This study aimed to analyze with the help of TM data - Landsat 5, the relationship between the changes in land use and the variation of temperature and surface albedo, during period winter in basin River Vieira for the years 1985, 1995 and 2010. The choice of river basin Vieira is justified because this area, located in the North of Minas Gerais, was the scene of intense and rapid population growth. So this fact led to several modifications to the systems of river basin Vieira land use, such as: rapid urban expansion, rehabilitation of degraded areas and human disturbance of natural areas. Allowing this context, the development of this work in an environment with appropriate changes in land use systems necessary for the research. The methodological procedures needed to analyze the relationship between changes in land use and the variation of temperature and surface albedo in the Rio Vieira were the following: the first procedure considered the treatment of satellite images in goal to map land use; this mapping, in turn, followed the hierarchical scheme proposed by Heymann Legend (1994). The second procedure considered the application of the algorithm semi empirical Surface Energy Balance Algorithms for Land - SEBAL, which describes the full swing of radiation on the Earth's surface from the spectral bands of visible, near infrared and thermal infrared. From an operational standpoint, the runtime of the methodology applied to the mapping of land use, since the acquisition of orbital products to validate the mappings, was relatively short. A fact that deserves attention, especially because it led to the development of a wide range of temporal information of Vieira River basin. With emphasis on the recovery of 54.79 km ² of natural vegetation in 25 years. From the viewpoint of the thermal mapping, the coefficient of variation showed a correlation between the temperature obtained by the SEBAL model and the air temperature, measured at about 1.5 m high, ranging from 0.61 to 11.38 % and an overall accuracy r ² = 0.961. This validation was highly effective in order that the data Landsat TM 5 are collected at an altitude of 705 km above the surface. The statistical validation shows that the estimate of the infrared emissivity obtained by this algorithm satisfy the need for obtaining the thermal modeling of river basin Vieira from the spectral channels of Landsat 5 TM sensor. It is recommended the SEBAL algorithm for studies seek to that analyze the spatial distribution of surface temperature data. Considering that the temperature of the surface is of great value to the understanding of various climatic phenomena. / Este trabalho objetivou analisar, com auxílio de dados TM Landsat 5, as relações entre as mudanças no uso da terra e a variação da temperatura e do albedo de superfície, no período sazonal de inverno da bacia do Rio Vieira para os anos de 1985, 1995 e 2010. A escolha da bacia do Rio Vieira se justifica porque essa área, localizada na mesorregião do Norte do Estado de Minas Gerais, foi palco de um rápido e intenso crescimento populacional. De forma que esse fato proporcionou várias modificações nos sistemas de uso da terra dessa bacia, como por exemplo: rápida expansão urbana, recuperação de áreas degradadas e a antropização de áreas naturais. Permitindo, neste contexto, o desenvolvimento deste trabalho num ambiente com as devidas alterações dos sistemas de uso da terra. Os procedimentos metodológicos necessários para analisar as relações entre as mudanças no uso da terra e a variação da temperatura e do albedo de superfície na bacia do Rio Vieira foram os seguintes: o primeiro procedimento cuidou do tratamento das imagens de satélite com vistas ao mapeamento do uso da terra; esse mapeamento, por sua vez, obedeceu ao esquema hierárquico de legenda proposto por Heymann (1994). O segundo procedimento considerou a aplicação do algoritmo semiempírico Surface Energy Balance Algorithms for Land SEBAL, o qual descreve o balanço completo de radiação sobre a superfície da Terra a partir das bandas espectrais do visível, infravermelho próximo e infravermelho termal. Do ponto de vista operacional, o tempo de execução da metodologia aplicada ao mapeamento do uso da terra, desde a aquisição dos produtos orbitais até a validação dos mapeamentos, foi relativamente curto. Fato que merece destaque, sobretudo, porque permitiu a elaboração de uma vasta gama de informações temporais da bacia do Rio Vieira. Com destaque para a recuperação de 54,79 km² de vegetação natural em 25 anos. Do ponto de vista do mapeamento termal, o coeficiente de variação apontou uma correlação entre os dados de temperatura obtidos pelo modelo SEBAL e os dados de temperatura do ar, medidos a aproximadamente 1,5m do solo, variando de 0,61 e 11,38% e uma correlação geral em r² = 0,961. Essa validação se mostrou altamente eficiente, tendo em vista que os dados do TM Landsat 5 são coletados a uma altitude de 705 km em relação à superfície. A validação estatística permite concluir que a estimativa da emissividade infravermelha obtida pelo presente algoritmo satisfez a necessidade de obtenção da modelagem térmica da bacia do Rio Vieira a partir dos canais espectrais do sensor TM Landsat 5. Desta forma, recomenda-se o algoritmo SEBAL para estudos que busquem analisar a espacialização dos dados de temperatura de superfície. Tendo em vista que a temperatura dos alvos da superfície é de grande valia para a compreensão de vários fenômenos climáticos. / Mestre em Geografia

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The Araguari river hydrographic basin (BHRA) presents an area of 22,146.23 km2 and is located in a region of Minas Gerais State with high water demand by agriculture, industry and humans, which leads to high environmental costs, including damage of natural water resources systems. The frequent land use changes related to such activities often degrade water resources and therefore should be monitored in order to provide effective environmental management strategies, consistent with conservation activities of existing water streams. In this context, considering the need of efficient water resources management programs, the hydrological modeling becomes an important tool to help monitoring and management activities of water resources found in the watershed. Among numerous hydrological models, we can highlight (as used in this research) the ones having functions to overcome the demand for reliable and continuous data sets. In other words, these models can overcome situations where there is total or partial lack of data collected by hydrometeorological stations and even simulate situations/hypothetical scenarios for verification of some phenomena, for