27/11/2024
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À medida que o lançamento do satélite Sentinel-1C se aproxima, refletimos sobre algumas das muitas formas como a missão Copernicus Sentinel-1 nos proporcionou notáveis informações de radar sobre o nosso planeta ao longo dos anos.
A missão Copernicus Sentinel-1 fornece imagens de radar para todas as condições meteorológicas, dia e noite, para a monitorização global das terras e dos oceanos da Terra. A missão e os dados apoiam áreas críticas como a gestão ambiental, a resposta a catástrofes e a investigação sobre alterações climáticas.
Os dados do Sentinel-1 contribuem para numerosos serviços e aplicações do Copernicus, incluindo a monitorização do gelo marinho no Ártico, o rastreio de icebergues, o mapeamento rotineiro do gelo marinho e as medições da velocidade dos glaciares. Desempenha também um papel vital na vigilância marítima, como a detecção de derrames de petróleo, o seguimento de navios para a segurança marítima e a monitorização de actividades de pesca ilegal.
Além disso, é amplamente utilizado para observar deformações do solo causadas por subsidência, terremotos e atividade vulcânica, bem como para mapear florestas, recursos hídricos e do solo. A missão é crucial no apoio à ajuda humanitária e na resposta a crises em todo o mundo.
A série Sentinel-1 começou com o Sentinel-1A, lançado em abril de 2014, seguido pelo Sentinel-1B em 2016. Cada satélite está equipado com um instrumento de radar de abertura sintética (SAR) de banda C que opera em quatro modos e fornece uma visão espacial resolução de até 5 me uma faixa de até 410 km.
Embora o Sentinel-1B tenha sido aposentado em 2022 devido a uma falha elétrica, o Sentinel-1A permanece totalmente operacional e excedeu em muito a sua expectativa de vida de sete anos.
O próximo lançamento do Sentinel-1C irá restaurar a missão com toda a sua força como uma constelação de dois satélites.
Uma vez em órbita, o Sentinel-1C dará continuidade ao legado da missão, fornecendo imagens de radar de alta qualidade para apoiar a investigação científica e uma ampla gama de aplicações. Notavelmente, introduz capacidades melhoradas para monitorizar o tráfego marítimo, expandindo ainda mais a utilidade da missão.
No artigo de hoje, exploramos a diversidade de aplicações dos dados do Copernicus Sentinel-1.
Interferometria para estudos de terremotos – Türkiye – Síria
Em 6 de fevereiro de 2023, uma série de terremotos matou mais de 55 mil pessoas na Turquia e na Síria, nos piores terremotos que a região já viu em 20 anos.
Este interferograma mostra o deslocamento cosísmico da superfície na área perto de Gaziantep, gerado a partir de múltiplas varreduras do Sentinel-1 – antes e depois dos terremotos.
Ao combinar dados da missão Copernicus Sentinel-1, adquiridos antes e depois do terramoto, as alterações no terreno que ocorreram entre as duas datas de aquisição levaram a padrões de interferência coloridos nas imagens, conhecidos como “interferograma”, permitindo aos cientistas quantificar o movimento terrestre.
Estes interferogramas permitem aos cientistas compreender mais sobre a natureza dos terramotos e o risco de novos perigos no futuro.
Monitoramento do gelo marinho – Estreito de Bering
O gelo marinho é um dos elementos físicos mais importantes da plataforma continental do Mar de Bering. A baixa cobertura de gelo marinho sem precedentes nos mares do norte de Bering durante o inverno de 2019 causou uma cascata de impactos que transformaram abruptamente o ecossistema marinho regional, agravando os desafios enfrentados pelas comunidades que dele dependem. Esta imagem do Sentinel-1 mostra o Estreito de Bering em março de 2019, praticamente sem gelo. Poucas manchas de gelo marinho são mostradas em cores azuis claras.
Os dados do Sentinel-1 são essenciais para o Serviço Marítimo Copernicus (CMEMS), permitindo uma navegação segura em águas geladas, melhorando a modelização climática e apoiando a avaliação das alterações ambientais nas regiões polares.
Ao fornecer informações oportunas e precisas sobre o gelo marinho, o Sentinel-1 ajuda o CMEMS a garantir a segurança e a sustentabilidade das operações marítimas. Suas imagens de radar são particularmente eficazes para produzir cartas de gelo de alta resolução, distinguindo entre gelo mais fino e navegável do primeiro ano e gelo plurianual mais espesso e perigoso, bem como monitorar icebergs e prever as condições do gelo nas águas cada vez mais movimentadas do Ártico.
