Modelagem da Antropização da Paisagem

Modelagem da Paisagem como Ferramenta de Apoio à Análise de Sub-bacias no Distrito Federal

May 21, 202412 min read

INTRODUÇÃO

O impacto da antropização na natureza constitui um dos maiores motores de mudança global e tem consequências diretas sobre o ciclo hidrológico. Essa mudança representa o reflexo direto da ação do homem no meio ambiente e uma das formas mais utilizadas de avaliar este fenômeno é através do acompanhamento da cobertura e uso da terra. Segundo (SOHL et al., 2016) projeções de cobertura e uso do solo podem permitir a visualização de paisagens e otimização do planejamento em uma variedade de processos econômicos e sociais. Os resultados desses modelos têm sido utilizados não só na análise da hidrologia, como também da biodiversidade, ciclos biogeoquímicos e emergência de novos ecossistemas.

Como afirma (FERREIRA et al., 2012) os legisladores atualmente percebem que a redução dos impactos ambientais não pode se limitar à criação de áreas de prioridade para conservação da biodiversidade ou simplesmente regulação do uso da terra. Envolve um completo entendimento das causas que norteiam a intervenção humana nas paisagens naturais. Segundo (KLINK, CARLOS A AND MOREIRA, 2002) as consequências de políticas que foram formuladas com pouca atenção às implicações do uso desregrado da terra contribuíram para o crescimento da sua degradação e encorajaram formas ineficientes de desenvolvimento, dando origem a conflitos sociais.

Assim, para os gestores e legisladores públicos é de fundamental importância o conhecimento dos resultados das análises e modelos de cobertura e uso da terra e suas implicações, em especial nas bacias hidrográficas. Como visto em (CAMPOS, 2004) é vital a gestão adequada dos aquíferos para o fornecimento de água do Distrito Federal.

No texto que segue serão descritos os resultados preliminares de um experimento de modelagem da antropização do Distrito Federal com identificação, mapeamento e classificação de zonas de maior probabilidade de antropização com seus efeitos diretos detectados na análise das sub-bacias do Ribeirão das Lajes e Ribeirão Ponte Alta.

Fig.I - Probabilidade de Antropização DinamicaEGO
Fig.I - Probabilidade de Antropização DinamicaEGO

COBERTURA E USO DA TERRA NO DISTRITO FEDERAL

Segundo (GUIMARÃES et al., 2013) a ocupação acelerada do solo no Distrito Federal é um dos seus principais problemas ambientais. Os centros urbanos avançaram em direção às áreas de proteção e à ocupação irregular de terras, o que pode ocasionar impactos significativos como a impermeabilização do solo e a diminuição da capacidade hídrica.

Na porção sul do Cerrado brasileiro é onde está localizado o Distrito Federal, responsável principalmente por um grande impacto no crescimento populacional durante a construção de Brasília entre 1950 e 1960. Nessa parte do Cerrado, grandes porções da vegetação natural foram transformadas em uma mistura de árvores e gramíneas para pastagens cultivadas e culturas agrícolas como a soja, arroz, café, trigo, milho e cana de açúcar.

Pelo seu tamanho e por ser um dos maiores hotspots de biodiversidade do mundo, responsável pelo provimento de serviços ecossistêmicos, abrangendo três das maiores bacias hidrográficas da América do Sul, o bioma Cerrado tem sido apontado quanto à necessidade de sua conservação e impactos provenientes de sua degradação em estudos como em (KLINK; MACHADO, 2005; MYERS et al., 2000; STRASSBURG et al., 2017).

Além disso diversos levantamentos da cobertura e uso da terra foram realizados por diversos pesquisadores e iniciativas com metodologias e resoluções distintas para esse bioma como pode ser visto em (BEUCHLE et al., 2015; FERREIRA et al., 2012; SANO et al., 2008, 2009, 2010; SILVA; BARBOSA, 2016). O Distrito Federal conta atualmente com iniciativas específicas de levantamento como a apoiada pela Companhia de Planejamento do Distrito Federal, utilizada em (DAS NEVES, 2017), e em trabalhos acadêmicos em modelagem como o de (RALHA et al., 2013).Trabalhos que avaliem, analisem ou modelem a antropização ou a paisagem podem consequentemente fazer uso de qualquer dos dados levantados para o Cerrado ou especificamente para o Distrito Federal.