example, the behavior of stream flows. Thus, the objective of this research is to use a hydrological modeling to study the stream flow of BHRA, considering changes in land use and natural vegetation. The selected hydrological model was the Modelo de Grandes Bacias (MGB), developed by Instituto de Pesquisas Hidráulicas (IPH) from the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS). The effects of land use and land cover (LULC) changes (time period of 1975-2010) in the stream flow regime were evaluated. The main LULC changes in the study area in this time period was the replacement of natural grasslands (Campo limpo, Campo sujo and Campo Cerrado) by croplands and cultivated pasturelands, as result of great increase of economic activities in this region. In 2010, the natural vegetation was reduced to nearly half of found in 1975 (88,93% and 42,97% of basin covered by natural vegetation in 1975 and 2010, respectively). Cultivated pasturelands increased from 8,41% in 1975 to 30,59% in 2010. Croplands increased from 2% in 1975 to 23,02% in 2010. The MGB was adjusted to simulate daily stream flows of the BHRA based on rainfall, climate and stream flow data gathered by eight rain gauged stations, 54 rainfall stations, besides the following spatial data: digital elevation models derived from the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM); soil, geomorphology, geology and two-year LULC map (1975 and 2010). The calibration and simulation of MGB for BHRA showed good fit between observed (ANA) and calculated stream flow (MGB). The BHRA was then divided into sub-basins for further analysis. The Ibiá sub-basin showed better results of calibration and simulation of daily stream flows. The stream flows of Fazenda São Mateus, Desemboque and Fazenda Letreiro sub-basins were also analyzed. The Fazenda Letreiro sub-basin, the one that presented highest levels of LULC changes in the time period considered (conversion of 53,56% of natural vegetation into croplands and cultivated pasturelands) showed an increase of maximum (38,8 m3/s), minimum (2,29 m3/s) and average (5,78 m3/s) stream flow and for annual laminar flow (231,35 mm/year) as well. Hypothetical scenarios were simulated for the Ibiá sub-basin and compared with the stream flow results estimated by MGB for the year 2010. For actual LULC conditions, the measured and the estimated mean stream flows were quite similar. In a scenario of 100% of natural vegetation cover, the minimum stream flow increased 2,28 m3/s. In a scenario of 100% of cultivated pasture, the maximum stream flow presented highest increase of 36,18 m3/s. The use of the model and the analyses conducted in this study were considered satisfactory to meet the proposed research objectives. / A bacia hidrográfica do rio Araguari (BHRA) - MG, apresenta área de 22.146,23 km2 localizados em uma região de grande consumo de água pela agricultura, indústria e pelas pessoas, o que acarreta altos custos ambientais, incluindo danos aos sistemas hídricos naturais. As constantes alterações de uso da terra relacionadas a tais atividades são potencialmente degradantes dos recursos hídricos e devem ser conhecidas para que se possa planejar a gestão dos ambientes de forma coerente com a preservação dos cursos d água existentes. Neste contexto, frente a necessidade de gestão dos recursos hídricos, a modelagem hidrológica é uma ferramenta importante e eficiente no sentido de auxiliar o monitoramento e gestão das águas presentes nas bacias hidrográficas. Dentre as inúmeras aplicações dos modelos hidrológicos, podemos destacar (como utilizado nesta pesquisa) que eles têm a função de suprir a demanda de dados confiáveis e contínuos em locais onde existe total ou parcial ausência de dados coletados pelas estações hidrometeorológicas e ainda de simular situações/cenários hipotéticos para verificação de alguns fenômenos, a exemplo do comportamento da vazão dos rios presentes área de estudo. Desta forma, o objetivo geral desta pesquisa é realizar uma modelagem hidrológica para o estudo da vazão da BHRA, a partir das mudanças do uso da terra e cobertura vegetal nativa. O modelo hidrológico utilizado foi o Modelo de Grandes Bacias (MGB), do Instituto de Pesquisas Hidráulicas (IPH), da UFRGS. Foram avaliados os efeitos das mudanças de uso da terra e cobertura vegetal nativa (período de 1975 a 2010) na resposta da vazão na bacia. As principais mudanças de uso da terra e cobertura vegetal nativa na BHRA neste período foram a substituição da classe campestre (Campo limpo/Campo sujo/Campo cerrado) pelas classes de atividades agropecuárias, devido ao grande avanço destas atividades econômicas na região. Em 2010, a cobertura vegetal nativa se reduziu praticamente a metade dos valores calculados para o ano de 1975 (passou de 88,93% para 42,97%). A classe de Pastagem aumentou de 8,41% (1975) para 30,59% (2010) e a classe de Agricultura aumentou de 2% (1975) para 23,02% (2010). O MGB foi ajustado para a simulação de vazões diárias a partir dos dados de chuva, clima e vazão observadas de 8 estações fluviométricas, 54 estações pluviométricas, além de dados espaciais: Modelo Digital de Elevação (SRTM), mapa de solos, mapa de unidades geomorfológicas, mapa geológico e mapas de uso da terra e cobertura vegetal nativa (1975 e 2010) da BHRA. O processo de calibração do modelo e simulação para a BHRA permitiu verificar um bom ajuste entre as vazões observadas (ANA) e calculadas (MGB). A BHRA foi dividida em sub-bacias para melhor análise, sendo a sub-bacia Ibiá aquela que apresentou melhores resultados na calibração e simulação de vazões diárias. Além da sub-bacia Ibiá, foram analisadas as vazões das sub-bacias Fazenda São Mateus, Desemboque e Fazenda Letreiro pertencentes à BHRA. A sub-bacia Fazenda Letreiro, sub-bacia que teve mais mudanças de uso da terra e cobertura vegetal nativa no período considerado (com a substituição de 53.56% da cobertura vegetal nativa transformada em agricultura e pastagem) apresentou um aumento para as vazões máxima (em 38,8 m3/s), mínima (em 2,29 m3/s), média (em 5,78 m3/s) e lâmina escoada anual (231,35 mm/ano), no período de 1975 a 2010. Foram simulados cenários hipotéticos para a sub-bacia Ibiá e comparados os resultados com os dados de vazão calculados pelo MGB, do ano de 2010. Em relação aos dados de vazão do cenário real de 2010: a vazão média para os cenários hipotéticos propostos se manteve praticamente equiparada, o cenário 100% Cobertura vegetal nativa apresentou maior alteração em relação a vazão mínima (aumento de 2,28 m3/s) e o cenário de 100% Pastagem apresentou a maior alteração na vazão máxima (aumento de 36,18 m3/s). A utilização do modelo e as análises realizadas foram consideradas satisfatórias para cumprir os objetivos da pesquisa. / Doutor em Geografia

