Noções básicas sobre solo e sua interação com a radiação solar..

UNIGUAÇU – UNIÃO DE ENSINO SUPERIOR DO IGUAÇU LTDA.

FAESI – FACULDADE DE ENSINO SUPERIO DE SÃO MIGUEL DO IGUAÇU

ISE – INSTITUTO SUPERIOR DE EDUCAÇÃO

CURSO DE GEOGRAFIA SEXTO PERÍODO

Sensoriamento Remoto Aplicado ao Ensino de Geografia

NOÇÕES BÁSICAS SOBRE SOLO E SUA INTERAÇÃO COM A RADIAÇÃO SOLAR.

ALESSANDRA DALMAS

ANDERSON JOSÉ BENDER

BRUNA FABIANA LUNARDI

GESSICA ALESSANDRA PEREIRA 

Trabalho de graduação apresentado à disciplina de Sensoriamento Remoto Aplicado ao Ensino de Geografia da Faculdade de Ensino Superior de São Miguel do Iguaçu, sob orientação da Professora Vanessa flores Oliveira.

SÃO MIGUEL DO IGUAÇU

2012

Vivemos num mundo onde podemos encontrar os mais diversos recursos naturais, e dentro desse contexto de exploração, o mundo foi evoluindo e inúmeras tecnologias vieram a surgir. Baseando-se nesse fator, podemos citar como exemplo o sensoriamento remoto que é o conjunto de técnicas que possibilita a obtenção de informações sobre alvos na superfície terrestre e que coleta dados do mundo de uma forma panorâmica através do registro da interação da radiação eletromagnética com a superfície, realizado por sensores distantes, ou remotos.

Para esse contexto se tornar prático foi necessário o desenvolvimento de inúmeras pesquisas e desenvolvimentos tecnológicos. No entanto, precisou-se primeiramente estudar a fundo todos os recursos naturais e a partir deles observar a reação que cada um exerceu no senário tecnológico do sensoriamento remoto focando fatores específicos do solo, rochas, atmosfera, clima, vegetação, entre outros elementos que em nível de sensoriamento remoto geram os mais diversos sistemas de energia que são absorvidos por satélite e consequentemente geram imagens que servem para gerar mapas e desenvolver projetos que visam colaborar com os benefícios da população humana.

Para se compreender essa forma de analise é preciso partir dos mais diferentes pontos para entender a fundo o contexto e as etapas desse processo tecnológico como podemos ver a seguir neste resumo.

Noções Básicas sobre o solo e sua Interação com a Radiação Solar

O solo pode ser definido como um corpo natural da superfície terrestre cujas propriedades são derivadas aos efeitos integrados do clima e dos organismos vivos (plantas e animais), sobre o material de origem, condicionado pelo relevo durante um período de tempo.

Como corpo natural, cada solo ocupa um espaço tridimensional e está rodeado por outros solos com propriedades diferentes. O solo pode ser entendido como uma mistura de compostos minerais e orgânicos da superfície da Terra que serve de substrato para o crescimento das plantas, isso do ponto de vista agrícola.

E através do Sensoriamento Remoto que fazemos e levantamento e reconhecimento dos solos.

Origem dos Solos

As rochas litosfera, quando expostas a atmosfera, ficam submetidas a ação direta do calor do sol, das aguas das chuvas e das variedades da pressão atmosférica, causando, inúmeras modificações no aspecto físico e na composição química dos minerais que as compõe. A estes processos dá-se o nome de intemperismo, ou meteorizarão, que é o responsável pela formação do material que dá origem ao solo, chamado regolito. O Intemperismo físico acontece porque os minerais que compõem a rocha possuem coeficientes de dilatação diferentes. Com a exposição a radiação solar e as variações na pressão atmosférica, alguns minerais dilatam mais que outros e, nesse processo de dilatação e contração, há o aparecimento de rachaduras, abrindo o caminho para os agentes causadores do intemperismo químico.

Nem todos os minerais que compõem a rocha têm a mesma facilidade de serem intemperados, pois alguns são mais resistentes do que os outros.

Além dos fatores de formação do solo, há também os fatores pedogenéticos: adição, transformação, perdas e transportes. Embora o ser humano faça parte dos organismos vivo, Primavest (1981) coloca-o como sendo o sexto fator da formação do solo. Dos elementos do clima destacam-se a temperatura e a precipitação pluviométrica. O calor do sol e as aguas das chuvas atuam desde a desintegração da rocha ate a formação do solo. A razão disso é a maior ou menor decomposição da rocha e a velocidade das reações químicas, que são maiores nos climas mais quentes.