Nesse aspecto, uma das iniciativas mais disseminadas e aderentes ao estudo do desmatamento ou a antropização da paisagem foi o Projeto de Conservação e Utilização Sustentável da Diversidade Biológica - PROBIO, com acurácia informada de 90% para todo o Cerrado ao dividilo apenas entre cobertura natural e antrópica. A série do PROBIO inicia-se em 2002 e vai até 2008, sendo continuada pelo Projeto de Monitoramento do Desmatamento dos Biomas Brasileiros por Satélite - PMDBBS - de 2009 a 2011 (PMDBBS, 2011, 2015). Após isso, o mesmo dado passaria a ser levantado pelo projeto Terraclass (CERRADO 2013, 2015), mas com a mudança de metodologia ocorreu certa incompatibilidade com os dados anteriores. Desse modo, a modelagem a qual o presente texto se refere foi realizada a partir de dados do Probio/PMDBBS.

MAPA DE PROBABILIDADE DE MUDANÇAS

A modelagem utilizou paisagens de 2002 a 2008 como intervalo de referência. E além disso, foram elaborados mapas para uso como determinantes espaciais que se constituíam de mapas de altimetria, declividade, proximidade de malha hidrográfica e proximidade de malha rodoviária.

A metodologia escolhida foi a utilizada no software Dinamica Ego - uma plataforma para modelagem ambiental - e descrita em diversos trabalhos (BRITALDO, S. SOARES-FILHO; RENATO, 2001; CARVALHO DE LIMA et al., 2013; OLIVEIRA et al., 2007) Nessa metodologia é possível mapear o espaço potencial de mudanças através do método bayesiano de pesos de evidências que utiliza a probabilidade condicional, para encontrar a relação entre a presença e a ausência de mudanças de acordo com um fator da variável explanatória ou determinante espacial. Os pesos de evidência são relacionados com a probabilidade de transição de cada variável espacial e, a partir disso, são agrupados em um mapa global de probabilidades. Desse modo, um primeiro mapa de probabilidades foi gerado e analisado com relação ao cenário conhecido de antropização da mesma série entre 2009 e 2011.

O mapa gerado, quando comparado com as áreas de antropização observadas da série, apresentou uma boa correspondência com a classificação de probabilidades inferidas, levando em consideração a série ocorrida de 2002 a 2008. No intervalo de 2009 a 2011 as áreas de ocorrência foram encontradas em mais de 80% de sua totalidade a partir da classificação de probabilidade na categoria média. A figura I demonstra resultados encontrados com casos aparentes de antropização que foram destacados para ilustrar a correspondência com os casos observados.

ANTROPIZAÇÃO COMPARADA ENTRE AS SUB-BACIAS DI RIBEIRÃO ENGENHO DAS LAGES E RIBEIRÃO PONTA ALTA

As alterações no regime hidrológico, devido às mudanças na cobertura da terra, foram analisadas ao longo dos anos por diversos estudos e, segundo (BAYER, 2014), a grande maioria deles está baseada no monitoramento de pequenas bacias experimentais. O mesmo autor destaca ainda que, de acordo com (MCCULLOCH; ROBINSON, 1993), esses estudos experimentais são classificados em três tipos principais: estudos de correlação, estudos em uma única bacia e metodologia das bacias pareadas.

Fig.II - Antropização baseada na série 2002-2011
Fig.II - Antropização baseada na série 2002-2011

Os resultados que seguem foram obtidos seguindo as premissas básicas do estudo experimental das bacias pareadas2, mas não completamente. De forma resumida, nesse tipo de estudo, duas bacias adjacentes com características semelhantes são monitoradas por um determinado período chamado pré-tratamento. Após isso, em uma das bacias é aplicado um tratamento, e este novo período iniciado é chamado de monitoramento (HEWLETT, 1983). Com isso, é assumido que a variabilidade climática foi considerada na análise e que alterações na quantidade de água são atribuídas à mudança da vegetação, como visto em (BAYER, 2014). As sub-bacias selecionadas na análise estão contidas na parte sul e no oeste do Distrito Federal, como visto na Figura II e também na ampliação das Figuras III e IV.

