Estimation of soil heat flux in a neotropical Wetland region using remote sensing techniques Translated title: Parametrização de modelos para estimar o fluxo de calor no solo em três regiões do Pantanal do Mato Grosso usando sensoriamento remoto

Abstract

The direct estimation of the soil heat flux (G) by remote sensing data is not possible. For this, several models have been proposed empirically from the relation of G measures and biophysical parameters of various types of coverage or not vegetated in different places on earth. Thus, the objective of this study was to evaluate the relation between G/Rn ratio and biophysical variables obtained by satellite sensors and evaluate the parameterization of different models to estimate G spatially in three sites with different soil cover types. The net radiation (Rn) and G were measured directly in two pastures at Miranda Farm and Experimental Farm and and Monodominant Forest of Cambará. Rn, G, and G/Rn ratio and MODIS products, such as albedo (α), surface temperature (LST), vegetation index (NDVI) and leaf area index (LAI) varied seasonally at all sites and inter-sites. The sites were different from each other by presenting different relation between measures of Rn, G and G/Rn ratio and biophysical parameters. Among the original models, the model proposed by Bastiaanssen (1995) showed the best performance with r = 0.76, d = 0.95, MAE = 5.70 W m-2 and RMSE = 33.68 W m-2. As the reparameterized models, correlation coefficients had no significant change, but the coefficient Willmott (d) increased and the MAE and RMSE had a small decrease.

Translated abstract

A estimativa do fluxo de calor no solo (G) diretamente por dados de sensores remotos não é possível. Para isso, diversos modelos foram proposto relacionando empiricamente medidas de G e parâmetros biofísicos de diversos tipos de cobertura vegetada, ou não, em diferentes locais do planeta. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a relação entre G/Rn e variáveis biofísicas obtidas por sensores orbitais e avaliar a parametrização de diferentes modelos de estimativa de G espacialmente em três sítios experimentais com distintos tipos coberturas do solo. O saldo de radiação (Rn) e G foram medidos diretamente em duas áreas de pastagens na Fazenda Miranda e na Fazenda Experimental e em uma Floresta Monodominante de Cambará. Rn, G, razão G/Rn e os produtos MODIS, tais como albedo (α), temperatura da superfície (LST), índice de vegetação da diferença normalizada (NDVI) e índice de área foliar (LAI) variaram sazonalmente em todos os sítios experimentais e entre os sítios experimentais. Os sítios experimentais mostraram-se diferentes entre si por apresentar distintas relações entre as medidas de Rn, G e a razão G/Rn e os parâmetros biofísicos. Dentre os modelos originais, o modelo proposto por Bastiaanssen (1995) apresentou o melhor desempenho com r = 0,76, d = 0,95, MAE = 5,70 W m-2 e RMSE = 33,68 W m-2. Quanto aos modelos reparametrizados, os coeficientes de correlação se mantiveram, mas o coeficiente de Willmott (d) aumentou e o MAE e RMSE tiveram uma pequena diminuição.