É importante ressaltar a distinção entre o clima atmosférico e clima do solo, não obstante haja entre eles estreitas relações. Em uma mesma área fisiográfica podem ocorrer condições particulares que determinam variações no clima e do solo.

A agua que cai sobre um solo e não se evapora tem apenas dois caminhos a seguir: penetrar no solo ou escorrer pela superfície.

Com relação à idade dos solos, na pedologia há dois termos que são comumente empregados e que têm significados diferentes: idade e maturidade do solo. A idade refere-se ao tempo cronológico, enquanto a maturidade diz respeito à evolução do solo. Alguns solos podem apresentar idades absolutas relativamente pequenas e serem bem mais maduros que os outros com idades maiores.  Essa diferença é importante para a pedologia porque, diante da dificuldade de conhecer a idade de um solo os pedólogos buscam o entendimento pelo recurso da maturidade.

Composição do Solo

Considera-se que o solo é composto de quatro constituintes principais: partículas minerais, materiais orgânicos, água e ar, que, numa condição ideal, guardam uma relação percentual aproximada de 46; 4; 25; e 25, respectivamente. Esta caracterização serve para dar uma ideia do que se pode encontrar num determinado solo, pois, devido ação de agentes externos, esses componentes podem ocorrer em concentrações muito diferentes dessas. Água e ar não fazem parte do solo, estão nele porque encontraram uma condição (poros) que permite sua permanência no meio. Porém para o Sensoriamento Remoto tudo que faz parte de sua composição esta influenciado por este complexo.

Constituintes Minerais

As partículas minerais do solo podem ser classificadas, quanto a sua origem, em dois tipos: minerais primários, remanescentes da rocha que deu origem ao solo; e minerais secundários, formandos pela decomposição dos minerais primários. Os minerais primários são mais resistentes à ação do intemperismo químico, permanecem mais tempo no solo, mantendo sua composição original; os secundários são mais suscetíveis às alterações.

Material Orgânico

O teor de matéria orgânica do solo e bastante reduzido quando comparado ao de material mineral. Sua influencia nas propriedades do solo e consequentemente, no crescimento vegetal tem grande importância apesar do baixo valor do teor que leva a crer o contrário. A proporção de matéria orgânica varia entre os diferentes tipos de solos. Por exemplo, em solos arenosos desérticos a matéria orgânica chega a 0,5%.

Água do Solo

A água do solo consiste de uma solução contendo vários eletrólitos e outros componentes. Alguns autores consideram como água do solo a quantidade que fica fortemente retida nos colides.

A água penetra nos solos através dos poros, que nada mais são do que o resultado do arranjo das frações granulométricas, agregadas por agentes cimentantes,

De acordo com o conteúdo e a natureza de retenção de umidade, reconhecem-se três estados de solo: molhado, úmido e seco.

Solos arenosos e com pouco húmus tem menor capacidade de reter água do que os solos argilosos ricos em húmus;

Nem todos os solos tem a mesma capacidade de reter água, variando em função de diversas características, como textura, estrutura e conteúdo de matéria orgânica.

Ar e Solo

Os espaços porosos do solo não preenchidos pela água são ocupados por ar. O ar do solo possui uma composição variável, em função da proximidade da fonte de um determinado gás. O conteúdo de oxigênio no ar do solo é menor do que no ar atmosférico. A capacidade de retenção de ar no solo pode ser aumentada pela adição de matéria orgânica, cinzas ou areia, principalmente em solos arenosos. Com relação as estacoes do ano, na primavera e no outubro a quantidade de ar no solo é maior devido ao aumento da atuação bacteriana nestas estações.

Tipos de solo

Latossolo: São solos minerais de cor vermelha, alaranjada ou amarela. Uma característica muito importante é a sua profundidade, a porosidade. Por causa da quantidade de poros torna o solo permeabilizante, mesmo quando os teores de argila são elevados.

Latossolo Vermelho – Amarelo: São profundos e muito profundos, possuem óxido de ferro em mais ou menos 11%. Normalmente esse tipo de solo é poroso, mesmo com teores altos de argila. A sua textura varia, há registro de teores de argila de 15% a mais de 80%. No Brasil ocorrem em todo o território, sendo mais expressivos em alguns lugares e menos em outros.

Latossolo Amarelo: Se deriva de sedimentos arenosos, variando sua textura de franco-arenosa até muito argilosa. Esse tipo de solo é duro ou muito duro, quimicamente pobres . Possuem uma coloração amarela. O Latossolo amarelo ocorre em relevo plano, são muito profundos, com boa drenagem.