Derramamentos de petróleo – Trinidad e Tobago
Imagens de satélite antes e depois do Sentinel-1 mostram a extensão do derramamento de óleo na costa de Trinidad e Tobago em fevereiro de 2024. O incidente ocorreu quando o navio A corrente do Golfo encalhou e virou na costa sul da Ilha de Tobago, liberando petróleo nas águas circundantes.
O radar do Sentinel-1 é altamente eficaz para monitorar derramamentos de óleo, pois pode detectar mudanças sutis na superfície do oceano causadas por manchas de óleo. Essas manchas amortecem o movimento das ondas, deixando assinaturas de radar distintas que aparecem como manchas escuras em um fundo mais claro. Como a tecnologia de radar mede a textura da superfície, os derramamentos de óleo são facilmente identificáveis nas imagens.
O Sentinel-1 é uma pedra angular para a vigilância marítima, fornecendo imagens de radar de alta resolução para monitorizar não só derrames de petróleo, mas também o tráfego de navios e rastrear atividades de pesca ilegal. O Sentinel-1 é particularmente vital para o CleanSeaNet da Agência Europeia de Segurança Marítima (EMSA), fornecendo 80% dos dados utilizados para detectar e avaliar derrames de petróleo – apoiando uma resposta rápida e a segurança marítima em águas europeias.
Monitoramento de inundações – Valência, Espanha
Áreas inundadas ao redor de Valência capturadas pelo Sentinel-1
Em Outubro de 2024, Espanha sofreu uma das piores inundações das últimas décadas, depois de chuvas torrenciais atingirem a província oriental de Valência. As tempestades concentraram-se nas bacias dos rios Magro, Turia e Poyo, libertando torrentes de água lamacenta que transformaram as ruas das aldeias em rios, destruíram casas e varreram pontes e veículos.
A imagem de radar acima utiliza dados de duas aquisições de imagens (de 19 e 31 de outubro de 2024) para ilustrar as graves inundações (em azul) do Parque Nacional da Albufera.
O Sentinel-1 é ideal para monitoramento de inundações porque sua tecnologia de Radar de Abertura Sintética (SAR) pode penetrar nas nuvens e operar no escuro, fornecendo imagens confiáveis durante condições climáticas extremas, quando os sensores ópticos podem falhar.
Os dados do Sentinel-1 são usados extensivamente pelo Serviço de Gestão de Emergências Copernicus (CEMS)fornecendo dados críticos para apoiar os esforços de resposta e recuperação de desastres.
Monitoramento de furacões – Furacão Helene
O furacão Helene foi um ciclone tropical devastador que produziu uma ampla gama de danos e perdas de vidas que se estendeu do noroeste da Flórida, EUA, onde a tempestade atingiu a costa em 26 de setembro de 2024, até o Tennessee, Geórgia e Carolina do Norte.
O furacão Helene foi monitorado de perto usando dados do radar Sentinel-1 para avaliar seu campo de vento sobre a superfície do oceano. Esta tecnologia desempenha um papel crucial na compreensão da dinâmica das tempestades e na previsão dos seus impactos.
Sensores baseados em satélite, especialmente aqueles que operam em frequências de micro-ondas, podem capturar dados sobre a velocidade e direção do vento na superfície do oceano sob diversas condições climáticas. O Ocean Wind Field (OWI), derivado do Sentinel-1, forneceu estimativas detalhadas dos vetores de vento a 10 m acima da superfície do oceano. Essas informações são essenciais para que os meteorologistas possam analisar a intensidade e a trajetória da tempestade.
Monitoramento de icebergs – Antártica
Em 2021, o Sentinel-1 testemunhou o nascimento do Iceberg A-74 na plataforma de gelo Brunt da Antártida. Imagens de radar mostraram então o iceberg, meses depois, viajando girando em torno da ponta oeste de Brunt, roçando levemente a plataforma de gelo antes de continuar em direção ao sul.
O Sentinel-1 é perfeito para monitorar regiões como a Antártica porque sua tecnologia de Radar de Abertura Sintética (SAR) pode ver através das nuvens, da chuva e da escuridão, garantindo a coleta contínua de dados nas condições extremas do continente.
Esta capacidade permite que o Sentinel-1 rastreie o movimento glacial, meça a perda de gelo e monitore as mudanças na camada de gelo com notável precisão, independentemente da persistente cobertura de nuvens ou da escuridão na noite polar.
