Monitoramento contínuo de material particulado em suspensão por Radiometria Hiperespectral IN-SITU de alta frequência : desenvolvimento de uma metodologia inovadora aplicada à corpos hídricos continentais.

Abstract

O monitoramento das concentrações de material particulado em suspensão (MPS) é um recurso crucial para a gestão de bacias hidrográficas e reservatórios. No entanto, em muitos casos, as condições ambientais da água e a concentração do MPS podem mudar rapidamente, de modo com que metodologias tradicionais de medição, por oferecerem dados com baixa resolução temporal, não sejam suficientes para elucidar adequadamente a dinâmica destes ambientes aquáticos. Nesse contexto, a utilização de dados de radiometria de superfície é potencial alternativa para aprimorar a capacidade de se monitorar a dinâmica do MPS e de outros componentes opticamente ativos (COAs) em águas continentais. Apesar desta tecnologia ser amplamente usada na calibração de dados de satélite, ela praticamente não é aplicada como ferramenta direta de monitoramento de corpos d’água. Por isso, este estudo propõe a utilização de estação composta por sensores hiperespectrais para mensurar a concentração de sedimentos em suspensão de forma contínua e em alta-frequência. Os resultados obtidos são apresentados nos capítulos 3, 4 e 5. No capítulo 3, um conjunto de dados radiométricos in-situ de superfície são coletados de forma contínua e diferentes métodos são utilizados para obter espectros de refletância de sensoriamento remoto (Rrs). Algoritmos de inversão, para a obtenção de concentrações de MPS, também foram aplicados e avaliados. Uma sequência de processamento é proposta, que reduz variabilidades indesejadas no conjunto de dados, alcançando valores de diferença percentual absoluta (DPA) de 10,4% em condições de céu nublado e de 4,6% em céu aberto, quando comparadas a valores de DPA de 88,2% e 13,2% usando uma abordagem de cálculo simples. Dessa forma, é constatado que a abordagem de processamento proposta é eficaz na obtenção de concentrações de MPS, mesmo em condições de iluminação adversas, reduzindo o coeficiente de variação (CV) da concentração de MPS de 69,5% para 2,7%. No capítulo 4, são apresentados e analisados os dados de radiometria da superfície da água obtidos durante o período noturno no reservatório da UHE Queimado. Para suprir a falta de radiação solar no período noturno, é utilizada iluminação artificial. Com isso, dados radiométricos são mensurados e, após correções, são obtidos valores de refletância noturna - inéditos na literatura - e de concentrações de MPS. Uma abordagem inicial encontra um DPA de 18%, à 550 nm, que é reduzido à 10% após aplicações de algoritmo de correção. Os dados obtidos mostram concordância com os valores obtidos durante o dia, demonstrando o sucesso da proposta. No capítulo 5, são analisados dados obtidos, continuamente, durante 7 dias, em estação radiométrica instalada em uma galeria de águas pluviais em ponto localizado junto à saída do efluente de uma estação de tratamento de esgoto, no bairro do Riacho Fundo – DF. Combinando dados de vazão com os dados de concentração de MPS obtidos a partir dos dados radiométricos é possível analisar a dinâmica sedimentar da galeria de água e estimar a descarga total de sólidos provenientes da drenagem urbana. É constatado que 72% do transporte de sedimentos na galeria ocorre em apenas 1 evento de vazão, correspondente a 1,6% do tempo total de monitoramento. De modo geral, o trabalho mostra a viabilidade do uso de dados de radiometria in-situ e abre caminho para o uso dessa técnica não invasiva no monitoramento de alta frequência de concentrações de MPS em águas continentais.