O instrumento MODIS da NASA capturou esta imagem do extremo sul da Flórida curvando-se em um oceano azul esverdeado cercado por nuvens brancas. O MODIS e uma nova geração de sensores baseados em satélite podem ajudar os gestores ambientais a rastrear algas nocivas na Costa do Golfo e além. Crédito: NASA
As algas nocivas podem pôr em perigo a saúde pública e os ecossistemas e economias costeiras. Os avanços nas imagens de satélite estão proporcionando novas maneiras de observar o nosso oceano vivo.
Quando terminassem, uma série de enormes proliferações de algas ao longo da costa oeste da Florida em 2020 estariam ligadas a cerca de 2.000 toneladas de vida marinha morta em torno da Baía de Tampa. Os custos humanos também foram elevados, incluindo um aumento de dois dígitos nos casos de asma nos condados de Sarasota e Pinellas, e perdas estimadas em cerca de mil milhões de dólares em sectores económicos, do turismo às pescas.
Usando satélites para detectar proliferação de algas
Os satélites em órbita da Terra têm sido utilizados há décadas para detectar a proliferação de algas no espaço, permitindo observações mais frequentes em áreas mais amplas do que é possível através da amostragem directa da água. A técnica de observação mais comum depende do espectro visível para medir a cor do oceano. No entanto, esta abordagem tem sido restrita principalmente a condições de céu claro.
Um estudo recente publicado em Cartas de Pesquisa Geofísicaliderado por cientistas da NASALaboratório de Propulsão a Jato (JPL) no sul da Califórnia, mostrou como um instrumento baseado no espaço chamado TROPOMI, ou Instrumento de Monitoramento TROPOsférico, foi capaz de espiar através de nuvens finas para descobrir pistas poderosas sobre Karenia Brevis (ou K.brevis), as algas microscópicas responsáveis pelas florações de 2020.
A capacidade aprimorada do TROPOMI de “ver” e medir comprimentos de onda finos de luz poderia ajudar agências federais e comunidades locais a prever e gerenciar melhor surtos prejudiciais. (TROPOMI voa a bordo da espaçonave europeia Sentinel 5P, lançada em 2017.)
K. brevis e oeste da Flórida
Os cientistas examinaram a plataforma oeste da Flórida, um trecho de crosta continental que se estende do Panhandle até Keys. Desde suas origens em outras partes do Golfo do México, K. brevis é transportado em direção à costa por ventos fortes e correntes oceânicas. Uma investigação recente mostrou que o oeste da Florida, tal como muitas comunidades costeiras, pode ser cada vez mais vulnerável a surtos porque estas algas florescem em condições quentes e ricas em nutrientes, alimentadas pelo escoamento, fertilizantes e alterações climáticas.
Sistemas de monitoramento e perigos de K. brevis
Os sistemas de monitorização e previsão da proliferação de algas nocivas estão disponíveis em muitos estados e regiões costeiras, incluindo o Golfo do México e os Grandes Lagos. A Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA) trabalha com parceiros acadêmicos, estaduais, tribais e locais para desenvolver e emitir previsões de proliferação de algas prejudiciais – semelhantes às previsões meteorológicas – durante as estações em que ocorrem as proliferações.
Os eventos de K. brevis são especialmente preocupantes porque as algas produzem uma neurotoxina potente que, em altas concentrações, pode causar mortes massivas de peixes e envenenar a vida marinha, como tartarugas, peixes-boi e pássaros. A toxina também pode ser inalada, causando doenças respiratórias em humanos, e pode se acumular em mariscos, resultando em doenças gastrointestinais nas pessoas que os consomem.
Mecanismo de detecção de satélite
À medida que as algas se alimentam e crescem através fotossínteseK. brevis emite um brilho vermelho fraco chamado fluorescência induzida pela energia solar (SIF vermelho) que pode ser detectado por alguns instrumentos de satélite, incluindo o TROPOMI, que na verdade foi projetado para medir a poluição do ar.
Analisando os dados do TROPOMI adquiridos ao longo da costa oeste da Flórida entre 2018 e 2020, a equipe descobriu que o instrumento reuniu cerca de duas vezes mais informações de fluorescência emitidas pelas algas do que o observado por métodos anteriores que dependem da cor do oceano. As capacidades avançadas de imagem do TROPOMI – incluindo quatro espectrômetros que medem a luz que varia do ultravioleta ao infravermelho de ondas curtas – permitem-lhe penetrar na fina cobertura de nuvens e obter medições da superfície do oceano com mais frequência.
Vantagem baseada no espaço
Os cientistas disseram que suas descobertas demonstram o valor do uso do TROPOMI sozinho ou em conjunto com outras ferramentas de observação da Terra, como o antigo instrumento MODIS (Espectrorradiômetro de Imagem de Resolução Moderada) da NASA, a bordo dos satélites Aqua e Terra. O MODIS mede a cor dos oceanos e está sendo usado atualmente por gestores ambientais na Flórida e em outros lugares para detectar algas em dias claros.
Outro instrumento de cor dos oceanos – com lançamento previsto para o início de 2024 – analisará os ecossistemas marinhos do mundo como nunca antes. A missão PACE da NASA, ou Plankton, Aerosol, Cloud, Ocean Ecosystem, estudará o fitoplâncton e outras biologias oceânicas, aerossóis atmosféricos e nuvens em muito mais comprimentos de onda do que os sensores anteriores. Estas observações ajudarão a prever o aparecimento de algas nocivas, bem como o ciclo de expansão e recessão das pescas e outros factores que afectam as indústrias comerciais e recreativas.
“Por quase 20 anos, os sensores de cor do oceano têm sido fundamentais para o monitoramento por satélite da proliferação de algas nocivas”, disse a autora principal Kelly Luis, bolsista do programa de pós-doutorado da NASA no JPL. “Esta aplicação do TROPOMI red SIF demonstra como a combinação de tecnologias de satélite pode reforçar os sistemas de alerta precoce além das condições de céu limpo.”
Foi demonstrado que o alerta precoce via satélite traz benefícios no mundo real. Um recente estudo de caso financiado pela NASA descobriu que a detecção precoce de cianobactérias no Lago Utah levou a poupanças significativas em cuidados de saúde, perda de horas de trabalho e outras perdas económicas. Alguns dias de aviso prévio podem traduzir-se em ações mais rápidas no terreno, incluindo alertas públicos e até encerramento de praias.
