Correlations between rainfall and NDVI in the mangroves of the Cananéia-iIguape Coastal System, SP

Authors

DOI:

https://doi.org/10.55761/abclima.v34i20.17765

Keywords:

orbital products, CHIRPS, MODIS, Mangrove forest

Abstract

This study aimed to correlate the values of the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) with rainfall in the mangrove of the Cananéia-Iguape Coastal System (CICS), in the state of São Paulo. For the development of this research, rainfall data were used, obtained from the Climate Hazards Group InfraRed Precipitation with Stations (CHIRPS) sensor, and NDVI data, from the Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS/Aqua) for the period from January 1, 2003 to December 31, 2022. Data processing and image acquisition were carried out on the Google Earth Engine (GEE) platform. Monthly and yearly rainfall data were obtained by summing daily a monthly value, and NDVI data were obtained by calculating respective averages.  The temporal delimitation of these data corresponds to the boundary of the CICS. The main results indicated that the mangrove NDVI varied between 0.5 and 0.8, indicating dense vegetation and high photosynthetic activity. Pearson correlation coefficients (r) and cross-correlation coefficients between variables considering zero time and lags showed that the influence of rainfall versus NDVI is not immediate and therefore occurs four months after its occurrence, with r = 0.44. Furthermore, mangrove NDVI does not vary is not solely due to rainfall, as there are other factors influencing NDVI variation that need further investigation.

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Author Biographies

Jakeline Baratto, Univerisidade de São Paulo

Graduada em Geografia pela Universidade Federal de Santa Maria (2014), Mestrado (2017) e Doutorado em Geografia pela Universidade Federal de Santa Maria (2021). Durante o período de junho de 2022 até dezembro de 2022, realizou o Estágio Pós-Doutoral com bolsa concedida pelo Concelho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). Atualmente, faz Pós-Doutorado no Departamento de Geografia da Universidade de São Paulo.

Nádia Gilma Beserra de Lima, Univerisidade de São Paulo

Bacharel e Licenciada em Geografia pela USP (2005). Mestre (2009) e Doutora (2014) em Ciências pelo Programa de Pós-graduação em Geografia Física - USP (Área de concentração: Climatologia Geográfica). Trabalhou como Especialista Ambiental na Secretaria de Meio Ambiente do Estado de São Paulo (2010 a 2020), onde atuou como técnica e diretora de Centro na Coordenadoria de Planejamento Ambiental. Trabalhou no Instituto Geológico (IG),  no Núcleo de Climatologia, ( 2020 a 2021). Atualmente, trabalha no Instituto de Pesquisas Ambientais do Estado de São Paulo- IPA (ex-IG), integrante do Núcleo de Geociências, Gestão de Risco e Monitoramento Ambiental, desde 07/2021. Participa dos grupos de pesquisa do CNPq Monitoramento Integrado dos Manguezais (líder), Climatologia USP e  Clima e Organização do Espaço. Tem experiência na área de Geografia Física, com ênfase em climatologia,  microclima, relação clima e vegetação, manguezal e zona costeira. Ganhadora do prêmio de melhor tese em Geografia Física no Biênio 2013/2014 - Prêmio Aziz Ab'Saber - ANPEGE.

Paulo Miguel De Bodas Terassi, Univerisidade de São Paulo

Graduado em Geografia, habilitação em Bacharelado, pela Universidade Estadual de Maringá (2012). Mestre em Geografia, área de concentração em Análise Ambiental, pela Universidade Estadual de Maringá (2015). É Mestre em Geografia, área de concentração em Produção do Espaço Geográfico, pela Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" (UNESP) - Campus de Presidente Prudente (2015). Doutor em Geografia Física (Ciências) pela Universidade de São Paulo (2019). Pós-Doutorado (2021) no Instituto Tecnológico Vale - Desenvolvimento Sustentável (ITV-DS) e desenvolve pesquisas junto ao grupo de pesquisa Geologia Ambiental e Recursos Hídricos. Pós-Doutorado (2022 - Atual) no Departamento de Geografia da Universidade de São Paulo (USP). Atualmente, é Professor Visitante no Instituto Latino-americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território (ILATIT) da Universidade Federal da Integração Latino-Americana (UNILA).