O boom do consumo e da produção de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) é um fenômeno recente que representa a transição de um cultivo andino negligenciado e subutilizado durante séculos para um supercultivo moderno do século XXI, dado o seu aporte nutricional. Nesse sentido, a presente tese apresenta e discute questões que o boom da quinoa suscita acerca das tendências das mudanças no uso da terra no Peru ― país que se tornou o maior produtor e exportador mundial do produto a partir de 2014. Para o desenvolvimento da pesquisa realizaram-se dois estudos. O primeiro deles objetivou analisar a dinâmica da expansão do cultivo de quinoa e identificar as mudanças no uso da terra resultantes do boom da quinoa, assim como determinar se tais mudanças ameaçam a agrobiodiversidade na principal região produtora de quinoa: Puno. O segundo estudo buscou calcular o impacto do boom da quinoa na expansão do seu cultivo, em termos de área ocupada, além de discutir os mecanismos pelos quais a expansão da demanda internacional por este produto ocasiona mudanças no uso da terra no Peru. Ambos os estudos se basearam em dados disponibilizados por entidades e órgãos oficiais do Peru, os quais foram coletados separadamente para as 18 regiões produtoras de quinoa, no período de 1995-2014. Para a análise dos dados, construíram-se mapas temáticos com as variáveis: área cultivada e variação porcentual anual de área cultivada. Também foram utilizadas as seguintes técnicas estatísticas: estatística descritiva, Análise de Componentes Principais (PCA) e exponential smoothing. Os resultados evidenciaram que o boom da quinoa no Peru começou em 2009, sendo que, a partir desse ano, a configuração da área cultivada com quinoa foi alterada drasticamente. Já no ano de 2014, inicia-se um período de expansão sem precedentes na história de sua produção. Cabe destacar, nesse sentido, que se o boom da quinoa não tivesse ocorrido, no ano de 2014 teria sido cultivada uma área 43% menor de quinoa do que foi efetivamente observado. A partir disso, foram constatados três fenômenos: (i) a evolução de uma nova geografia da produção de quinoa; (ii) a redução do uso de práticas agrícolas tradicionais (p.ex.: rotação de cultivos, descanso do solo) decorrente da intensificação da produção de quinoa; e (iii) a tendência de competição pelo uso da terra para produção de cultivos Andinos na região Puno (cañigua, mashua, oca e tarhui). Dessa forma, a expansão do mercado internacional de quinoa a partir de 2008 já começa a revelar suas consequências sobre as mudanças no uso da terra no Peru: (i) efeito de deslocamento (migração de atividades de um lugar para outro de uma maneira a ocasionar mudanças no uso da terra em novas localidades), (ii) efeito rebote (mudanças no uso da terra com as medidas adotadas para incrementar a eficiência da produção e aumento do número de empresas atuando no setor), e (iii) efeito cascata (perturbações que afetam o sistema terrestre em decorrência da substituição de áreas destinadas à produção de outros cultivos em condições agroecológicas específicas). Ao trazer uma perspectiva sobre a relação entre a intensificação do comércio internacional da quinoa e a expansão de terra cultivada no Peru, este trabalho contribui para a literatura, ainda em construção, sobre consequências das mudanças no uso da terra na sustentabilidade dos sistemas agrobiológicos. / The boom in consumption and production of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) is a recent phenomenon that represents the transition from a neglected and underutilized Andean crop for centuries to a modern supercrop of the 21st century due to its exceptional nutritional value. In this context, the present thesis presents and discusses issues raised as a resut of the quinoa boom regarding trends in land-use change in Peru, which, as from 2014, has become the world’s largest producer of quinoa. Therefore, two studies were carried out. The first study aimed to analyze the dynamics of the expansion of quinoa cultivation and to identify land use changes resulting from the quinoa boom, as well as to determine whether such changes threaten agrobiodiversity in the major quinoa producing region: Puno. The second study aimed to calculate the impact of the quinoa boom on the expansion of quinoa production in terms of cultivated area, and to discuss the mechanisms by which the growing international demand for this product causes land use changes in Peru. Both studies are based on data available from official sources. Data were collected separately for the quinoa producing regions, 18 in total. It covers the period from 1995 to 2014. Data were analyzed using thematic maps with the following variables: harvested area and annual variation in the percentage of harvested area. There were also used the following statistical techniques: descriptive statistics, Principal Component Analysis (PCA) and exponential smoothing. The findings showed that the quinoa boom in Peru began in 2009. From this year, the configuration of the area cultivated with quinoa has changed drastically, but the year 2014 marked the beginning of an unprecedented period in the history of the production of this crop. In this regard, it should be noted that if it had not occurred the quinoa boom, the area cultivated with quinoa in 2014 would have been 43% less than the observed quantity. From this, it was found three phenomena: (i) the evolution of the new geography of quinoa production in Peru; (ii) the diminished use of traditional farming practices (eg.: crop rotation with rest for the soil) due to the intensification of quinoa production; and (iii) the trend towards increased land use competition for Andean crop production in the Puno region (cañigua, mashua, oca e tarhui). Thus, the growing international quinoa trade since 2008 has started to reveal the consequences of land use changes in Peru: (i) displacement effect (migration of activities from one place to another, causing land use changes in new locations); (ii) rebound effect (land use changes in response to the measures introduced to improve production efficiency and the increase in the number of companies operating in the sector); and (iii) cascade effect (disorders that affect the land system as a result of the substitution of land area used to produce other crops in specific agro-ecological conditions). With the perspective on the link between the intensification of international trade of quinoa and the expansion of cultivated land in Peru, this study contributes to the literature by providing insights into the consequences of land use changes on the sustainability of agrobiological systems.

