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UFSC – Pesquisadores usam lasers da Nasa para detecção de fumaça e nuvens

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Você com certeza nem notou, mas há cerca de um mês e meio, na madrugada de 27 de janeiro, raios lasers verdes vindos do espaço atingiram Florianópolis, varrendo a ilha de norte a sul. Os feixes de luz – finos demais para serem observados a olho nu por humanos desavisados – vêm de um satélite da Nasa, a agência espacial dos Estados Unidos, e são capazes de medir com bastante precisão a altura de árvores, morros e icebergs, a espessura de camadas de gelo e a profundidade de mares e lagoas. Já descobriram até um lago secreto sob o manto de gelo da Antártida.

Satélite ICESat-2 é equipado com um sistema de lasers verdes, que mede a altura da superfície do planeta. Ilustração: Nasa Goddard Media Studios

Também vêm sendo usados de modos inovadores por cientistas catarinenses. Os professores Renato Ramos da Silva, Reinaldo Haas, ambos da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), e Yoshiaki Sakagami, do Instituto Federal de Santa Catarina (IFSC), aplicaram os dados obtidos com os lasers para avaliar a altura de fumaça e nuvens em regiões de queimadas. Combinando informações de outros satélites e de balões meteorológicos, os pesquisadores observaram um aumento da temperatura da atmosfera na mesma altura da fumaça, um indicativo de que as queimadas podem gerar uma camada que inibe a formação de chuvas em períodos muito secos. Os resultados foram publicados na revista científica Holos Environment e chamaram a atenção da Nasa, que convidou o grupo a apresentar o trabalho em um evento científico internacional, realizado em novembro de 2022 e disponibilizado no Youtube.

Lasers da Nasa

Lançado em 2018, o satélite ICESat-2 (Ice, Cloud and Land Elevation Satellite-2) é equipado com um sistema de lasers verdes, dentro do espectro da luz visível. Com 10 mil pulsos de laser emitidos por segundo, o equipamento realiza medidas de altura conforme trafega pelo planeta. A altitude de cada elemento da superfície terrestre é medida a partir do cálculo do tempo que o feixe de luz leva para voltar ao satélite.

Parte do Sistema de Observação da Terra da Nasa, que tem como principal foco as áreas congeladas do planeta, chamadas de criosfera, o satélite também mede alturas nas regiões temperadas e tropicais e permite fazer um balanço da vegetação nas florestas em todo o mundo. Os dados coletados pelo satélite são públicos e de livre acesso e têm viabilizado descobertas importantes. Recentemente, por exemplo, os lasers possibilitaram a identificação de dois lagos subterrâneos na Antártida, bem como a observação de que o volume dos lagos está diminuindo, sua água está secando.

Queimadas e fumaças no Brasil

De olho nas possibilidades do satélite, os pesquisadores da UFSC e do IFSC se questionaram se ele seria capaz de medir a altura de fumaças. Para o estudo, coletaram dados do Mato Grosso, do Mato Grosso do Sul e do Paraguai – uma área que engloba o sul da Amazônia e parte do Cerrado e do Pantanal. O período escolhido foi setembro de 2020, quando foi registrado um grande número de queimadas na região.

“Havia muitos focos de incêndio nessa época, que é uma época seca. E, muitas vezes, essa fumaça chega aqui em Santa Catarina. Então, a nossa ideia foi usar esse satélite para ver se ele conseguiria detectar essa fumaça e também o que essa fumaça poderia causar na atmosfera”, conta Renato Ramos da Silva, que é professor do Departamento de Física e supervisor do Laboratório de Clima e Meteorologia da UFSC.

Os pesquisadores, então, combinaram dados do ICESat-2 aos de distintos satélites, que mostram, entre outras coisas, a localização de nuvens e de focos de incêndio e a direção do vento, bem como aos de balões meteorológicos, que fornecem a temperatura de diferentes altitudes. Foi escolhido um dia específico para a análise: 14 de setembro, data que coincidiu a passagem do ICESat-2 pelo local escolhido com uma grande concentração de fogo e fumaça.