Latossolo Variação Una: Essa classe foi criada para abrigar os latossolos com médios a altos teores de ferro, com cores amareladas e alaranjadas, os quais não se encontram nos demais latossolos.

Latossolo: Podem ser vermelho, alaranjado ou amarelo. Possui uma grande característica que é a profundidade e a porosidade, que proporciona a estes solos uma alta permeabilidade. Esse tipo de solo é formado em clima quente e úmido, o que os tornam envelhecidos, estáveis e intemperizados.

Latossolo Ferrífico: (Latossolos Vermelhos Perférricos) A sua coloração é vermeho-violáceo, com textura argilosa e muito argilosa. São muito pobres quimicamente.

Latossolo Roxo: Tem coloração vermelho-escura, derivado de rochas básicas. São bastante porosos, argilosos e muito argilosos. Possuem um grande significado agrícola.

Latossolo vermelho-Escuro: Sua coloração é vermelho-escura, sua textura é argilosa e muito argilosa. É um tipo de solo muito profundo e bem drenado. Ocupam grandes extensões do território brasileiro, em condições de relevo pouco movimentado, e por isso constituem uma das classes mais importantes de solos.

Latossolo Bruno: Não hidromórficos. Argilosos e muito argilosos. Seu teor de acido de ferro é bastante elevado. Os latossolos Bruno se desenvolvem em planaltos cerranos, com altitude acima de 800 metros.

Terra Roxa Estruturada: (Argissolo, Nitrossolo) Tem coloração vermelha-escura, argilosa e muito argilosa, com teores de oxido de ferro relativamente elevados, apesar de ser bastante argiloso, esse tipo de solo é poroso. É encontrado em extensas áreas de planalto.

Podzólico Vermelho-Amarelo: (Luvissolo, Alissolo, Argissolo, Nitrossolo) È um solo mineral de cor vermelha a amarelada, são bastante variados em textura e profundidade. Tem vários interesses agrônomos, como a profundidade, textura, atividade da argila, entre outros.

Solos orgânicos: (Organossolos) Solos de constituição orgânica, de ocorrência em ambientes hidromórficos, exceto se drenados. Nos primeiros 40 cm da superfície observa-se duas camadas de constituição orgânica. Sua coloração é escura.

Glei Húmico e Glei Pouco Húmido: (Gleissolos) Essas duas classes se caracterizam pela presença de material orgânico na superfície, mas diferem da classe dos solos orgânicos. São classificados por solos minerais. Possuem limitações no uso agrícola, por causa do lençol freático e riscos de inundação.

Interação da radiação eletromagnética com os solos

A interação de a radiação eletromagnética dá-se microscopicamente. Toda matéria existente no universo é constituída de moléculas e que por sua vez são compostas por dois ou mais átomos de elementos químicos.

Transição intra-atômica

Existem os “terras raras “são elementos de ocorrência muito limitada nos solos por isso exercem pouca influência na absorção da radiação eletromagnética entre todos os elementos o mais comum que encontramos é o ferro normalmente no latossolos.

Transferência de carga ou transição inter elementos

Refere-se pelo processo pelo qual a energia é absorvida pela transferência de elétrons entre íons adjacentes isto é nas ligações químicas para formar um composto como o cloreto de sódio .no solo segundo Epiphânio os et al. (1992) os processos de transferência de cargas são postas em evidência pelo aumento progressivo da intensidade da reflectância do visível em direção ao infravermelho.

Transição de banda de valência á banda de transição

Nos metais há níveis de energia ou camadas vazias e próximos uns dos outros ,isso se faz por fornecimento de energia.nos elementos semicondutores, entre os quais alguns óxidos metálicos como a magnetita e a ilmenita as bandas completas com elétrons e as vazias são separadas poe certo intervalo de nível energético, esse intervalo ,com nívelde energia inferior ao do visível e do infravermelho é o responsável por bandas intensas de absorção metálica ao longo do espectro eletromagnético.

Absorção de origem molecular

A absorção da energia eletromagnética pode  ser de origem atômico ou molecular ela provoca o fenômeno de vibração da molécula ,essa vibração consiste em oscilação de átomos de moléculas e também de seu centro de equilíbrio a energia necessária para este fenômeno situa-se na região espectral do infravermelho médio. As vibrações de grupos são frequentes nos solos são bons exemplos de absorção de origem molecular.