Esse estudo analisou a dinâmica da produção de alimentos no estado do Rio Grande do Sul e suas consequências para as alterações nas áreas de pastagens naturais no Bioma Pampa. Para tanto, foram analisadas as mudanças no uso da terra nos municípios conforme os Censos Agropecuários de 1975, 1985, 1995/1996 e 2006 e da produção de alimentos de acordo com os relatórios de produção agrícola e pecuária municipais do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). Para analisar as variações na área das culturas e quantidade produzida foi calculado um índice de crescimento relativo. Os municípios foram ordenados conforme a área das categorias em seu território e sua localização por Escalonamento Multidimensional Não Métrico (NMDS). A influência do bioma sobre o uso da terra foi analisada por ENVIFIT e a diferença entre as categorias por PERMANOVA, no software R. No Bioma Pampa ocorreu um decréscimo de 26% nas pastagens naturais desde 1975, apresentando decréscimo de até 12.5%, entre 1975 e 1985. Destacam-se as taxas das lavouras e matas artificiais, em que para lavouras temporárias, apresentaram um crescimento considerável de 1985 para 2005. A influência do Bioma Pampa na composição das categorias de uso da terra manteve-se entre 14 e 15%, havendo diferença entre municípios localizados no Bioma Pampa em todos os anos analisados. Ao longo do tempo foi possível observar uma movimentação significativa das lavouras temporárias e das matas artificiais que principalmente entre 1995 e 2005 começam a integrar a paisagem do bioma. Para enfrentar o desafio de manter atividades agroecológicas em biomas ameaçados o Brasil deve investir em fiscalização, desenvolvendo sistemas de monitoramento capazes de detectar sutis alterações no uso da terra. Por outro lado, a produção de alimentos nesse estado apresentou crescimento na quantidade produzida. Foi observado um crescimento elevado na quantidade produzida de soja, sendo distribuição homogênea em todo o estado. O arroz apresentou redução na quantidade produzida no norte do estado e uma concentração expressiva nas regiões sul e fronteira oeste do estado. Os bovinos mantiveram seu rebanho estável com grande concentração na fronteira oeste. A silvicultura apresentou crescimento em praticamente todo estado, estando sua produção centrada na região sudeste do estado. As lavouras analisadas contribuíram para o PIB do estado e são capazes, hoje e no futuro, de suprir as demandas calóricas do Rio Grande do Sul em caso de necessidades, caso sejam mantidas as características atuais do agronegócio gaúcho. Dessas culturas, a soja foi a que mais disponibilizou calorias e retorno financeiro ao estado, sendo capaz de suprir a demanda local e oferecer excedentes para a exportação. Em todas as culturas, com exceção do milho, o aumento da quantidade de calorias disponibilizadas esteve relacionado ao aumento da área plantada, demandando maiores investimentos e incentivos ao incremento do rendimento das culturas. / This study analyzed the food production dynamics in the state of Rio Grande do Sul and its consequences for the changes in the natural grassland areas in the Pampa Biome. To this end, data for land use in the municipalities of Pampa Biome were collected from the Agricultural Censuses of 1975, 1985, 1995/1996 and 2006 as well as the food production data presented at the municipal agricultural and livestock reports published by the Brazilian Institute of Geography and Statistics (IBGE). To analyze the dynamics of the natural grasslands area of natural pastures, the micro-regions were compared every 10 years, the relative growth rate. The comparison between the municipalities was made by the adjusted mean the area allocated for the categories of land use. All municipalities were ranked as the area of the categories in its territory and its location by Multidimensional Scaling Not Metric (NMDS). The influence of the biome on land use was analyzed by ENVIFIT and the difference between the categories by PERMANOVA in Pampa Biome R. In software, there was a 26% decrease in natural pastures since 1975, presenting decrease of up to 12.5% between 1975 and 1985. Noteworthy are the rates of crops and artificial forest in which to temporary crops showed considerable growth from 1985 to 2005. The influence of the Pampa biome in the composition of land use categories remained between 14 and 15%, with significant differences between municipalities in the Pampa biome in all the years analyzed. Over time, it observed a significant movement of temporary crops and artificial forests that mainly between 1995 and 2005 begin to integrate the biome landscape. To face the challenge of maintaining agro-ecological activities threatened biomes in Brazil should invest in surveillance, developing monitoring systems capable of detecting subtle changes in land use. Moreover, the production of food in this state showed an increase in the amount produced. High growth for soy produced, being homogeneously distributed across the state was observed. Rice declined on the amount produced in the northern state and a significant concentration in the south and west of the state border. Cattle kept its stable herd with great concentration on the western border. Forestry grew in almost every state, with its production centered in the southeastern region of the state. The crops analyzed contributed to the state's GDP and are able, today and in the future, to meet the caloric demands of Rio Grande do Sul in the event purposes, if the current features of the gaucho agribusiness are maintained. These crops, soybean was the one that provided calories and financial return to the state, being able to meet local demand and provide surplus for exports. In all crops, except corn, increasing the amount of calories available was related to the increased planted area, requiring greater investments and incentives to increase crop yields.