Emerson Galvani, Univerisidade de São Paulo

Doutor em Agronomia pela Universidade Estadual Paulista FCA/UNESP (2001), Mestre em Agronomia pela ESALQ/USP (1995) e Graduado em Geografia (1993) pela Universidade Estadual de Maringá.  Professor Doutor Departamento de Geografia da Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas da Universidade de São Paulo. Pesquisador do Climatologia USP e Bolsista Pesquisa e Produtividade do CNPq (1D). Atua nas áreas de Geografia Física, com ênfase em: climatologia geográfica, microclima e atributos do clima.

References

ALATORRE, Luis Carlos; SÁNCHEZ-CARRILLO, Salvador; MIRAMONTES-BELTRÁN, Sonia; MEDINA, Ramiro J; TORRES-OLAVE, Maíra Elena; BRAVO, Luis Carlos.; WIEBE, Lara Cecilia.; GRANADOS, Alfredo.; ADAMS, Davi Kenton; SÁNCHEZ, Erick. Temporal changes of NDVI for qualitative environmental assessment of mangroves: shrimp farming impact on the health decline of the arid mangroves in the gulf of California (1990-2010). Journal Of Arid Environments, v.125, p.98-109, 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jaridenv.2015.10.010

ALONGI, Daniel Michael. Present state and future of the world’s mangrove forests. Environmental Conservation, v.29, n.3, p.331-349, 2002. DOI: http://dx.doi.org/10.1017/S0376892902000231

ALONGI, Daniel Michael. The impact of climate change on mangrove forests. Current Climate Change Reports, v.1, p.30-39, 2015. DOI: https://doi.org/10.1007/s40641-015-0002-x

ALONGI, Daniel Michael. Climate Change and Mangroves. Mangroves: Biodiversity, Livelihoods and Conservation, p.175-198, 2022. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/978-981-19-0519-3_8

ÁLVARES, Clayton Alcarde; STAPE, José Luiz; SENTELHAS, Paulo Cesar; DE MORAES GONÇALVES, Jose´ Leonardo de Moraes; SPAROVEK, Gerd. Köppen’s climate classification map for Brazil. Meteorologische Zeitschrift, Berlim, v.22, n.6, p.711-728, 2013. DOI: https://doi.org/10.1127/0941-2948/2013/0507

BARATTO, Jakeline; DE BODAS TERASSI, Paulo Miguel; DE BESERRA DE LIMA, Nádia Gilma; GALVANI, Emerson. Precipitation Anomalies and Trends Estimated via Satellite Rainfall Products in the Cananeia–Iguape Coastal System, Southeast Region of Brazil. Climate 2024, 12, 22. DOI: https://doi.org/ 10.3390/cli12020022

BECK, Hylke E; ZIMMERMANN, Niklaus E; MCVICAR, Tim R; VERGOPOLAN, Noemi; BERG, Alexis; WOOD, Eric F. Present and future Köppen-Geiger climate classification maps at 1-km resolution. Scientific data, v.5, n.1, article number 180214, 2018. DOI: https://doi.org/10.1038/sdata.2018.214

CAVANAUGH, Kyle C.; OSLAND, Michael J.; BARDOU, Rémi; HINOJOSA‐ARANGO, Gustavo; LÓPEZ‐VIVAS, Juan M.; PARKER, Jonh D.; ROVAI, Adrés. Sensitivity of mangrove range limits to climate variability. Global Ecology And Biogeography, v.27, n.8, p.925-935, 2018. DOI: http://dx.doi.org/10.1111/geb.12751

