Com a aproximação do lançamento do satélite Sentinel-1C, refletimos sobre algumas das muitas maneiras pelas quais a missão Copernicus Sentinel-1 nos proporcionou notáveis insights por radar sobre nosso planeta ao longo dos anos.
A missão Copernicus Sentinel-1 fornece imagens de radar em qualquer condição climática, dia e noite, para o monitoramento global das terras e oceanos da Terra. A missão e os dados apoiam áreas críticas como gestão ambiental, resposta a desastres e pesquisa sobre mudanças climáticas.
Os dados do Sentinel-1 contribuem para numerosos serviços e aplicações do Copernicus, incluindo monitoramento do gelo marinho do Ártico, rastreamento de icebergs, mapeamento rotineiro do gelo marinho e medições de velocidade de geleiras. Também desempenha um papel vital na vigilância marítima, como detecção de derramamento de óleo, rastreamento de navios para segurança marítima e monitoramento de atividades 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 é equipado com um instrumento radar de abertura sintética banda C (SAR) que opera em quatro modos e fornece uma resolução espacial de até 5 m e 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 já superou em muito sua expectativa de vida de sete anos.
O próximo lançamento do Sentinel-1C restaurará a missão à sua força total como uma constelação de dois satélites.
Uma vez em órbita, o Sentinel-1C continuará o legado da missão, fornecendo imagens de radar de alta qualidade para apoiar pesquisas científicas e uma ampla gama de aplicações. Notavelmente, introduz capacidades aprimoradas para monitoramento do tráfego marítimo, expandindo ainda mais a utilidade da missão.
No artigo de hoje, exploramos a diversa gama de aplicações para os 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 55.000 pessoas na Türkiye e na Síria, nos piores terremotos que a região viu em 20 anos.
Este interferograma mostra o deslocamento cosísmico da superfície na área próxima a 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 terremoto, as mudanças no solo que ocorreram entre as duas datas de aquisição levam aos padrões de interferência coloridos nas imagens, conhecidos como ‘interferograma’, permitindo aos cientistas quantificar o movimento do solo.
Estes interferogramas permitem aos cientistas entender melhor a natureza dos terremotos e o risco de futuros perigos.
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 cobertura de gelo marinho sem precedentes nas baixas nos mares do norte de Bering durante o inverno de 2019 causou uma cascata de impactos que transformou abruptamente o ecossistema marinho regional, agravando os desafios enfrentados pelas comunidades que dependem dele. Esta imagem do Sentinel-1 mostra o Estreito de Bering em março de 2019, praticamente livre de gelo. Alguns poucos trechos de gelo marinho são mostrados em cores azul-claras.
Os dados do Sentinel-1 são essenciais para o Serviço Marinho Copernicus (CMEMS), permitindo navegação segura em águas congeladas, aprimorando a modelagem climática e apoiando a avaliação de mudanças ambientais nas regiões polares.
Ao fornecer informações precisas e oportunas sobre o gelo marinho, o Sentinel-1 ajuda o CMEMS a garantir a segurança e sustentabilidade das operações marítimas. Suas imagens de radar são particularmente eficazes para produzir cartas de gelo de alta resolução, distinguindo entre gelo do primeiro ano mais fino e navegável e gelo multianual mais espesso e perigoso, bem como monitorando icebergs e prevendo condições do gelo nas águas cada vez mais movimentadas do Ártico.
Derramamentos de óleo – 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 The Gulfstream encalhou e virou próximo às costas sul da Ilha de Tobago, liberando óleo 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 amortizam o movimento das ondas, deixando assinaturas de radar distintas que aparecem como manchas escuras em um fundo mais claro. Como a tecnologia 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 não apenas para monitorar derramamentos de óleo, mas também 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 usados para detectar e avaliar derramamentos de óleo – apoiando resposta rápida e segurança marítima em águas europeias.
Monitoramento de inundações – Valência, Espanha
Áreas inundadas ao redor de Valência capturadas pelo Sentinel-1
Em outubro de 2024, a Espanha sofreu uma das piores inundações em décadas após chuvas torrenciais atingirem a província oriental de Valência. As tempestades se concentraram sobre as bacias dos rios Magro, Túria e Poyo, liberando torrentes de água lamacenta que transformaram ruas de vilarejos em rios, destruíram casas e arrastaram pontes e veículos.
A imagem de radar acima usa dados de duas aquisições de imagem (de 19 e 31 de outubro de 2024) para ilustrar a grave inundação (em azul) do Parque Nacional Albufera.
O Sentinel-1 é ideal para monitoramento de inundações porque sua tecnologia de Radar de Abertura Sintética (SAR) pode penetrar nuvens e operar na escuridão, fornecendo imagens confiáveis durante condições climáticas extremas quando sensores ópticos podem falhar.
Os dados do Sentinel-1 são amplamente utilizados pelo Serviço de Gerenciamento de Emergências Copernicus (CEMS), fornecendo dados críticos para apoiar esforços de resposta e recuperação de desastres.
Monitoramento de furacões – Furacão Helene
O Furacão Helene foi um ciclone tropical devastador que produziu uma ampla faixa de danos e perda de vidas que se estendeu do noroeste da Flórida, EUA, onde a tempestade atingiu terra em 26 de setembro de 2024, até Tennessee, Geórgia e Carolina do Norte.