Esse trabalho tem como objetivo compreender as relações entre a Land Surface Temperature (LST), Normalized Difference Vegetation Índex (NDVI) e os padrões do uso da terra do município de São Paulo no período de 1985 a 2010. Analisou-se 15 bairros, nos quais foram extraídas 45 amostras aleatórias de diferentes padrões de uso da terra; subdivididas em baixo padrão, médio padrão e médio alto padrão. Com o aporte de geotecnologia, foi feita a extração dos dados das imagens de satélite Landsat 5 (TM) e das Ortofotos do ano de 2010. O comportamento das amostras variou de acordo como os diferentes perfis dos grupos analisados. O grupo de baixo padrão foi o que apresentou as maiores amplitudes térmicas, ausência de arborização urbana atreladas a um baixo padrão construtivo. O grupo de médio padrão é caracterizado pela predominância de área verticalizada e apresenta uma arborização urbana escassa em meio a uma malha urbana consolidada. O grupo de médio alto padrão foi o que mais apresentou arborização urbana, distribuída de forma homogênea na maioria das amostras, portanto foi o grupo que teve baixas amplitudes térmicas e o índice de Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) com pouca variação. Os testes mostraram fortes correlações negativas entre as amostras de Land Surface Temperature (LST) e o índice de Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), sendo -0,58 em 1985, -0,43 em 2004 e -0,82 em 2010. Os diferentes padrões de uso da terra, relacionados à temperatura de superfície, e o índice de vegetação, aliado à preocupação com o planejamento ambiental, deve resultar na melhoria da qualidade de vida da população. Esta pesquisa faz parte do Projeto Temático processo FAPESP 08/58161 -1, \"Assessment of Impacts and Vulnerability to Climate Change in Brazil and strategies for Adaptation options\", Component 5: Vulnerability of the metropolitan region of São Paulo to climate Change. / This study aims to understand the relationship between Land Surface Temperature (LST), Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and the patterns of land use in the municipality of São Paulo, from 1985 to 2010. A totoal of 45 random samples were extracted from the 15 districts used in this study, with different patterns of land use which were subdivided into three different clases: low-end, middle and middle-high. Geospatial approaches allowed the extraction of satellite image data from Landsat 5 data (TM) and from Orthophotos from 2010. The behavior of the samples varied accordingly to the different group profiles. The low-end group presented the highest thermal amplitudes and more significant absence of urban vegetation linked, both to low urbanization and construction standards. The average standard group is characterized by the predominance of vertical buildings and lacks urban trees amidst a consolidated urban landscape. The average-high standard group displayed the highest concentration of green urban areas, distributed homogeneously in most samples, so this group presented low variations both in temperature amplitude and in the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). The correlation tests showed strong negative correlations between samples of Land Surface Temperature (LST) and the NDVI samples, of -0.58 in 1985, -0.43 in 2004 and -0.82 in 2010. Understanding the relations between the different patterns of land use, surface temperature and the NDVI (with due concern for environmental planning) is an important step in the identification and rehabilitation of enviromentally. This research is part of the Thematic Project FAPESP 08/58161 -1 process, \"Assessment of Impacts and Vulnerability to Climate Change in Brazil and strategies for Adaptation options\", Component 5: Vulnerability of the metropolitan region of São Paulo to climate Change.

1. Avaliar diferenças nas comunidades de insetos aquáticos de quatro bacias hidrográficas do estado de São Paulo com diferentes graus de ocupação, relacionando-as em função dos usos da terra e declividade do terreno na sub-bacia a montante dos locais de coleta e em uma zona tampão de 50m, assim como em função de variáveis químicas e físicas da água. 2. Avaliar alterações nas comunidades de insetos aquáticos provenientes de locais com presença ou ausência de mata ripária nas margens. Os dados referem-se às coletas de insetos aquáticos com cestos com substrato artificial; estes ficaram 44 dias em exposição, entre agosto e outubro de 2002. As bacias estudadas foram Alto Paranapanema, Peixe, Aguapeí e São José dos Dourados. Para o primeiro estudo, seis amostras de cada rio foram tomadas, cujas faunas foram identificadas e contadas; Chironomidae foram identificados em nível genérico, os demais insetos, em família. Para interpretação dos resultados, utilizou-se números absoluto e percentual de indivíduos e táxons; índices de diversidade, riqueza, uniformidade e quantidade de táxons de Ephemeroptera, Plecoptera e Trichoptera. Para o geoprocessamento, a partir de mapas digitais, delimitou-se a sub-bacia a montante dos locais de coleta e a zona tampão de 50m ao redor dos rios, para cálculo da percentagem dos usos da terra e da declividade. Para as análises estatísticas, utilizou-se o índice de correlação de Pearson, análise de variância e análise de correspondência. Para o segundo estudo, amostras provenientes dos rios Aguapeí e São José dos Dourados foram tomadas. A fauna foi identificada nos mesmos níveis taxonômicos que o outro estudo. Como resultado do primeiro estudo, trinta e uma famílias foram identificadas, com dominância de Elmidae, Leptohyphidae, Leptophlebiidae, Chironomidae, Simuliidae e Hydropsychidae. Dente as variáveis da água testadas, dez foram capazes de caracterizar os rios. Os usos da terra também foram característicos de alguns rios. Estudo 2. Neste estudo foi encontrado menor número de indivíduos e de táxons nas amostras de mata, entretanto, as análises estatísticas demonstraram que a maior riqueza está relacionada aos locais de mata. Os resultados destes dois estudos permitiram inferir que a preservação da mata ripária imediatamente adjacente ao local é que influencia na comunidade de insetos aquáticos. Os elevados números de indivíduos e de táxons encontrados nos rios das bacias de maior grau degradação pode estar relacionado ao fato controverso de haver um corredor de mata ripário mais bem preservado ao longo destes rios que naqueles de menor ocupação antrópica. Até o presente estudo, pouco era conhecido sobre a entomofauna aquática dos rios aqui estudados; novos táxons foram encontrados, aumentando o conhecimento sobre a diversidade no estado. Outros estudos são necessários para verificar sobre a influência local da mata ripária sobre a comunidade de insetos aquáticos. / 1. To evaluate differences in the aquatic insects communities of four watersheds from the State of São Paulo showing different degrees of human occupation, relating them to the landuses and terrain slope of the watershed and the 50m’s buffer zone upstream of the sample sites as well as in relation to the chemical and physical water variables. 2. To evaluate alterations in the aquatic insects communities living in places showing presence/absence of riparian forest. The data were based on samples of aquatic insects collected with artificial substrates baskets; the exposure time was 44 days between August and October/2002. The watersheds studied were Alto Paranapanema, Peixe, Aguapeí and São José dos Dourados. For the first study, six samples were taken from each river and the fauna was identified and counted, Chironomidae were identified until genus level while the other insects, until family. To analyze the results, total and percentage numbers of individuals and taxons were used, as well as some community indexes, diversity, richness, evenness and total number of Ephemeroptera, Plecoptera and Trichoptera. For the remote sensing methods, information about the watersheds and the 50m’s buffer zone upstream the sample sites were generated from digital maps. The landuses and terrain slope of those areas were calculated. Pearson’s correlation index, analysis of variance and analysis of correspondence were used for the statistical analyses. For the second study, samples from Aguapeí and São José dos Dourados rivers were taken. The faunas were identified in the same levels following the other study. As result of the first study, thirty-one families were identified. Elmidae, Leptohyphidae, Leptophlebiidae, Chironomidae, Simuliidae and Hydropsychidae showed numeric dominance. Ten out 19 chemical and physical variables tested were able to characterize the rivers. The land uses were characteristic of some rivers as well. Study 2. In that study, the samples from forest showed fewer numbers of individuals and taxons, although the statistical analysis showed that, in fact, the greatest richness was associated to places where the forest was present. Both studies permitted us to make the inference that the forest immediately adjacent to the sample site is the most important factor for that fauna. The highest numbers of individuals and taxons from rivers with greatest impacted watersheds may be related to the presence of a better preserved riparian forest surrounding the rivers. Until the present study, little was known about the entomological aquatic fauna of those rivers; new taxons were found increasing the knowledge about the diversity of the State. Other studies are necessary to confirm about the local influence of riparian forest on the insect’s aquatic community.