CHEN, Zefeng; WANG, Weiguang.; FU, Jianyu. Vegetation response to precipitation anomalies under different climatic and biogeographical conditions in China. Scientific Reports, v.10, n.1, p. 1-16, 2020.DOI: http://dx.doi.org/10.1038/s41598-020-57910-1

CUNHA-LIGNON, Marília; KAMPEL, M. ; MENGHINI, R.P. ; CINTRON, G.; SCHAFFER-NOVELLI, Yara; DAHDOUH-GUEBAS, F. Mangrove forests submitted to depositional processes and salinity variation investigated using satellite images and vegetation structure surveys. Journal of Coastal Research, v.64, p.344-348, 2011.

CLIMATE HAZARDS CENTER. InfraRed Precipitation with station data (CHIRPS). Disponível em: <https://www.chc.ucsb.edu/data>. Acesso em: 17 jan. 2022.

COLDITZ, René R.; VILLANUEVA, Violeta L. Arriola; TECUAPETLA-GOMEZ, Inder; MENDOZA, Leticia Gómez. Temporal relationships between daily precipitation and NDVI time series in Mexico. 9th International Workshop on the analysis of multitemporal Remote Sensing images (Multitemp), p.1-5, 2017.DOI: http://dx.doi.org/10.1109/multi-temp.2017.8035202

FIELD, C.D. Impact of expected climate change on mangrover. Hydrobiologia, n.295, p.75-81, 1995. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00029113

GEBREMICAEL, Tesfay Gebretsadkan; MOHAMED, Yasir A.; ZAAG, Pieter van Der; GEBREMEDHIN, Amdom; GEBREMESKEL, Gebremedhin; YAZEW, Eyasu; KIFLE, Mulubrhan. Evaluation of multiple satellite rainfall products over the rugged topography of the Tekeze-Atbara basin in Ethiopia. International Journal Of Remote Sensing, [S.L.], v. 40, n. 11, p. 4326-4345, 2019. DOI: http://dx.doi.org/10.1080/01431161.2018.1562585

GALVANI, Emerson; LIMA, Nádia Gilma Beserra. Estudo Climáticos nas escalas inferiores do clima: manguezais da Barra do Ribeira, Iguape, SP. Mercator, v.9, n.1, p.25-38, 2010.

GALVANI, Emerson.; Nádia Gilma Beserra; CUNHA-LIGNON, Marília. Análise microclimática de manguezais em Unidades de Conservação de Proteção Integral e de Uso Sustentável. In: PEREZ FILHO, Archimedes; REIS, Raul Reis (org.). Os Desafios da Geografia Física na Fronteira do Conhecimento. 1ª Edição. Campinas: Instituto de Geociências - UNICAMP, p.1457-1468, 2017.

GALVANI, Emerson; EMILIANO, Valéria Machado.; BARATTO, Jakeline. Comparação dos principais sistemas de classificação climática aplicado à bacia hidrográfica do rio Ribeira de Iguape. In: NOVAIS, Giuliano Tostes (org.). Climas do Brasil: classificação climática e aplicações. Porto Alegre: Totalbooks, 2023. p. 266-273.

GIRI, Chandra.; OCHIENG, E.; TIESZEN, Larry L.; ZHU, Zhiliang; SINGH, Ashbindu; LOVELAND, T.; MASEK, J.; DUKE, N. Status and distribution of mangrove forests of the world using earth observation satellite data. Global Ecology And Biogeography, v.20, n.1, p.154-159, 2010. DOI: http://dx.doi.org/10.1111/j.1466-8238.2010.00584.x

GESSNER, Ursula; NAEIMI, Vahid; KLEIN, Igor; KUENZER, Claudia; KLEIN, Doris; DECH, Stefan. The relationship between precipitation anomalies and satellite-derived vegetation activity in Central Asia. Global and Planetary Change, v.110, part A, p.74–87, 2013. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2012.09.007

GUHA, Subhanil; GOVIL, Himanshu. Land surface temperature and normalized difference vegetation index relationship: a seasonal study on a tropical city. SN Applied Sciences, v.2, n.10, p. 1-14, 2020.DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s42452-020-03458-8

GUTJAHR, Mirian Ramos. Critérios relacionados à compartimentação climática de bacias hidrográficas: A bacia do Rio Ribeira de Iguape. 148p. Dissertação (Mestrado em Geografia Física) Departamento de Geografia da Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas da Universidade de São Paulo, São Paulo, 1993.