O Furacão Helene foi monitorado de perto usando dados de radar do 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 de seus impactos.
Sensores baseados em satélite, particularmente aqueles que operam em frequências de micro-ondas, podem capturar dados sobre velocidade e direção do vento na superfície do oceano sob várias condições climáticas. O Campo de Vento Oceânico (OWI), derivado do Sentinel-1, forneceu estimativas detalhadas dos vetores de vento a 10 m acima da superfície do oceano. Esta informação é essencial para os meteorologistas analisarem a intensidade e trajetória da tempestade.
Monitoramento de icebergs – Antártida
Em 2021, o Sentinel-1 testemunhou o Iceberg A-74 se desprender da Plataforma de Gelo Brunt da Antártida. Imagens de radar então mostraram o iceberg meses depois viajando girando ao redor da ponta ocidental de Brunt, roçando levemente contra a plataforma de gelo antes de continuar em direção ao sul.
O Sentinel-1 é perfeito para monitorar regiões como a Antártida porque sua tecnologia de Radar de Abertura Sintética (SAR) pode ver através de nuvens, chuva e escuridão, garantindo coleta contínua de dados nas condições extremas do continente.
Esta capacidade permite ao Sentinel-1 rastrear o movimento glacial, medir a perda de gelo e monitorar mudanças na camada de gelo com notável precisão, independentemente da cobertura persistente de nuvens ou escuridão na noite polar.
Desmatamento – Mato Grosso, Brasil
Esta imagem do estado brasileiro do Mato Grosso foi criada combinando três aquisições separadas de radar do Sentinel-1 tiradas anos separados para mostrar mudanças em cultivos e cobertura do solo ao longo do tempo.
Diferentemente de imagens de satélites que carregam instrumentos ópticos ou ‘tipo câmera’, imagens adquiridas com radar são interpretadas estudando a intensidade do sinal de retorno do radar, que está relacionada às propriedades do solo, como sua rugosidade.
Enquanto cores em cinza aqui representam nenhuma mudança entre aquisições, manchas de azul, verde e vermelho indicam mudanças significativas ao longo do tempo (de 2015-2019). Como estas formas retangulares coloridas retratam, grande parte da floresta tropical foi derrubada e cedida para agricultura.
O Sentinel-1 é uma ferramenta inestimável para monitorar o desmatamento, graças à sua tecnologia de Radar de Abertura Sintética (SAR), pois permite a detecção de 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 mudanças no uso da terra, oferecendo informações cruciais para o monitoramento ambiental.
Monitoramento agrícola – Campos de arroz, Vietnã
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 intervalo de aproximadamente um mês para mostrar mudanças nas condições das culturas e da terra ao longo do tempo. As cores brilhantes na imagem vêm de mudanças no solo que ocorreram entre as aquisições.
A combinação de imagens de radar da missão Copernicus Sentinel-1 pode ajudar a monitorar e mapear a evolução do cultivo de arroz. Os sensores de radar são particularmente úteis devido à sua capacidade de detectar solo encharcado e penetrar na cobertura de nuvens úmidas típica das regiões asiáticas de cultivo de arroz.
Corpos d’água refletem o sinal de radar para longe do satélite, fazendo a água aparecer escura. Navios no rio podem ser vistos como pontos brilhantes e multicoloridos.
O Sentinel-1 é altamente eficaz para monitoramento agrícola, pois fornece informações detalhadas sobre umidade do solo, estrutura e padrões de crescimento das culturas, que são essenciais para avaliar a saúde e produtividade agrícola.
Monitoramento de deslocamento – Jacarta, Indonésia
A capital indonésia de Jacarta é lar de 10 milhões de pessoas e também é uma das cidades que mais afundam no mundo. Pesquisadores sugerem que partes da megacidade poderiam estar completamente submersas até 2050.
Usando um grande número de imagens de satélite de radar ao longo de um período de dois anos, é possível calcular com precisão as taxas de subsidência do solo. Esta imagem mostra as taxas médias de deslocamento do solo baseadas em dados de radar do Sentinel-1 de 2017-2018. Áreas em vermelho mostram deslocamento maior ao longo do tempo, com algumas áreas mostrando padrões locais de afundamento chegando a cerca de 12 cm por ano.
Ao comparar imagens de radar ao longo do tempo, 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.
Congestionamento marítimo – Canal de Suez, Egito
Em março de 2021, um congestionamento no Canal de Suez capturou a atenção global quando o Ever Given, um dos maiores navios porta-contêineres do mundo, ficou preso transversalmente através da via navegável. O navio bloqueou todo o tráfego em ambas as direções por seis dias, causando uma significativa interrupção no comércio global.
As imagens do Sentinel-1 aqui destacam o impacto do bloqueio, mostrando o tráfego marítimo rotineiro na imagem da esquerda antes do congestionamento, e o enorme navio 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 a água aparecer escura. Em contraste, objetos metálicos como navios aparecem como pontos brilhantes contra o oceano escuro, permitindo fácil identificação e rastreamento.
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