Historicamente, a produção de alimentos básicos no Brasil está associada à agricultura familiar. Atualmente, vigora um novo olhar sobre essa produção quando entram em cena outros componentes: a produção de commodities e a conservação ambiental. Conflitantes entre si, eles parecem não influenciar diretamente no modo com que a população do meio rural percebe as supostas relações de perdas no meio ambiente ou na biodiversidade. A partir dessas considerações, observamos que na Bacia do Corumbataí, com as mudanças no uso da terra nos últimos trinta anos, a agricultura familiar tem se modificado, assumindo diferentes configurações e variando segundo o tamanho das propriedades, tipos de produções e relações diferenciadas que essas têm com o meio ambiente. Sabemos que a compreensão da dimensão humana promove habilidades para responder à variedade de interesses sociais, científicos e políticos na conservação da natureza. Algumas dessas dimensões são: as atitudes, os valores, o comportamento, as características socioeconômicas, a demografia, entre outras que devem integrar as ciências sociais e a ecologia para a interdisciplinaridade da conservação. É nesse sentido que entendemos que as soluções para a crise de biodiversidade no meio rural serão geradas a partir do trabalho conjunto entre cientistas naturais e sociais em projetos interdisciplinares. Ainda que alguns trabalhos caminhem nesta direção, não existe nos estudos em agroecossistemas da Bacia do Corumbataí uma ponte que una componente humano e conservação. Para a região estudada, não há, a priori, respostas para estas questões, mas acreditamos que o desafio em conservar a biodiversidade está no balanço entre as metas ecológicas e as necessidades sociais, econômicas e políticas, havendo urgência na integração entre a comunidade local, pesquisadores e governança. Em termos de Bacia hidrográfica, a do Corumbataí é uma das regiões mais estudadas do meio científico, mas todo conhecimento gerado pouco tem contribuído para a conservação com vista à sustentabilidade tanto ambiental, quanto social. Portanto, o processo e construção de diálogo entre disciplinas firmemente estabelecidas na sua identidade teórica e metodológica, foi definitivamente nossa vocação neste trabalho. À luz dessas considerações, podemos sustentar que a atividade, o conhecimento e a vivência do pequeno produtor rural são de fundamental importância para a sua manutenção no campo, bem como para a pesquisa e a própria conservação dos recursos naturais na região. Os resultados desta tese apontam que as pesquisas de interação social e ambiental, tendo como agente facilitador à agricultura familiar geram perspectivas reais para desenvolvimento social e para conservação ambiental local. / Currently we have a new look on production, when other components such as the production of commodities and environmental conservation come into this scenario. Dichotomous each other, they do not seem to directly influence the way the rural population notice the alleged loss relationships in the environment or biodiversity. From these considerations we see that the Corumbataí basin with changes in land use over the last thirty years, the family farm has changed, assuming different configurations and varying according to the size of the properties, types of productions and different relationships between them and the environment. We know that understand the human dimension promotes skills to respond to the variety of social, scientific and political interests in nature conservation. Some of these dimensions are: the attitudes, valuesbehaviour, socioeconomic characteristics, demography, among others that must be included in the social sciences and ecology to a interdisciplinary conservation. That is why we believe that the solutions to the biodiversity crisis in rural areas will be generated from a combined work between natural and social scientists in interdisciplinary projects. Although some works walk in that direction, in agroecosystems studies in the Corumbataí basin there is not a bridge that join the human component and conservation. For the studied area, there are no a priori answers to these questions, but we believe that the challenge in biodiversity conservation is in the ecological balance between the goals and the social, economic and political needs, with urgency in the integration between the local community, researchers and governance. In terms of watershed, the Corumbataí basin is one of the most studied regions, but all knowledge generated has little contribution to the conservation for environmental and social sustainability. Therefore, the process and construction of the dialogue between disciplines firmly established in its theoretical and methodological identity was definitely our vocation in this work. So we hold that the activity, knowledge and experience of small farmers are essential to their maintenance in the field, as well as for research and self-preservation of natural resources in the region. The results of this thesis suggest that studies of environmental and social interaction, with as facilitator a family farms, generate real prospects for social development and environmental conservation site.

