O satélite EarthCARE da Agência Espacial Europeia foi desenvolvido para realizar um conjunto único de medições simultâneas que lançam uma nova luz sobre o papel que as nuvens e os aerossóis desempenham na regulação do clima da Terra.
Agora, num exemplo notável de uma missão de investigação que proporciona benefícios práticos diretos, as observações globais do radar de perfilamento de nuvens do satélite estão a ser utilizadas operacionalmente pelo Centro Europeu de Previsões Meteorológicas de Médio Prazo (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) para melhorar as previsões meteorológicas diárias – esta conquista histórica marca a primeira vez que os dados do radar de nuvens do espaço foram assimilados a um sistema global de previsão meteorológica.
Lançado em Maio de 2024, o EarthCARE transporta quatro instrumentos que trabalham em sinergia para fornecer informações sem precedentes sobre as complexas interações entre nuvens, aerossóis e radiação, de forma a compreender exatamente como as nuvens e os aerossóis influenciam o nosso clima através do aquecimento e arrefecimento da atmosfera – uma interação extremamente complexa e ainda não totalmente compreendida.
Enquanto o EarthCARE continua a sua ousada missão científica, o seu radar de perfilagem de nuvens já está a demonstrar o seu valor para além da investigação climática.
O EarthCARE é uma iniciativa conjunta da ESA e da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA), que forneceu um dos instrumentos do satélite: o radar de perfilamento de nuvens – e são os dados deste instrumento que estão agora, pela primeira vez, a conduzir a previsões meteorológicas mais precisas.
O radar de perfilagem de nuvens é essencial para o estudo de processos relacionados com as nuvens, como a sua formação e dissipação.
Penetra nas nuvens, fornecendo informações detalhadas sobre a localização, estrutura vertical, velocidade de queda das partículas, tamanho e distribuição das partículas e conteúdo de água.
Para a investigação climática, as observações do EarthCARE estão a ajudar a reduzir a incerteza científica sobre a forma como as nuvens e os aerossóis influenciam o balanço energético da Terra, o que é crucial para as projeções climáticas futuras.
As mesmas observações são também altamente relevantes para a previsão meteorológica, onde as nuvens representam um dos maiores desafios para previsões precisas.
As observações do EarthCARE podem melhorar a previsão meteorológica de duas formas: ajudando os cientistas a compreender e representar melhor os processos de nuvens nos modelos de previsão e fornecendo medições detalhadas que podem ser assimiladas aos sistemas de previsão para melhorar a descrição das condições atmosféricas atuais a partir das quais as previsões são feitas.
A qualidade das observações de radar de perfil de nuvens do EarthCARE levou o Centro Europeu de Previsões Meteorológicas de Médio Prazo (ECMWF) a assimilá-las ao seu Sistema Integrado de Previsão (IFS) a partir de 10 de junho de 2026 – a primeira vez que as observações de radar de nuvens a partir do espaço foram assimiladas operacionalmente num sistema global de previsão meteorológica.
A infografia abaixo destaca as principais etapas envolvidas na assimilação dos dados de radar ao modelo numérico de previsão meteorológica do ECMWF para atualizar o estado atual da atmosfera, fornecendo condições iniciais que, em última análise, melhoram a previsão meteorológica futura.
Os dados de radar do EarthCARE são utilizados para ajustar a atmosfera simulada pelo modelo IFS às observações reais.
Isto é ilustrado nos gráficos abaixo pelas secções transversais verticais através de sistemas de nuvens ao longo de um segmento da órbita – aqui mostrado para os trópicos, onde as nuvens de tempestade densas são especialmente proeminentes.
Os gráficos mostram a “reflectividade do radar” ao longo da trajectória do satélite antes e depois da assimilação dos dados do EarthCARE no modelo, em comparação com as observações originais do EarthCARE mostradas acima. Valores de refletividade mais baixos indicam nuvens de gelo e chuva fraca, enquanto valores mais elevados indicam chuva forte e neve.
