível detectar áreas onde houve alterações na vegetação.
As imagens produzidas nesta etapa foram utilizadas posteriormente para a análise
espectro-temporal dos processos degradatórios no município de Canindé – CE.
RESULTADOS PRELIMINARES
Baseado no NDVI como indicador da presença de vegetação facilmente se
compreende, que utilizando imagens de diferentes anos, porém referentes a mesma
quadra chuvosa
e calculando a diferença dos correspondentes NDVI, é possível
detectar áreas onde houve alterações na vegetação. As imagens produzidas nesta etapa
foram utilizadas para a análise espectro-temporal dos processos diminuição da cobertura
vegetal nos brejos de altitude da região metropolitana de Fortaleza e foram utilizadas
imagens com intervalos de 10 anos para fazermos essa análise. As figuras abaixo estão
dispostas a cena que representa a área de estudo no LANDSAT 5 nos anos de 1981,
1991 e 2001 respectivamente, em forma de NDVI, representados por valores no
histograma que vai de 1 a -1 e que foram classificados em 5 classes distintas são elas:
Muito Baixa, Baixa, Média, Alta e Muito Alta.
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O NDVI das imagens abaixo podem ser interpretados da seguinte forma: a cor
azul está empregada onde não há clorofila ou não há presença de vegetação podendo ser
água ou vegetação fortemente degradada chegando a solo exposto, já a cor verde clara
está representando a vegetação degradada a parcialmente degradada, onde a presença de
clorofila é bem pequena, já na cor laranja a presença de clorofila se mostra bem maior e
está representando uma vegetação parcialmente conservada e já a cor vermelha
representa a vegetação conservada podendo haver resquícios de mata nativa.
Nas figuras 1, 2 e 3 nota-se que nos anos de 1981, 1991 a 2001 houve um
grande processo de degradação da vegetação na área de estudo, mas que se mostrou
camuflado pelo período chuvoso dos referidos anos. Partindo desse pressuposto
constatou-se que a técnica de NDVI para análises multitemporias deve ser feita com o
cruzamento dos dados pluviométricos.
Figura 02: NDVI da área de estudo em 1981.
10
Figura 03: NDVI da área de estudo em 1991.
Figura 04: NDVI da área de estudo em 2001.
11
Na análise dos gráficos verifica-se uma consonância entre no período que
compreende os meses de janeiro à maio. Contudo verifica-se um maior total
pluviométrico no ano de 2001 (Gráfico 01), chegando a marcar uma média de 1166,25
mm/ano, tal fato justifica o NDVI ter mostrado uma concentração maior da vegetação
neste período do que nos anos anteriores.
Gráfico 01: Total Pluviométrico referente ao ano de 2001.
Já no ano de 1991 (Gráfico 02) o índice foi de 930,5 mm/ano o que explica a
diminuição da vegetação neste período.
Gráfico 02: Total Pluviométrico referente ao ano de 1991.
12
Já no ano de 1981 a média ficou em torno de 712,5 mm/ano como podemos ver
no Gráfico 03, demonstrando no NDVI confeccionado um decréscimo da vegetação
neste período.
Gráfico 03: Total Pluviométrico referente ao ano de 1981.
E logo a seguir o Gráfico 04, demonstra o total pluviométrico referente aos
diferentes anos do estudo, possibilitando uma análise comparativa dos índices
pluviométricos nestes períodos.
mm
Total Pluviométrico
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
Ano 1981
Ano 1991
Ano 2001
Gráfico 04: Total Pluviométrico referente aos anos de 1981,1991 e 2001.
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