Imagem de satélite mostra focos de incêndio e amplas áreas cobertas por aerossóis de fumaça na data analisada pelos cientistas. Fonte: Nasa Worldview

Além de comprovar que o ICESat-2 é capaz de medir a altura de camadas de aerossóis, como as de fumaça, e do topo das nuvens, os pesquisadores demonstraram que, nas altitudes em que há presença de fumaça, geralmente ocorre um aumento de temperatura que causa uma camada de inversão. Isso significa que se forma uma camada de ar quente em alturas mais elevadas, retendo o ar frio mais próximo ao chão. Essa camada também inibe a formação de chuvas em períodos muito secos.

“Geralmente a temperatura vai baixando com a altura. Mas, se encontramos uma camada quente em cima, chamamos de uma camada de inversão. Não era para ela estar lá. Ela é uma camada mais quente, e geralmente o ar quente sobe a partir da superfície, mas, se o ar quente já está ali em cima, fica tudo parado. E o que isso causa? Aí a gente não tem formação de nuvens, porque uma nuvem é formada pelo vapor quente que sobe, mas [por causa da camada de inversão] o ar quente não consegue subir”, explica Renato.

O professor destaca que os efeitos não se restringem ao local das queimadas, mas se propagam, junto com a fumaça, e são capazes de atingir lugares distantes. “A gente recebe essa fumaça que vem das queimadas e pode afetar a estiagem. Principalmente no Oeste Santa Catarina, que recebe mais fumaça, isso pode afetar o regime de chuvas. É um problema bastante recorrente. Agora eu estou, com outros estudantes, tentando entender exatamente o impacto disso no regime das chuvas, que pode afetar a agricultura, o fornecimento de água. A gente vê, muitas vezes, ali na região Oeste, as cidades precisando de água e caminhão pipa para poder abastecer as casas e os agricultores. (…) Essa é uma mudança que a gente chama de antropogênica, feita pelos humanos. Aquela fumaça não estaria ali se as pessoas não colocassem fogo.”

Segundo Renato, além do pioneirismo – esse é foi o primeiro estudo, de que ele tem registro, a usar os dados do ICESat-2 em combinação com balões atmosféricos para estudar a fumaça –, o que chamou a atenção da Nasa foi o uso de diferentes fontes de dados. “Para nós, foi motivo de orgulho saber que eles acharam boas as nossas ideias, que é uma aplicação que traz um benefício para a sociedade, conseguir monitorar, entender esse problema, principalmente para nós aqui, que recebemos essa fumaça que vem das queimadas”, enfatiza o pesquisador.

Lagoa da Conceição e árvores da Ilha

Atualmente, o grupo de Renato usa dados do ICESat-2 em dois novos estudos. Em um deles, os lasers vão ajudar a acompanhar o volume da água da Lagoa da Conceição ao longo do tempo. A ação faz parte do projeto Monitoramento hidrometeorológico da Lagoa da Conceição, que tem o objetivo de ampliar a compreensão dos mecanismos físicos de interação entre fenômenos meteorológicos e a Lagoa.

Os pesquisadores da UFSC também utilizarão o ICESat-2 para medir a altura de árvores da Ilha de Santa Catarina. A ideia é que os cientistas verifiquem as passagens do satélite na região e a altura que ele indica para as árvores que estão em seu caminho e, depois, meçam pessoalmente as mesmas árvores, para comparar os resultados. “Essa é uma atividade que a Nasa propõe para fazer essa verificação do satélite”, comenta Renato. Vale ressaltar que as informações sobre a altura de árvores e florestas, entre outras coisas, podem ajudar a calcular quanto carbono está armazenado naqueles ambientes, e podem ser informações valiosas para a negociação de créditos de carbono, por exemplo.

Camila Raposo/Jornalista da Agecom/UFSC

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