Integrated assessment of drought-driven vegetation declines in Olive and Citrus Orchards of Semi-Arid Morocco: A Multi-Index Remote Sensing Framework

Resumo Técnico: Avaliação Integrada do Declínio da Vegetação Impulsionado pela Seca em Pomares de Oliveira e Citrinos em Zonas Semiáridas de Marrocos

Definição do Problema
O estudo aborda a crescente ameaça da seca agrícola em regiões semiáridas, focando especificamente na Bacia do Tensift, em Marrocos. Desde 2019, a região tem experimentado uma das secas mais severas de seu registro histórico, caracterizada por déficits significativos de precipitação e redução nos níveis dos reservatórios. Este estresse climático impactou severamente a arboricultura, particularmente os pomares de oliveira e citrinos, que constituem uma parte importante do uso da terra agrícola (UAA) na bacia. A falta de sistemas de monitoramento abrangentes e em tempo real, capazes de integrar dados meteorológicos com métricas de saúde da vegetação, dificulta a gestão da seca e as estratégias de adaptação eficazes neste ambiente de escassez de dados. A pesquisa visa quantificar a variabilidade espaço-temporal da severidade da seca e seu impacto específico nas culturas arbóreas entre 2018 e 2024.

Metodologia
Os autores empregaram uma estrutura de sensoriamento remoto multi-índice integrada com observações de campo para avaliar as condições de seca. O estudo utilizou as seguintes fontes de dados e técnicas de processamento:

• Dados de Sensoriamento Remoto:
  • Sentinel-2 MSI: Utilizado para imagens multiespectrais de alta resolução (10–60 m) para distinguir tipos específicos de culturas (oliva e citrinos) e calcular índices de vegetação.
  • MODIS: Utilizado para uma cobertura temporal mais ampla (1–2 dias) para monitorar a dinâmica da vegetação e o estresse térmico.
  • Dados de Precipitação CHIRPS: Um conjunto de dados quase global (~5 km de resolução) combinando dados de satélite e de estações in situ para analisar a variabilidade da chuva de 2018 a 2024.
• Índices e Modelos:
  • NDVI (Índice de Vegetação por Diferença Normalizada): Calculado para avaliar o vigor e a saúde da vegetação. As séries temporais foram suavizadas usando o filtro Savitzky-Golay (janela de amplitude = 7) para reduzir o ruído e preenchidas por meio de Regressão de Processo Gaussiano.
  • Índices de Seca: O estudo computou o Índice de Condição da Vegetação (VCI), o Índice de Condição de Temperatura (TCI) e o Índice de Saúde da Vegetação (VHI) para avaliar a severidade da seca agrícola. O Índice de Precipitação Padronizado (SPI) foi calculado em escalas de 3 e 6 meses para caracterizar a seca meteorológica.
  • Classificação: O estresse da vegetação foi categorizado em três níveis: sem impacto, impacto moderado e impacto severo, com base em valores de limiar para VCI, TCI e VHI.
• Validação de Campo:
  • Os dados de campo foram coletados em março de 2024 em 235 Regiões de Interesse (ROIs) utilizando amostragem estratificada e o aplicativo QField.
  • Avaliações visuais de oliveiras e citrinos foram realizadas para correlacionar os índices derivados de satélite com as condições reais das árvores.
  • Um levantamento socioeconômico com 120 agricultores foi realizado para coletar dados sobre variações de rendimento, perdas econômicas e percepções da seca.
• Análise Estatística: Foram realizadas análises de correlação de Pearson e Spearman para validar a consistência entre os indicadores de seca meteorológica (SPI) e de vegetação (NDVI, VCI, VHI).

Principais Resultados

• Declínio da Vegetação: O estudo observou uma diminuição acentuada na cobertura de arboricultura, caindo de 11,17% em 2020 para 7,40% em 2023. A degradação mais significativa ocorreu em 2021, afetando mais de 3.000 hectares de oliveiras e 2.250 hectares de citrinos.
• Tendências de Severidade da Seca:
  • Meteorológica: Os níveis de precipitação diminuíram drasticamente de aproximadamente 350 mm em 2019 para menos de 50 mm em 2024. Os índices SPI-6 permaneceram continuamente negativos, confirmando condições de seca meteorológica severa, particularmente de 2021 a 2023.
  • Agrícola: Mapas de VCI, TCI e VHI indicaram que mais da metade da área agrícola sofreu com seca moderada a severa entre 2018 e 2024. O ano de 2021 foi identificado como o pico das condições de seca extrema.
• Impacto nas Culturas:
  • Oliveira e Citrinos: Os perfis de séries temporais de NDVI revelaram uma clara correlação entre o estresse por seca e a redução do vigor da vegetação.
  • Perda de Rendimento: Levantamentos de campo indicaram que 80% dos produtores de citrinos relataram declínios de rendimento variando de 37% a 41%. Aproximadamente 47% das áreas de cultivo de oliveira e quase 50% da produção total de oliveira foram identificadas como estando em risco devido ao estresse climático.
• Validação Estatística: Foram encontradas fortes correlações positivas entre os índices meteorológicos e de vegetação. Especificamente, o SPI-6 mostrou correlações significativas com o VCI (ρ = 0,68) e o VHI (ρ = 0,65). A correlação entre o NDVI e o VHI também foi forte (ρ = 0,77), validando a confiabilidade da abordagem de sensoriamento remoto.

Significância e Alegações
O artigo afirma fornecer um arcabouço integrado e robusto para o monitoramento da seca agrícola em regiões mediterrâneas semiáridas, combinando dados de sensoriamento remoto de múltiplas fontes com validação de campo. Sua principal significância reside em demonstrar que:

1. Integração de Multi-índices: A combinação de índices meteorológicos (SPI) e de vegetação/térmicos (VCI, TCI, VHI) oferece uma visão abrangente da dinâmica da seca, capturando tanto o início (déficit de precipitação) quanto o impacto (estresse da vegetação).
2. Validação de Sensoriamento Remoto: O estudo valida o uso de índices derivados de satélite (NDVI, VHI) contra observações de campo e questionários com agricultores, confirmando sua utilidade para avaliar a severidade da seca em regiões com escassez de dados, como a Bacia do Tensift.
3. Potencial de Alerta Precoce: A estrutura apoia o desenvolvimento de sistemas de alerta precoce e estratégias de mitigação de riscos, permitindo que as partes interessadas tomem decisões informadas sobre a gestão da água e proteção de culturas.
4. Visão Regional Específica: A pesquisa destaca a vulnerabilidade específica dos pomares de oliveira e citrinos à seca prolongada, fornecendo evidências empíricas dos custos econômicos e ambientais da variabilidade climática em Marrocos.

Os autores concluem que, embora o sensoriamento remoto seja uma ferramenta poderosa, sua aplicação deve considerar fatores locais, como o status de irrigação, mudanças no uso da terra e políticas de gestão, para garantir uma avaliação precisa da seca. O estudo enfatiza a necessidade de uma redução proativa do risco de desastres para salvaguardar a segurança alimentar e minimizar o impacto humano em zonas agrícolas vulneráveis.