Parâmetros que influenciam a refletância dos solos

Os parâmetros do solo que influenciam a radiação refletida da superfície são vários, o mais importante os óxidos de ferro , a umidade a matéria orgânica a granulometria , a mineralogia da argila e o material de origem, a cor do solo  a capacidade de troca catiônica de drenagem interna do solo a temperatura  a localização entre outros. A quantidade de energia refletida por determinado tipo de solo é função de todos esses fatores que se encontram no solo.

Óxido de Ferro

No sensoriamento remoto a refletância espectral dos solos pode ser usada na identificação de solos que contém diferentes óxidos de ferro, a quantidade de energia absorvida depende da quantidade de óxido de Ferro, os solos contendo maiores teores de óxidos de ferro como os Latossolos ferríferos e o as Latossolos roxos , os espectros de energia refletida principalmente na região do infravermelho próximo ,são bastante  atenuados em razão da presença deles , que as influências dos demais parâmetros do solo.

De acordo com a descrição das classes o Latossolo Ferrífero e o latossolo Roxo possuem altos teores de óxidos de ferro e coloração bastante semelhante. É preciso, porém estar atento a amplitude de variação de óxido de ferro que é muito grande podendo ocorrer caos em que os dois tipos de solos apresentem valores semelhantes.

Segundo Montgomery (1976) observou que o teor de óxido de ferro livre no solo foi significativo na reflectância tanto no visível como no infravermelho e que a significância tanto no visível aumentou com o aumento do comprimento da onda.

Matéria orgânica

A composição e o conteúdo de matéria orgânica no solo são reconhecidamente fatores de forte influência sobre a reflectância dos solos. Á medida  que o teor de matéria orgânica aumenta a reflectância do solo decresce no intervalo de comprimento da onda.

Rugosidade e formação de crosta superficial

Logo nas primeiras pesquisas o sensoriamento remoto em solos, foi possível reconhecer a presença de formação de crostas superficiais em áreas desnudas pala diferença no comportamento espectral dessas áreas em relação ás adjacentes do mesmo tipo de solo. A formação da crosta faz com que os solos úmidos apresentem um comportamento espectral de solo seco. Durante asa fases de interpretação dos dados de satélite e de fotografias aéreas os autores notaram que cetas aéreas preparadas para plantio apresentam nos dados do lantsat-3 dois tons de cinza bastante distinto :um bem escuro proveniente da maior absorção da radiação nesta faixa pela presença de óxido de ferro e outro mais claro embora fosse o mesmo solo após a verificação de campo constataram a presença de crostas no solo exatamente onde a tonalidade de cinza era mais clara, neste caso a formação de crosta  estava associada á diferença de tempo entre o preparo do solo nestas áreas e o período de coleta dos dados do satélite.

Umidade do solo

Quando o solo é molhado sua coloração torna-se mais escura .isto porque ocorre a absorção da radiação eletromagnética aumenta devido á presença da água, fazendo com que a reflectância do solo decresça na região do visível e do infravermelho próximo ao espectro eletromagnético quando comparado  o seu estado seco.

Distribuição dos tamanhos de partícula

Os solos são formados por partículas de diferentes tamanhos a caracterização textual se um solo é feita em função das frações areia,silte e argila, nota-se que cada uma dessas frações pode estar no solo em diferentes tamanhos compreendidos neste intervalos. Assim um solo pode apresentar reflectância espectral diferentes de outro da mesma classe por dois motivos; concentração e tamanhos das partículas que compõem esses solos.

Portanto nota-se que cada constituinte do solo interage com a radiação eletromagnética diferentemente do outro. No entanto é sempre bom relembrar que o solo esses minerais não ocorrem isoladamente e sim formando o complexo de solo.

Considerações finais

Com base resumo descrito pode-se entender que o Sensoriamento Remoto é uma forma de mapeamento dos objetos e fatos geográficos sem o contato direto com eles, e corresponde a um dos principais recursos tecnológicos utilizados pela cartografia moderna em termos de mapeamento e ainda destaca, que os recursos naturais do planeta Terra são essenciais para obtermos o resultado final desse processo devido a refletância dos mesmos, que pode ser simplificado através dos tipos de solos encontrados, matas, minerais entre outros. Ainda nesse mesmo ponto podemos analisar as interferências que ocorrem através da umidade, dias chuvosos, nublados ou fatos de radiação solar, ou seja, tudo influencia no Sensoriamento Remoto, por isso que é fundamental conhecermos todas essas bases terrestres para podermos realmente entender a fundo o que vem a ser o sensoriamento remoto e suas aplicações.