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The first covers the period between 2005 and 2010, while the second considers simulated scenarios for cover and land use in the year 2030. For this, we used census data, geoprocessing and environmental modeling techniques using the free platform EGO DYNAMICS. The results showed that sugarcane farmings expansion in the midwest concentrated in the towns of Arcos, Bambuí, Iguatama, Japaraíba, Lagoa da Prata and Luz, which had an increase of 74 % in planted area for the period from 2005 to 2010. Sugarcane expansion in the region occurred primarily on agriculture and pasture areas, exacerbating competition for land use. Among the major crops of the investigated towns, corn and soybeans were those that yielded more space for sugarcane, while beans and coffee farmings had increased planted area in that period. The results of this research confirmed the hypothesis that sugarcane farmings, because of their higher level of investment, tend to occupy the best lands, including those equipped with basic infrastructure (roads and electrification, for example). The two scenarios simulated for the year 2030 (with respective growth rates), considered different contexts experienced by the sugarcane sector and showed mixed results. In the first, generated with transition rates derived from the period 1995-2000, the pasture areas would remain roughly stable, with a decrease of sugarcane farmings by 24.7 %, but with increased area for other crops of around 40%. The second scenario, produced with rates that represent the range between 2005 and 2010, proved to be very favorable to sugarcane expansion, with an increase of 127.3 % of the planted area. Sugarcane expansion would occur especially on agriculture and pasture areas, which would decrease by 35 % and 27.1 % respectively. In this scenario, the remaining Cerrado vegetation would remain stable, with a small positive bias of 1.4 %. It is understood that the product of this study will provide information to decision makers, on a regional scale, for the creation of policies aimed at more efficient management of cover and land use in the midwest region of Minas Gerais. / Na última década, o setor sucroenergético brasileiro apresentou um crescimento significativo, sobretudo entre os anos de 2003 e 2009, ocasião em que ocorreu uma vigorosa expansão das unidades industriais e das lavouras de cana-de-açúcar. De acordo com dados do IBGE, o aumento da área plantada de cana no país, naquele período, foi da ordem de 64,5%, concentrando-se em áreas de Cerrado nos estados da região centro-sul. Na pesquisa realizada durante o desenvolvimento desta tese, buscou-se analisar os efeitos da expansão das lavouras de cana-de-açúcar, especialmente aqueles ocorridos sobre a cobertura e uso da terra na região centro-oeste de Minas Gerais, sob duas perspectivas temporais distintas. A primeira contempla o período entre 2005 e 2010, enquanto a segunda considera cenários simulados para a cobertura e uso da terra no ano de 2030. Para tanto, utilizou-se dados censitários, técnicas de geoprocessamento e modelagem ambiental com o uso da plataforma livre DINAMICA EGO. Os resultados obtidos demonstraram que no centro-oeste mineiro o aumento das lavouras de cana concentrou-se nos municípios de Arcos, Bambuí, Iguatama, Japaraíba, Lagoa da Prata e Luz, os quais tiveram um acréscimo de 74% na área plantada no período de 2005 a 2010. A expansão da cana naquela região ocorreu prioritariamente sobre áreas de agricultura e pastagens, exacerbando a competição pelo uso da terra. Entre as principais culturas agrícolas dos municípios investigados, o milho e a soja foram aquelas que aparentemente mais cederam espaço para cana, ao passo que as lavouras de feijão e café apresentaram aumento da área plantada naquele período. Os resultados desta pesquisa confirmaram a hipótese de que as lavouras de cana-de-açúcar, dado ao seu maior nível de investimento, tendem a ocupar as melhores terras, incluindo aquelas dotadas de infraestrutura básica (rede viária e eletrificação, por exemplo). Os dois cenários simulados para o ano de 2030 (com respectivas taxas de crescimento), a partir de contextos distintos vivenciados pelo setor sucroalcooleiro, apresentaram resultados díspares. No primeiro, gerado com taxas de transição oriundas do período de 1995 a 2000, as áreas de pastagens se manteriam praticamente estáveis, com uma diminuição das lavouras de cana em 24,7%, mas com aumento da área destinada a outros cultivos na ordem de 40%. O segundo cenário, produzido com taxas que representam o intervalo entre 2005 e 2010, mostrou-se bastante favorável à expansão da cana-de-açúcar, com aumento de 127,3% da área plantada. Esta expansão da cana se daria especialmente sobre áreas com agricultura e pastagens, as quais sofreriam reduções de 35% e 27,1%, respectivamente. Neste cenário, a vegetação remanescente de Cerrado se manteria estável, com uma pequena oscilação positiva de 1,4%. Entende-se que o produto deste estudo poderá fornecer subsídios aos tomadores de decisão, em escala regional, para a criação de políticas voltadas a uma gestão mais eficiente da cobertura e uso da terra na região centro-oeste de Minas Gerais.

Apesar de ser uma técnica de avaliação de impactos ambientais reconhecida e utilizada internacionalmente, a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) encontra dificuldades em integrar aspectos espaciais e temporais em suas avaliações. Esta questão tem fomentado pesquisas voltadas à inserção da diferenciação espacial tanto na fase de inventário (ICV), por meio do levantamento de dados contendo informações espaciais em diversas escalas, quanto na fase de avaliação de impacto (AICV), por meio do desenvolvimento de fatores de caracterização espacialmente diferenciados. Os usos da terra e suas dinâmicas temporais e espaciais têm sido foco destas pesquisas de modo a verificar suas implicações sobre a biodiversidade e os serviços dos ecossistemas decorrentes, principalmente de atividades como a agricultura. Sendo a cana-de-açúcar a principal matéria-prima para o etanol combustível no Brasil e ocupando extensas áreas na Bacia Hidrográfica do Tietê-Jacaré-SP, o presente trabalho se propõe a discutir a aplicabilidade de modelos de caracterização de impactos relacionados aos usos da terra em uma abordagem específica ao local, adotando-se como base para aplicação o cenário de expansão da cana-de-açúcar nesta bacia. Para tal, foram selecionados três modelos de caracterização relacionados a três vias de impacto: biodiversidade, produção biótica potencial (PBP) e potencial de regulação da erosão (PRE). Esses modelos foram aplicados ao processo produtivo da cana-de-açúcar adaptando-os para a área de estudo, nos quais os dados de inventário foram levantados por meio dos softwares de SIG IDRISI TAIGA e ArcGis 10.2 e na literatura. Posteriormente esses modelos foram aplicados utilizando a abordagem loco-dependente e os resultados comparados com os da avaliação específica. Para a categoria biodiversidade houve maior dificuldade para obtenção de informações locais e, portanto, utilizou-se uma simplificação do modelo selecionado, não sendo possível sua aplicação loco-dependente. Já para as outras categorias, a aplicação apresentou acentuada diferenciação dos resultados em relação à abordagem loco-dependente, indicando que os valores globais de ICV sugeridos pelos autores para estas categorias não representam a realidade brasileira e, portanto, valores específicos ao local oferecem informações de maior qualidade para tomada de decisão