Fig.III - Alta Antropização no Período de Análise
Fig.III - Alta Antropização no Período de Análise

A hipótese levantada foi que essas duas bacias adjacentes apresentariam o seguinte comportamento:

  • A sub-bacia do Ribeirão Engenho das Lages teria seu regime hidrológico alterado - como visto em (HEWLETT, 1983) - e corresponderia a vazões máximas e mínimas mais distantes. Ou seja, um regime saudável corresponde a um armazenamento equilibrado onde a variância não seja tão ampla.

  • Enquanto isso, a sub-bacia do Ribeirão Ponte Alta manteria seu regime hidrológico inalterado no mesmo período, mesmo já tendo sido bastante afetado pela antropização prévia.

Para a avaliação desse comportamento foram utilizadas as séries de médias de vazões do site CAESB das estações ilustradas nos mapas das figuras III e IV. O primeiro passo foi encontrar a quebra do padrão do regime, identificando as mudanças significativas na variância em múltiplos pontos exatos na série de alta antropização utilizando as técnicas contidas em (KILLICK, 2016). Dois pontos foram encontrados, o primeiro em setembro de 2010 e o segundo em novembro de 2013 na série com alta antropização. Para a série com baixa antropização não foi encontrado nenhum ponto de mudança significativa no mesmo período. Essa primeira análise já fortalece a hipótese levantada, mas não é suficiente. A partir dos intervalos levantados, foi feito um teste t de Student pareado entre os dois períodos na série de alta antropização, para avaliar se a média do período anterior a setembro de 2010 apresentou alteração estatisticamente significativa até novembro de 2013. Nesse tipo de análise, a hipótese nula é que as médias não apresentem alteração significativa. Utilizando um nível de confiança de 95% com ponto de corte de p-valor de 5%, o resultado encontrado foi de p-valor de 0.02666. Sendo assim, a hipótese nula é rejeitada e podemos aceitar a hipótese alternativa de que houve alteração significativa nas médias. Nesse caso, a hipótese alternativa do teste corresponde à hipótese explanada, anteriormente, de que houve alteração do regime hidrológico. E conforme a literatura, a alteração desse regime consequentemente ficará caracterizada por um armazenamento não equilibrado e uma provável tendência de diminuição da vazão.

Fig.IV - Baixa Antropização no Período de Análise
Fig.IV - Baixa Antropização no Período de Análise

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Como pode ser visto, a modelagem da antropização pode ser uma importante ferramenta de apoio ao estudo, avaliação e determinação de políticas públicas que visem à manutenção ou recuperação das bacias, sub-bacias e microbacias hidrológicas. Outros esforços, seja com caráter mais específico do estudo da vazão (SOUZA et al., 2012), ou com relação ao histórico do uso do solo nas microbacias (GUIMARÃES et al., 2013) no Distrito Federal, são fundamentais para o melhor entendimento ou levantamento de modelos hidrológicos completos. Além disso, os resultados preliminares, ao detectar uma área de grande probabilidade de antropização que se concretizou e posteriormente teve como consequência uma alteração de regime hidrológico, também reforçam a importância do levantamento da cobertura do solo como insumo fundamental para esses modelos ou a averiguação das pressões antrópicas em bacias.

Fig.V - Avaliação da Série com Alta Antropização
Fig.V - Avaliação da Série com Alta Antropização

Fig.VI - Avaliação da Série com Baixa Antropização
Fig.VI - Avaliação da Série com Baixa Antropização

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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SOBRE OS AUTORES

Ubirajara de Brito Cruz Júnior é Analista de Sistemas com Mestrando em Ciências Ambientais pela Universidade de Brasília.

Patrícia Pereira Alves Silva é Geógrafa com Mestrado em Geografia pela Universidade de Brasília.

COMO CITAR

CRUZ JUNIOR, U. B. ; SILVA, P. P. A. Modelagem da Antropização da Paisagem como Ferramenta de Apoio à Análise de Sub-bacias no Distrito federal. BRASÍLIA EM DEBATE, v. 1, nº 19, p. 24-30, set, 2018.

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