Com o gelo marinho a sucumbir cada vez mais à crise climática, medir o seu declínio com precisão nunca foi tão urgente. Para fazer face a este desafio, a Agência Espacial Europeia (ESA) está a desenvolver três novos satélites Copernicus, cada um empregando técnicas distintas, mas complementares, para monitorizar esta frágil componente do sistema terrestre.
Para garantir a precisão dos dados destes novos satélites, uma equipa internacional de cientistas destemidos está agora no gelo marinho do Ártico, enfrentando o frio e sobrevoando a região para recolher medições in situ essenciais.
A Copernicus Expansion Missions Sea Ice Experiment do Copernicus centra-se em três missões futuras: Copernicus Imaging Microwave Radiometer (CIMR), Copernicus Polar Ice and Snow Topography Altimeter (CRISTAL) e Copernicus Radar Observing System for Europe at L-band (ROSE-L).
Estas são três das seis missões de Expansão do Copernicus Sentinel que a ESA está a construir para o Copernicus – a componente de observação da Terra do programa espacial da União Europeia. Utilizando diferentes técnicas de observação e abordando uma vasta gama de aplicações, este novo conjunto de seis missões irá responder às prioridades políticas da UE e às lacunas nas necessidades dos utilizadores do Copernicus, além de expandir as capacidades actuais das missões Sentinel.
A construção de satélites de última geração não se resume apenas a estudos científicos, experiências em laboratório ou trabalhos de engenharia em salas limpas. Requer também campanhas de campo, nas quais cientistas e engenheiros testam versões aéreas e terrestres de instrumentos de satélite em condições ambientais reais para validar as técnicas de medição, avaliar o desempenho dos instrumentos e melhorar os algoritmos de recuperação de dados.
Estas campanhas de campo proporcionam uma ponte crucial entre o design do instrumento e um satélite que funciona perfeitamente no espaço, mesmo que um novo instrumento de medição seja baseado em missões anteriores comprovadas.
Ao recolher observações no terreno e compará-las com medições aéreas e dados de satélite existentes, os investigadores podem calibrar sensores, melhorar os produtos de dados e reduzir as incertezas antes do lançamento.
Para as missões CIMR, CRISTAL e ROSE-L, que medem propriedades do gelo marinho, entre outras variáveis, de diferentes formas, este trabalho de base é especialmente importante.
Propriedades como a profundidade e a salinidade da neve, a espessura do gelo e a rugosidade da superfície fazem parte do sistema terrestre e estão a mudar rapidamente nas regiões polares em resposta à crise climática – e estes parâmetros importantes continuam a ser um desafio para medir com precisão a partir do espaço.
É por isso que cientistas de diversos institutos, incluindo, por exemplo, a Universidade de Calgary, a Universidade Técnica da Dinamarca, o Instituto Alfred Wegener, a NASA e a ESA, estão atualmente no Ártico para a Experiência de Gelo Marinho da Missão de Expansão Copernicus, com a duração de seis semanas.
Através de medições coordenadas no gelo e a partir do ar, as equipas estão a recolher dados cruciais para melhorar os métodos de recuperação de dados do CIMR, do CRISTAL e do ROSE-L e ajudar a garantir que estes importantes satélites, que estão a chegar, forneçam observações precisas e fiáveis do ambiente polar.
Este tipo de campanha de campo não é para os mais sensíveis – trata-se de um ambiente extremamente hostil e imprevisível. Com base sobretudo em Cambridge Bay, Nunavut, no Ártico canadiano, os cientistas envolvidos têm de se aventurar no gelo marinho, enfrentando temperaturas gélidas, ventos fortes e dias muito longos.
Tiveram de ser instalados instrumentos no gelo marinho para realizar medições coordenadas com aeronaves que sobrevoam a área – e, quando possível, estas aeronaves sobrevoam satélites como o CryoSat da ESA, o Copernicus Sentinel-3 e o ICESat da NASA, que orbitam acima da região.
Além disso, estão a ser utilizados helicópteros para transportar equipas e equipamentos até aos locais de medição mais remotos.
A cientista da campanha da ESA, Tania Casal, afirmou: “A campanha é um empreendimento de grande envergadura, que envolve uma grande equipa de cientistas dedicados e altamente motivados. A estrutura baseia-se na bem-sucedida experiência MOSAiC (Observatório Multidisciplinar à Deriva para o Estudo do Clima Ártico), adaptando-a para um novo objetivo igualmente ambicioso.”
Esta campanha centra-se no gelo marinho do primeiro ano, especificamente nas condições em que as camadas salinas permanecem preservadas na base da camada de neve – uma característica importante, mas pouco observada, que influencia a dispersão de micro-ondas, as interações entre a neve e o gelo e o desempenho da recuperação de dados por satélite.
Ao contrário do projeto MOSAiC, que foi realizado em gelo marinho à deriva, o objectivo aqui é realizar medições num ambiente de gelo estável, onde o movimento do gelo não interfira com observações repetidas e experiências controladas.
Por este motivo, Cambridge Bay oferece uma localização ideal, apresentando gelo representativo do primeiro ano de vida, bem como acessibilidade logística.
O Dr. Casal prosseguiu: “Estamos a recolher um conjunto excepcionalmente abrangente de medições, integrando extensas observações terrestres e aéreas durante os sobrevoos de satélites. As observações terrestres incluem medições com dispersómetro, levantamentos de trincheiras de neve, transectos com sonda magnética, perfis de microcaneta de neve e inúmeras técnicas complementares de geofísica e caracterização da neve.”
Estes conjuntos de dados in situ estão a ser combinados com observações aéreas de altímetros laser e radar, radares de neve e sistemas eletromagnéticos, fornecendo informações detalhadas sobre a profundidade da neve, a espessura do gelo, a rugosidade da superfície e a estrutura do subsolo.
Crucialmente, estas medições estão a ser adquiridas sob as trajetórias de voo do CryoSat, ICESat-2 e Sentinel-3, por exemplo, permitindo a comparação direta entre observações de campo, deteção remota aérea e dados obtidos por satélite.”
Ao ligar medições feitas em terra, por aeronaves e a partir do espaço, a campanha está a ajudar a melhorar o desempenho do CIMR, CRISTAL e ROSE-L antes dos seus lançamentos, reduzindo as incertezas e aumentando a confiança nos dados que irão fornecer.
Texto original: Braving the Arctic for upcoming polar-focused satellitesma
Texto e imagens: ESA
Tradução automática via Google
Edição: Rui Barbosa