É assim que a NASA mede o aumento do nível do mar a partir do espaço

A mudança climática é uma ameaça iminente ao futuro da humanidade, mas o clima global é tão complexo que muitas vezes é difícil até mesmo ver a escala do problema. Uma das melhores maneiras que temos para medir a mudança climática pode não ser o que você espera – porque não se trata de medir a terra ou a atmosfera. Em vez disso, para aprender sobre as mudanças climáticas, precisamos medir o oceano.

O aumento do nível do mar não afeta apenas as comunidades costeiras, reduzindo a massa de terra, mas também indica a questão mais ampla do aumento das temperaturas globais. Isso significa que o aumento do nível do mar é de grande importância para a NASA, que não apenas observa outros mundos, mas também monitora a Terra do espaço. Um novo satélite de monitoramento do nível do mar, Sentinel-6 Michael Freilich, foi lançado em novembro de 2020 e se tornou a missão oficial de referência para a elevação do nível do mar em março deste ano , depois de substituir seu antecessor, Jason-3.

Com o Sentinel-6 assumindo seu novo papel e um sucessor gêmeo, o Sentinel-6b, esperando nos bastidores para assumir o comando quando necessário, estamos prontos para os próximos 10 anos de medições do nível do mar. Você pode até ver por si mesmo onde o Sentinel-6 está localizado sobre a Terra agora, rastreando-o usando o aplicativo da Web Eyes da NASA .

Conversamos com Josh Willis, do Jet Propulsion Laboratory da NASA, cientista do projeto Sentinel-6 e Jason-3, sobre como medir o aumento do nível do mar a partir do espaço.

Nosso scorecard para as mudanças climáticas

O aumento do nível do mar não é importante apenas para entender as mudanças nos oceanos. É também uma das ferramentas mais valiosas que temos para medir as mudanças climáticas como um todo. “De certa forma, é um scorecard”, disse Willis. “É o nosso scorecard de como estamos lidando com o clima.”

Isso porque muito do aumento da temperatura média do planeta como um todo é refletido pelo nível dos oceanos. Existem três grandes fatores causados ​​pelo homem que contribuem para o aumento do nível do mar: o derretimento das camadas de gelo na Groenlândia e na Antártida, o derretimento de pequenas geleiras em outras partes do globo e o aquecimento do oceano que está causando sua expansão. Esses fatores contribuem com cerca de um terço cada para o aumento total, devido à adição de mais água aos oceanos quando as geleiras e calotas polares derretem, bem como a expansão da água devido ao aumento das temperaturas globais. Como os oceanos cobrem grande parte do globo, eles acabam absorvendo muito do excesso de calor gerado pela atividade humana.

“Penso no aumento do nível do mar como o indicador mais claro da interferência humana no clima”, disse Willis. “Os oceanos cobrem dois terços da superfície do planeta, absorvem 90% desse calor extra que é a causa da mudança climática e também absorvem toda a água que está derretendo das geleiras e das camadas de gelo. Então, eles estão realmente contando tudo em termos de como estamos mudando o clima da maneira mais ampla.”

E o problema não é apenas que o nível do mar está subindo. É que a taxa desse aumento também está subindo.

“A taxa de crescimento dos oceanos não é constante. Na verdade, está aumentando”, disse Willis. “No início do século 20, os oceanos estavam subindo a uma taxa de cerca de dois milímetros por ano. Nos anos 90 ou 2000, eram mais três. E agora tem sido quatro e cinco milímetros por ano. Assim, a taxa de crescimento mais que dobrou nos últimos cem anos. E vai continuar a aumentar cada vez mais rápido.”

30 anos de medições contínuas

Parte da razão pela qual os dados do aumento do nível do mar são tão valiosos é que eles formam um registro de longo prazo que foi coletado desde a década de 1990. As primeiras medições globais dos oceanos a partir do espaço começaram quando a missão TOPEX/Poseidon foi lançada em 1992, seguida pelos três satélites Jason e depois pelo primeiro Sentinel.

Para manter dados consistentes que possam ser comparados ao longo dos anos, todas as missões desta série foram colocadas na mesma órbita para que tenham a mesma visão dos oceanos.

Sempre que um novo satélite substituía seu antecessor, os dois voavam juntos por meses. Isso permitiu uma calibração muito cuidadosa para garantir que os dados pudessem ser rastreados de forma consistente nos cinco satélites até o momento.

“É realmente uma conquista incrível em termos de nosso histórico de ciência climática”, disse Willis.

Mais 10 anos de medições

“Temos esse recorde incrível que já dura 30 anos, e o Sentinel-6 foi construído para estender esse recorde por mais 10 anos”, disse Willis. Para permitir esses 10 anos extras de observações, a NASA construiu não um, mas dois satélites, ambos essencialmente idênticos, de modo que, quando o recém-lançado Sentinel-6 Michael Freilich chegar ao fim de sua vida em 2025, seu gêmeo Sentinel-6b pode assumir o controle. . Isso permitirá um total de 40 anos de registros consistentes de aumento do nível do mar.