Uma tempestade particularmente intensa perto dos 27°N, com o topo das nuvens a estender-se acima dos 18 km, é representada com muito mais precisão após a assimilação dos dados de radar do EarthCARE, tanto na horizontal como na vertical. Noutras áreas, o modelo já apresentava uma boa concordância com as observações, pelo que o impacto da assimilação é menos notório.
Algumas informações sobre a estrutura das nuvens têm vindo a ser assimiladas ao IFS há vários anos, a partir de imagens e sondas de micro-ondas, mas, como explica Florian Pappenberger, Diretor-Geral do ECMWF, para os dados de radar, isto vai mais além: “Esta é a primeira assimilação operacional de observações de radar de nuvens por qualquer centro de previsão meteorológica.
“Os novos dados do radar de perfilamento de nuvens são um passo crucial para reduzir as incertezas sobre a forma como as nuvens influenciam o clima e, como sempre, a colaboração internacional tem sido fundamental para o EarthCARE.
“Os cientistas do ECMWF têm trabalhado com os engenheiros da ESA e da JAXA para garantir a melhor qualidade dos dados e agradecemos também aos nossos parceiros do serviço meteorológico nacional holandês KNMI e da Universidade McGill, no Canadá, juntamente com muitos outros envolvidos na concretização do EarthCARE.”
A Diretora dos Programas de Observação da Terra da ESA, Simonetta Cheli, acrescentou: “A EarthCARE é uma missão Earth Explorer – missões de investigação que são a base do programa FutureEO da ESA.
Estas missões têm um historial extraordinário de superação de expectativas, de alcançar avanços científicos, de impulsionar a inovação tecnológica e de gerar benefícios duradouros para a sociedade – e estamos muito orgulhosos por ver a EarthCARE a ir além dos seus objetivos científicos originais.”
“Esta conquista é o resultado de anos de dedicação, experiência e colaboração dos muitos cientistas, engenheiros e equipas de missão envolvidos em todo o mundo. Deve-se também à força da nossa parceria internacional com a JAXA, cujo contributo para o radar de perfilagem de nuvens foi fundamental para o sucesso da missão.
“Agradecemos ao ECMWF e a todas as equipas que trabalharam incansavelmente para garantir que os dados do radar de perfilamento de nuvens pudessem ser assimilados no seu sistema de previsão – isto não é algo que se faça de ânimo leve e exigiu muita consideração e preparação para alcançar este importante marco.”
O cientista da missão EarthCARE da JAXA, Takuji Kubota, comentou: “Espera-se que as iniciativas do ECMWF em colaboração com a ESA melhorem a precisão das previsões de eventos climáticos extremos, como tufões e chuvas intensas, e reforcem as capacidades de alerta precoce para inundações e deslizamentos de terra.” Através destes esforços de prevenção e mitigação de catástrofes, acolhemos com grande satisfação o seu contributo para a construção de uma sociedade mais segura e protegida – não só na Europa, mas também no Japão.
A preparação para a utilização operacional dos dados do radar de perfilamento de nuvens começou há anos, mas desde o lançamento do EarthCARE, o ECMWF tem conseguido comparar a precisão com que o seu modelo corresponde ao que o satélite está a observar.
Poucos dias após a ativação dos instrumentos, o ECMWF iniciou a monitorização quase em tempo real do desempenho do radar e do lidar do EarthCARE para fornecer feedback rápido à ESA e à JAXA.
Com o EarthCARE a fornecer agora previsões meteorológicas mais precisas, a aumentar a consciencialização pública e a apoiar alertas mais precoces e fiáveis sobre condições meteorológicas perigosas, é evidente como os investimentos em ciência de ponta na observação da Terra podem trazer benefícios tangíveis para a sociedade, ao mesmo tempo que melhoram a nossa compreensão das alterações climáticas.
Texto original: A first: EarthCARE cloud data sharpen weather forecasts
Texto e imagens: ESA
Tradução automática via Google
Edição: Rui Barbosa