HAN, Weijie; CHEN, Donghua; LI, Hu; CHANG, Zhu; CHEN, Jian; YE, Lizao; LIU, Saisan; WANG, Zuo. Spatiotemporal Variation of NDVI in Anhui Province from 2001 to 2019 and Its Response to Climatic Factors. Forests, v.13, n.10, e-1643, 2022. DOI: http://dx.doi.org/10.3390/f13101643

KARSCH, Gwendolyn; MUKUL, Sharif A.; SRIVASTAVA, Sanjeev Kumar. Annual Mangrove Vegetation Cover Changes (2014–2020) in Indian Sundarbans National Park Using Landsat 8 and Google Earth Engine. Sustainability, v.15, n.6, e-5592, 2023. DOI: http://dx.doi.org/10.3390/su15065592

KHAN, Zadan; JAVED, Akram. Correlation between land surface temperature (LST) and normalized difference vegetation index (NDVI) in Wardha Valley Coalfield, Maharashtra, Central India. Nova Geodesia, v.2, n.3, e-53, 2022. DOI: https://doi.org/10.55779/ng2353

LIMA, Nádia Gilma Beserra; GALVANI, Emerson.; FALCÃO, Rita Monteiro.; CUNHA-LIGNON, Marília. Air temperature and canopy cover of impacted and conserved mangrove ecosystems: a study of a subtropical estuary in brazil. Journal Of Coastal Research, v.165, p.1152-1157, 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.2112/si65-195.1

LIMA, Nádia Gilma Beserra; GALVANI, Emerson. Interaction of climatic attributes in the mangroves of the south coast of São Paulo and their relation with climatic controls. Confins, v.35, p.1-23, 2018. DOI: https://doi.org/10.4000/confins.14724

LIMA, Nádia Gilma Beserra; CUNHA-LIGNON, Marília.; GALVANI, Emerson. Microclimatic analysis of mangroves in two distinct categories of Protected Areas and conserved status. Sociedade & Natureza, v.33, p.e57483, 2021. DOI: https://doi.org/10.14393/SN-v33-2021-57483

LIMA, Nádia Gilma Beserra; CUNHA-LIGNON, Marília.; MARTINS, Alécio.; ARMANI, Gustavo.; GALVANI, Emerson. Impacts of Extreme Weather Event in Southeast Brazilian Mangrove Forest. Atmosphere, v.4, n.8, e-1195, 2023.DOI: http://dx.doi.org/10.3390/atmos14081195

MALLICK, Javed; ALMESFER, Mohammed K.; SINGH, Vijay P.; FALQI, Ibrahim I.; SINGH, Chander Kumar; ALSUBIH, Majed; KAHLA, Nabil Ben. Evaluating the NDVI–Rainfall Relationship in Bisha Watershed, Saudi Arabia Using Non-Stationary Modeling Technique. Atmosphere, v. 12, n. 5, p. 593, 2 maio 2021. MDPI AG. http://dx.doi.org/10.3390/atmos12050593

MUTANGA, Onisimo; KUMAR, Lalit. Google Earth Engine Applications. Remote Sensing, v.11, n.5, e-591, 2019.DOI: http://dx.doi.org/10.3390/rs11050591

MONTEIRO, Carlos Augusto Figueiredo. A dinâmica climática e as chuvas no Estado de São Paulo: estudo geográfico sob forma de Atlas. São Paulo: Instituto de Geografia, Universidade de São Paulo, 1973. 130 p.

NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADMINISTRATION. Goddard Earth Sciences Data and Information Services Center: Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM). 2016. Disponível em: <http://disc.sci.gsfc.nasa.gov/SSW/#keywords=TRMM_3B42_daily%207>. Acesso em: 10 jan. 2021.

NDUNGU, Lilian; OWARE, Maungu; OMONDI, Steve; WAHOME, Anastasia; MUGO, Robinson; ADAMS, Emily. Application of MODIS NDVI for Monitoring Kenyan Rangelands Through a Web Based Decision Support Tool. Frontiers In Environmental Science, v.7, p.1-12, 2019. DOI: http://dx.doi.org/10.3389/fenvs.2019.00187

NOVAIS, Gustavo Tostes. Tipologia da classificação climática brasileira. In: NOVAIS, Giuliano Tostes. Climas do Brasil: classificação climática e aplicações. Porto Alegre: Totalbooks, 2023. p. 96-192.

NOVAIS, Gustavo Tostes. Distribuição média dos Climas Zonais no Globo: estudos preliminares de uma nova classificação climática (average distribution of zonal climates on the globe. Revista Brasileira de Geografia Física, v.10, n.5, p.1614, 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.26848/rbgf.v.10.5.p1614-1623

NOVAIS, Gustavo Tostes; GALVANI, Emerson. Uma tipologia de classificação climática aplicada ao estado de São Paulo. Revista do Departamento de Geografia (USP), v.42, p.2-21, 2022. DOI: http://dx.doi.org/10.11606/eissn.2236-2878.rdg.2022.184630

OSLAND, Michael Johannes; DAY, Richard H.; HALL, Courtney T.; BRUMFIELD, Marisa D.; DUGAS, Jason L.; JONES, William R. Mangrove expansion and contraction at a poleward range limit: climate extremes and land: ocean temperature gradients. Ecology, v.98, n.1, p.125-137, 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.1002/ecy.1625

OSLAND, Michael Johannes; FEHER, Laura C.; GRIFFITH, Kereen T.; CAVANAUGH, Kyle C.; ENWRIGHT, Nicholas M.; DAY, Richard H.; STAGG, Camille L.; KRAUSS, Ken W.; HOWARD, Rebecca J.; GRACE, James Benjamin; ROGERS, Kerrylee. Climatic controls on the global distribution, abundance, and species richness of mangrove forests. Ecological Monographs, v.87, n.2, p.341-359, 2017.DOI: http://dx.doi.org/10.1002/ecm.1248

PAMUNGKAS, Srirahadita. Analysis of Vegetation Index For Ndvi, Evi-2, and Savi For Mangrove Forest Density using Google Earth Engine In Lembar Bay, Lombok Island. Iop Conference Series: Earth and Environmental Science, v.1127, n.1, e-012034, 2023. DOI: http://dx.doi.org/10.1088/1755-1315/1127/1/012034

PONZONI, Flávio Jorge; SHIMABULURO, Yosio Edemir; KUPLICH, Tatiana Mora. Sensoriamento Remoto da Vegetação. 2.Edição. São Paulo: Oficina de Texto, 2012. 176p.

PRIHANTONO, Joko; NAKAMURA, Takashi; NADAOKA, Kazuo; WIRASATRIYA, Anindya; ADI, Novi Susetyo. Rainfall Variability and Tidal Inundation Influences on Mangrove Greenness in Karimunjawa National Park, Indonesia. Sustainability, v.14, n.14, e-8948, 2022. DOI: http://dx.doi.org/10.3390/su14148948

RAIHAN, Asif; ALI, Tarig; MORTULA, Md; GAWAI, Rahul. Spatiotemporal Analysis of the Impacts of Climate Change on UAE Mangroves. Journal Of Sustainable Development Of Energy, Water And Environment Systems, v.11, n.3, p.1-19, 2023. DOI: http://dx.doi.org/10.13044/j.sdewes.d11.0460.

