Aplicação de coeficientes de cultivo baseados em imagens de satélite defasadas no tempo para estimar a evapotranspiração real pelo método FAO-56

Por que imagens antigas de satélite importam para as fazendas de hoje

Em regiões secas, cada gota de água bombeada de aquíferos subterrâneos é importante tanto para agricultores quanto para cidades. Ainda assim, é surpreendentemente difícil saber quanto água as culturas realmente consomem em toda uma bacia hidrográfica, dia após dia. Este estudo investiga um atalho prático: podemos reaproveitar informações de satélite de uma década atrás, em vez de processar continuamente novas imagens, e ainda obter estimativas confiáveis de quanto água as culturas estão consumindo hoje?

Observando campos sedentos do espaço

As plantas perdem água para o ar durante o crescimento, um processo conhecido simplesmente como “uso de água” ou, mais tecnicamente, evapotranspiração. Medir esse uso de água diretamente exige equipamentos caros que registram trocas de energia e umidade acima dos campos. Esses aparelhos funcionam para parcelas de pesquisa individuais, mas não para vastas regiões agrícolas com culturas mistas. Os satélites oferecem uma saída: ao capturar padrões de luz e calor na superfície do solo, podem ser usados para estimar quanto água as culturas estão consumindo em grandes áreas. O desafio é que transformar essas imagens brutas em números de uso de água costuma exigir cálculos pesados, expertise especializada e atualizações frequentes.

Uma receita simples usando dados antigos e novos

O pesquisador concentrou-se na bacia do rio Neishaboor, no nordeste do Irã, uma área árida a semiárida onde cerca da metade das terras é cultivada e a água subterrânea é amplamente explorada para irrigação. A ideia central foi tratar um ano mais antigo, 2009, como uma “foto de treinamento” detalhada. Primeiro, imagens de satélite daquele ano foram combinadas com um método de balanço de energia bem testado, chamado SEBAL, para estimar o uso diário de água das culturas por pixel. Ao mesmo tempo, dados meteorológicos padrão de uma estação local foram usados na abordagem orientadora da FAO (conhecida como FAO-56) para calcular quanto uma cultura de referência usaria sob condições ideais.

Convertendo imagens em assinaturas reutilizáveis das culturas

Ao dividir o uso de água estimado por satélite pelo uso de água de referência para 2009, o estudo produziu mapas de “coeficientes de cultivo” – números simples que descrevem quão sedentas as culturas reais são em comparação com a cultura de referência ideal em cada local. Esses coeficientes capturam a influência do tipo de cultura, do estágio de crescimento e do manejo local de forma compacta. A iniciativa ousada neste trabalho foi assumir que esses coeficientes por pixel de 2009 ainda poderiam ser úteis dez anos depois. Em 2019, em vez de reprocessar novas imagens de satélite, o pesquisador usou registros meteorológicos mensais e os multiplicou pelos coeficientes antigos para estimar o uso diário atual de água das culturas nos mesmos meses. Essas estimativas foram então verificadas em relação a cálculos SEBAL de 2019, tratados como referência.

Quão próximas foram as estimativas?

A comparação foi realizada para dez subbacias escolhidas na bacia, principalmente onde há concentração de terras irrigadas. De abril a outubro de 2019, a diferença média entre o novo método simplificado e os cálculos de satélite de referência ficou, em geral, entre cerca de meio milímetro e um milímetro e meio de água por dia. Os erros tendiam a ser menores nos meses de pico de irrigação, quando os campos estavam totalmente verdes e bem irrigados, e um pouco maiores no início da primavera. Quando os erros foram examinados em dias de baixo, médio e alto uso de água, o método não mostrou viés forte de superestimar ou subestimar consistentemente, o que é atraente para o monitoramento de longo prazo dos recursos hídricos.

Limites de se apoiar no passado

O estudo também destaca situações em que esse atalho pode falhar. O maior risco vem de mudanças no uso da terra e nos padrões de cultivo entre o ano “antigo” e o ano “novo”. Se os agricultores mudarem de trigo para pomares, expandirem ou reduzirem áreas irrigadas, ou alterarem calendários de irrigação, os coeficientes de cultivo com uma década de idade podem ficar defasados e introduzir erro adicional. Mudanças climáticas — como anos mais úmidos ou mais secos — e alterações no manejo das áreas também podem afetar o quanto os coeficientes antigos representam as condições atuais. O autor sugere que reduzir a lacuna temporal, por exemplo usando imagens de alguns anos antes, e acompanhar melhor as mudanças no uso da terra provavelmente melhorariam os resultados.

O que isso significa para a gestão da água

Para gestores de água que atuam em regiões carentes de dados e sujeitas à seca, esses achados são encorajadores. Eles sugerem que, quando o processamento de satélite atualizado não é viável, assinaturas de cultivo derivadas anteriormente ainda podem fornecer estimativas razoavelmente precisas do uso de água agrícola em uma bacia. A abordagem simplifica a carga de trabalho ao transformar uma tarefa complexa e intensiva em imagens em um cálculo mais direto, alimentado por dados meteorológicos rotineiros. Embora não possa substituir o monitoramento detalhado em todos os lugares, e dependa de vigilância sobre a evolução dos padrões de cultivo, esse método oferece uma ferramenta prática para apoiar decisões sobre irrigação, bombeamento de aquíferos e planejamento hídrico de longo prazo.

Citação: Moazenzadeh, R. Application of time-lagged satellite image-based crop coefficients for estimating actual evapotranspiration through FAO-56 method. Sci Rep 16, 6859 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38365-2

Palavras-chave: evapotranspiração, sensoriamento remoto, uso de água das culturas, gestão de águas subterrâneas, agricultura semiárida