Desmatamento – Mato Grosso, Brasil
Esta imagem do estado brasileiro de Mato Grosso foi criada combinando três aquisições separadas de radar do Sentinel-1, tiradas com anos de intervalo, para mostrar mudanças nas culturas e na cobertura da terra ao longo do tempo.
Ao contrário das imagens de satélites que transportam instrumentos ópticos ou ‘semelhantes a câmeras’, as imagens adquiridas com radar são interpretadas através do estudo da intensidade do sinal de retroespalhamento do radar, que está relacionado com as propriedades do solo, como a sua rugosidade.
Embora as cores em cinza aqui não representem alterações entre as aquisições, as manchas em azul, verde e vermelho indicam mudanças significativas ao longo do tempo (de 2015 a 2019). Como retratam essas formas retangulares coloridas, grande parte da floresta tropical foi derrubada e destinada à agricultura.
O Sentinel-1 é uma ferramenta inestimável para monitorar o desmatamento, graças à sua tecnologia de Radar de Abertura Sintética (SAR), pois permite detectar mudanças na cobertura florestal, mesmo em áreas com densa cobertura de nuvens ou durante a noite. Ao analisar dados de radar ao longo do tempo, o Sentinel-1 pode rastrear a perda florestal e as mudanças no uso da terra, oferecendo informações cruciais para o monitoramento ambiental.
Monitorização da agricultura – Campos de arroz, Vietname
Esta imagem do Sentinel-1 mostra parte do Delta do Mekong – uma importante região produtora de arroz no sudoeste do Vietnã. Esta imagem combina três aquisições de radar do Sentinel-1 tiradas com cerca de um mês de intervalo para mostrar mudanças nas culturas e nas condições da terra ao longo do tempo. As cores brilhantes da imagem vêm de mudanças no terreno que ocorreram entre as aquisições.
A combinação de imagens de radar da missão Copernicus Sentinel-1 pode ajudar a monitorizar e mapear a evolução do cultivo do arroz. Os sensores de radar são particularmente úteis devido à sua capacidade de detectar solos alagados e penetrar na cobertura de nuvens úmidas típica das regiões asiáticas de cultivo de arroz.
Corpos d’água refletem o sinal do radar para longe do satélite, fazendo com que a água pareça escura. Os navios no rio podem ser vistos como pontos brilhantes e multicoloridos.
O Sentinel-1 é altamente eficaz para a monitorização agrícola, pois fornece informações detalhadas sobre a humidade do solo, a estrutura das culturas e os padrões de crescimento, que são essenciais para avaliar a saúde e a produtividade agrícola.
Monitoramento de deslocamento – Jacarta, Indonésia
A capital indonésia, Jacarta, tem 10 milhões de habitantes e é também uma das cidades que mais afunda no mundo. Os pesquisadores sugerem que partes da megacidade poderão ficar totalmente submersas até 2050.
Usando um grande número de imagens de satélite de radar durante um período de dois anos, é possível calcular com precisão a subsidência do solo. Esta imagem mostra as taxas médias de deslocamento do solo com base nos dados do radar Sentinel-1 de 2017-2018. As áreas em vermelho mostram grandes deslocamentos ao longo do tempo, com algumas áreas mostrando padrões locais de afundamento que atingem cerca de 12 cm por ano.
Ao comparar imagens de radar ao longo do tempo, os dados do Sentinel-1 podem ser usados para gerar mapas detalhados de deslocamento, essenciais para rastrear subsidência, deslizamentos de terra, atividade vulcânica e estabilidade de infraestrutura.
Engarrafamento marítimo – Canal de Suez, Egito
Em março de 2021, um engarrafamento no Canal de Suez chamou a atenção global quando o Ever Given, um dos maiores navios porta-contêineres do mundo, ficou preso lateralmente na hidrovia. O navio bloqueou todo o tráfego em ambas as direções durante seis dias, causando uma perturbação significativa no comércio global.
As imagens do Sentinel-1 aqui destacam o impacto do bloqueio, mostrando o tráfego marítimo de rotina na imagem da esquerda antes do congestionamento, e a enorme embarcação de 400 metros obstruindo o canal na imagem da direita.
O Sentinel-1 é uma ferramenta valiosa para monitorar o tráfego de navios; seu radar detecta a superfície do mar, que reflete o sinal para longe do satélite, fazendo com que a água pareça escura. Em contraste, objetos metálicos como navios aparecem como pontos brilhantes contra o oceano escuro, permitindo fácil identificação e rastreamento.