REBOITA, Michelle Simões; GAN, Manoel Alonso; ROCHA, Rosmeri Porfírio da; AMBRIZZI, Tércio. Regimes de precipitação na América do Sul: uma revisão bibliográfica. Revista Brasileira de Meteorologia, v.25, n.2, p.185-204, 2010.DOI: https://doi.org/10.1590/S0102-77862010000200004

REBOITA, Michelle Simões.; KRUSCHE, Nisia.; AMBRIZZI, Tércio; ROCHA, Rosmeri Poirfírio da. Entendendo o Tempo e o Clima na América do Sul. Terra e Didática, v.8, n.1, p.34-50, 2012. DOI: https://doi.org/10.20396/td.v8i1.8637425

SANT'ANNA NETO, João Lima. Avaliação das mudanças no regime das chuvas no Estado de São Paulo durante um século (1888 - 1993). Acta Scientiarum (UEM), Maringá, v.21, n.4, p.915-921, 1999. DOI: http://dx.doi.org/10.4025/actascitechnol.v21i0.3163

SCHAEFFER-NOVELLI, Yara; CINTRÓN-MOLERO, Gilberto; SOARES, Mário Luiz Gomes; DE-ROSA, T. Brazilan Magroves. Aquatic Ecosystem Health and Management, n. 3, p. 561-570. 2000.

TARIFA, José Roberto. Unidades climáticas dos maciços litorâneos da Juréia-Itatins. In: Estação Ecológica Juréia-Itatins: Ambiente Físico, Flora e Fauna. MARQUES, Otaviano A.V.; DULEBA, Wânia (Org.) São Paulo: Holos, p.42- 50, 2004.

TESSLER, Moysés Gonsalez; GOYA, Samara Cazzoli Y; YOSHIKAWA, Pablo Sierra; HURTADO, Shanty Navarro. Erosão e Progradação do Litoral Brasileiro/São Paulo. In: Erosão e Progradação do Litoral Brasileiro. MUEHE, Dieter (Org.). Ministério do Meio Ambiente, p.297-346, 2006.

UNITED STATES GEOLOGICAL SURVEY. Imagens Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). Disponível em: <https://lpdaac.usgs.gov/products/myd13q1v061/ >. Acesso em: 10 ago. 2022.

WANG, Jue; RICH, Paul M.; PRICE, Kevin P. Temporal responses of NDVI to precipitation and temperature in the central Great Plains, USA. International Journal Of Remote Sensing, v. 24, n.11, p.2345-2364, 2003. DOI: http://dx.doi.org/10.1080/01431160210154812

XUEFEI; LIUJIE; GUOTAO, Dong. HUAZHU, Xue. Spatial-temporal variation of NDVI and its responses to precipitation in the upper of Heihe from 2000 to 2019. Iop Conference Series: Earth and Environmental Science, v. 783, n. 1, p. 012148, 2021.DOI: http://dx.doi.org/10.1088/1755-1315/783/1/012148

YUE, W; XU, Jianhua; TAN, W; XU, L. The relationship between land surface temperature and NDVI with remote sensing: application to shanghai landsat 7 etm+ data. International Journal Of Remote Sensing, v.28, n.15, p.3205-3226, 2007. DOI: http://dx.doi.org/10.1080/01431160500306906

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Published

14/07/2024

How to Cite

Baratto, J., Beserra de Lima, N. G., De Bodas Terassi, P. M., & Galvani, E. (2024). Correlations between rainfall and NDVI in the mangroves of the Cananéia-iIguape Coastal System, SP. Brazilian Journal of Climatology, 34(20), 708–729. https://doi.org/10.55761/abclima.v34i20.17765

Issue

Vol. 34 (2024)

Section

Seção Temática: Trabalhos Premiados no XV Simpósio Brasileiro de Climatologia Geográfica

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