em âmbito regional e local. Os resultados ainda apontam significativas diferenças nas avaliações segundo os diferentes tipos de solo e bioma nos quais ocorrerá a expansão da cana para as categorias PBP e PRE. Conclui-se que os modelos desenvolvidos para PBP e PRE possuem potencial de aplicação em escala local ao passo que os modelos desenvolvidos para biodiversidade necessitam de algumas simplificações e implicam em maiores incertezas. A disponibilidade dos dados necessários para esta abordagem pode constituir um fator limitante para sua aplicação, além disso, a escolha da melhor abordagem a ser utilizada irá depender dos objetivos do estudo. / Despite its international use and recognized nature as an Environmental Impact Assessment technique, the Life Cycle Assessment (LCA) leads to difficulties on integrating spatial and temporal aspects in their assessment. There has been a rising interest in researches related to the inclusion of spatial differentiation both in the inventory phase (LCI), through data collection containing spatial information at various scales, and in the impact assessment phase (LCIA), through the development of spatially explicit characterization factors. Land use and its temporal and spatial dynamics have receive priority attention in order to verify their implications on biodiversity and ecosystem services derived mainly from activities such as agriculture. Since sugarcane is the main raw material for fuel ethanol in Brazil and occupying large areas in the Tietê-Jacaré-SP watershed, this study aims to discuss the applicability of characterization models of impacts associated to land uses in a site specific approach, adopting as the basis for application the expansion scenario of sugarcane in this area. This has been done by selecting three characterization models related to three impact pathways: biodiversity, biotic production potential (BPP) and erosion regulation potential (ERP). These models were applied to the sugarcane production process by means of their adaptation to the area of study and taking into account the literature and the inventory collected through GIS software IDRISI TAIGA and ArcGIS 10.2. Later, these models were applied using the site-dependent approach and the results were compared to the site specific assessment. Obtaining local information of biodiversity impact category was found to be difficult, therefore, simplifications of the model selected were employed, not allowing site-dependent application. Regarding the other categories, the research results demonstrate pronounced differentiation compared to site-dependent approach. This indicate that global values used on the papers of de the models developed do not represent Brazilian reality and therefore site-specific assessments have greater benefit for decision making at regional and local level. Moreover, the assessments show significant differences according to different soil types and biome in which sugarcane expansion will occur for BPP and ERP impact categories. Against this backdrop, it is concluded that the models developed for BPP and ERP have potential of application at local scale while the models developed for biodiversity require some simplifications and imply greater uncertainty. The availability of necessary data to this approach can be a limiting factor in their application. Furthermore selecting the best approach to be used will depend on the objectives of the study.

Perante a situação atual de degradação dos recursos hídricos, destacando os reservatórios destinados a usos múltiplos, e a necessidade de se buscar soluções para tal problema, foi proposto o presente trabalho. O reservatório de Barra Bonita, localizado no interior do Estado de São Paulo, foi escolhido para estudo, por estar inserido em uma área densamente povoada, industrializada e ocupada por agricultura intensiva. Os dados adquiridos foram de natureza cartográfica (cartas de pedologia, geomorfologia, geologia, drenagem e malha municipal); orbitais (imagens multiespectrais dos satélites Landsat 5 e 7); censitários (produção agrícola municipal e densidade demográfica); limnológicos (característicasfísicas, químicas e biológicas do reservatório estudado, obtidas em campo e na literatura); pluviométricos e fluviométricos. A organização e o tratamento das diversas informações foram realizados com o auxílio de Sistema de Informação Geográfica (Spring 3.6), obtendo também um banco de dados limnológicos multitemporal. As ferramentas de geotecnologias foram aplicadas na caracterização dos fatores fisiográficos, no mapeamento do uso e cobertura da terra e do potencial poluidor das sub-bacias da bacia de drenagem, sendo os resultados analisados em conjunto com os dados referentes à qualidade da água do reservatório de Barra Bonita, de forma espacial e temporal (período de 1990 a 2002). Os resultados mostraram que ocorreu um incremento significativo do nível trófico da água, de forma diferenciada para cada compartimento do reservatório em questão, durante o período avaliado. A análise integrada dos sistemas aquático e terrestre, no espaço e no tempo, permitiu concluir que a degradação da qualidade da água se deve às alterações no uso e cobertura da terra e ao aumento populacional, traduzidos em fontes difusas e pontuais de poluição. Desta forma, fica evidenciada a importância da gestão de recursos hídricos na bacia estudada e espera-se que as informações obtidas e metodologias aplicadas neste trabalho possam subsidiar ações direcionadas a este propósito. / Nowadays, water quality deterioration is a common problem related to pollution inputs from point and nonpoint sources. The situation becomes worse in the reservoirs due to multiple water uses. Barra Bonita reservoir was selected for this study because it is located in an overpopulated area of the São Paulo State, southern Brazil. Moreover, it is a region of many industries and intensive agriculture. The data used to carry out the study included physical features (pedology, geomorphology, geology, drainage, precipitation and flow) provided by several public agencies in different scales and formats; land use and land cover maps derived from interpretation of Landsat TM ETM satellite images; limnologycal variable measurements derived from field work and literature spanning the period comprised between 1979 and 2002 and census data (population density and agriculture production). The first step in the study was to build a limnologycal database to compile and organize all the information available regarding water quality in the Barra Bonita reservoir. A second major step was to implement and feed the Médio Tietê Basin Geographic Information System with the selected pollution forcing variables. After that, the geotechnogies were applied to diagnose physical features, to map land use and land cover and to model potential pollution instances for each sub-basin. This data was analyzed in the space and time considering the water quality degradation from 1990 to 2002. The results showed an increase in the eutrophication level of Barra Bonita reservoir in the period considered in response to changes in land use and land cover patterns. The water-land integrated analysis allowed to verify that the water degradation is related to the land use and land cover changes and population increase (diffuse and point contribution). Therefore, the water resources management is paramount in order to improve the water quality in this basin. It is expected that information and methodologies applied in this research can be used to support this sustainable process.