“É a primeira vez que decidimos como uma comunidade fazer isso a longo prazo – nos comprometer a fazer medições do aumento do nível do mar a partir do espaço, não apenas um satélite por vez”, disse ele. “O nível do mar não vai parar de subir tão cedo, não vamos conseguir parar de medi-lo, então precisamos ter essa continuidade de medições entre as missões.”

Se parece que esses satélites têm uma expectativa de vida relativamente curta quando comparados a outras missões de satélites que podem durar décadas, isso está relacionado à altitude em que operam. Quando os primeiros satélites de elevação do nível do mar foram lançados, não tínhamos uma tecnologia tão boa para determinar a posição desses satélites – e os dados de posicionamento são importantes para obter leituras precisas do nível do mar. Para permitir isso, os satélites foram lançados em uma órbita muito alta de 1.300 quilômetros, onde há muito pouca atmosfera e, portanto, muito pouca proteção contra radiação.

Os pesquisadores querem continuar enviando satélites para essa mesma órbita para garantir medições contínuas, mas isso significa aceitar que esses satélites serão atingidos pela radiação e durarão apenas alguns anos cada.

Instrumentos no satélite

A precisão de suas leituras é o que permite que o satélite Sentinel-6 seja a ferramenta reconhecida internacionalmente para medir a elevação do nível do mar. Pesquisadores de todas as áreas e países concordaram que as medições feitas pelo Sentinel-6 e seus antecessores seriam usadas como medição padrão para o aumento do nível do mar.

Os instrumentos do Sentinel-6 são relativamente simples, pelo menos conceitualmente. Há o radar, que envia ondas de rádio para a superfície para medir a distância entre o satélite e o oceano, os sistemas de posicionamento que fornecem informações sobre a altitude do satélite para que isso possa ser subtraído das medições do nível do mar e, em seguida, mais um instrumento importante chamado de radiômetro.

O radiômetro mede a quantidade de água na atmosfera observando o brilho do oceano. A água na atmosfera afeta as ondas de rádio enviadas pelo radar, portanto, o radiômetro é necessário para corrigir isso e garantir um alto nível de precisão nas medições do nível do mar.

Esses três instrumentos, juntamente com as órbitas consistentes, são o que torna o Sentinel-6 o método mais preciso que temos para medir a elevação do nível do mar – e é por isso que é preciso o suficiente para ser a missão de referência internacional.

Os oceanos em mudança

A parte mais complicada de medir o aumento do nível do mar é como interpretar os dados coletados pelo satélite. Os oceanos não são planos, então o satélite calcula a média das leituras em uma área de vários quilômetros quadrados para permitir isso.

Mas há outros fatores que também afetam o nível do mar. Isso inclui o clima, pois as mudanças na pressão atmosférica permitem que o mar suba quando a pressão está baixa, as marés e as correntes oceânicas e até a gravidade das montanhas submarinas, que fazem com que os picos apareçam no nível do mar acima delas. Os pesquisadores que usam dados do Sentinel-6 para medir o aumento do nível do mar precisam levar em conta esses outros fatores, considerando dados sobre as condições atmosféricas e mapas do campo de gravidade do oceano.

Todos esses outros efeitos podem fornecer dados úteis para outros campos de pesquisa. Ao observar a média de uma leitura em uma determinada área, os pesquisadores podem estimar o tamanho das ondas e a força dos ventos. Eles podem ver como as correntes estão se movendo pelo oceano em tempo real, porque as correntes fazem com que o oceano se incline de modo que um lado da corrente fique mais alto que o outro. Eles também podem rastrear detritos ou óleo quando é derramado no oceano.

O satélite também continua coletando dados ao passar por terra e esses dados podem ser usados ​​para monitorar lagos e rios.

Todos os dados coletados pelo satélite estão disponíveis publicamente e são usados ​​por pesquisadores de todo o mundo em uma ampla variedade de campos. Você pode encontrar os dados no site do JPL ou no site de dados da Terra da NASA .

A ameaça das mudanças climáticas

Com projetos como o Sentinel-6, podemos ver diretamente como nosso clima está mudando devido às nossas atividades como seres humanos. Podemos ver que não apenas o nível do mar está subindo, mas que está subindo cada vez mais rápido, e não há indicação de que essa mudança diminua ou pare tão cedo. Há um terror existencial nisso.

“À medida que observamos o que está acontecendo com o planeta, é assustador”, disse Willis. “Já conduzimos nosso clima para um território desconhecido. E está ficando cada vez mais estranho a cada ano.”

No entanto, ele não se desespera com o futuro da humanidade. Em vez disso, ele enfatiza que o futuro do nosso planeta está em nossas próprias mãos.

“Ainda há espaço para esperança, porque isso é algo sobre o qual podemos fazer algo”, disse Willis. “Sabemos qual é o problema e sabemos muito bem como corrigi-lo. Não é como se houvesse um meteoro gigante que está indo para a Terra que vai acabar com todos nós. Na verdade, podemos fazer algo sobre as mudanças climáticas, só temos que convocar a vontade.”