Projetado para fazer o primeiro levantamento global das águas superficiais da Terra, o satélite Surface Water and Ocean Topography, ou SWOT, coletará medições detalhadas de como os corpos de água na Terra mudam ao longo do tempo. Crédito: NASA/JPL-Caltech
O satélite SWOT, um esforço colaborativo entre NASA e CNES, está revolucionando a previsão de inundações ao fornecer dados abrangentes sobre a altura da água em quase todas as superfícies de água da Terra.
Rios, lagos e reservatórios funcionam como artérias do nosso planeta, transportando água que sustenta a vida através de vastas redes interligadas. Quando o ciclo da água na Terra é muito rápido, podem ocorrer inundações, colocando vidas e propriedades em perigo. Esse risco está a aumentar à medida que as alterações climáticas alteram os padrões de precipitação e mais pessoas vivem em áreas propensas a inundações em todo o mundo.
Cientistas e gestores de recursos hídricos utilizam muitos tipos de dados para prever inundações. Este ano eles têm uma nova ferramenta à sua disposição: dados de água doce do satélite Surface Water and Ocean Topography (SWOT). O observatório, uma colaboração entre a NASA e a agência espacial francesa CNES (Centre National d'Études Spatiales), mede a altura de quase todas as superfícies de água da Terra. O SWOT foi projetado para medir todos os grandes rios com largura superior a cerca de 300 pés (100 metros), e os resultados preliminares sugerem que ele poderá observar rios muito menores.
As inundações no rio Souris inundaram esta comunidade no Dakota do Norte em 2011. O satélite SWOT franco-americano está a fornecer aos cientistas e gestores de recursos hídricos uma nova ferramenta para observar as inundações em 3D, informações que podem melhorar as previsões sobre onde e com que frequência as inundações ocorrerão. Crédito: Comissão de Água do Estado de Dakota do Norte
Os medidores de fluxo podem medir com precisão os níveis de água nos rios, mas apenas em locais individuais, muitas vezes espaçados entre si. Muitos rios não possuem medidores de vazão, especialmente em países sem recursos para mantê-los e monitorá-los. Os medidores também podem ser desativados por enchentes e não são confiáveis quando a água ultrapassa a margem do rio e flui para áreas que não podem medir.
SWOT fornece uma visão 3D mais abrangente das inundações, medindo sua altura, largura e inclinação. Os cientistas podem utilizar estes dados para monitorizar melhor a forma como as águas das cheias pulsam numa paisagem, melhorando as previsões sobre onde ocorrerão as cheias e com que frequência.
As inundações causadas pelas chuvas de monções cobrem uma ampla região do nordeste de Bangladesh nesta imagem de 8 de outubro de 2023, imagem que mostra dados do SWOT. O satélite EUA-França é o primeiro a fornecer informações oportunas e precisas sobre a elevação da superfície da água em regiões inteiras em alta resolução, permitindo melhores previsões de inundações. Crédito: NASA/JPL-Caltech/UNC-Chapel Hill/Google Earth
Construindo um modelo de inundação melhor
Um esforço para incorporar dados SWOT em modelos de inundações é liderado por J. Toby Minear, do Instituto Cooperativo de Pesquisa em Ciências Ambientais (CIRES) em Boulder, Colorado. Minear está investigando como incorporar dados SWOT no Modelo Nacional de Água da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional, que prevê o potencial de inundações e seu momento ao longo dos rios dos EUA. Os dados SWOT de água doce preencherão lacunas espaciais entre os medidores e ajudarão cientistas como Minear a determinar os níveis de água (alturas) em que ocorrem inundações em locais específicos ao longo dos rios.
Os dados SWOT das encostas dos rios – como os apresentados aqui para o rio Sacramento, na Califórnia – podem melhorar as previsões sobre a rapidez com que a água flui através dos rios e fora das paisagens. Para calcular a inclinação, os cientistas subtraem a elevação mais baixa da água (direita) da mais alta (esquerda) e dividem pelo comprimento do segmento. Crédito: NASA/JPL-Caltech/UNC-Chapel Hill/Google Earth
Ele espera que o SWOT melhore os dados do Modelo Nacional de Água de várias maneiras. Por exemplo, fornecerá estimativas mais precisas das encostas dos rios e como elas mudam com o fluxo dos rios. De modo geral, quanto mais íngreme for a encosta de um rio, mais rápido sua água flui. Os modeladores hidrológicos usam dados de declive para prever a velocidade com que a água se move através de um rio e sai de uma paisagem.
A SWOT também ajudará os cientistas e gestores de recursos hídricos a quantificar a quantidade de água que os lagos e reservatórios podem armazenar. Embora existam cerca de 90.000 reservatórios relativamente grandes nos EUA, apenas alguns milhares deles possuem dados sobre o nível da água que são incorporados ao Modelo Nacional de Água. Isto limita a capacidade dos cientistas de saber como os níveis dos reservatórios se relacionam com as elevações dos terrenos circundantes e potenciais inundações. A SWOT está a medir dezenas de milhares de reservatórios dos EUA, juntamente com quase todos os lagos naturais dos EUA maiores do que cerca de dois campos de futebol juntos.
Alguns países, incluindo os EUA, fizeram investimentos significativos em redes de medição de rios e em modelos detalhados de cheias locais. Mas em África, no Sul da Ásia, em partes da América do Sul e no Ártico, há poucos dados sobre lagos e rios. Nesses locais, as avaliações dos riscos de inundação baseiam-se frequentemente em estimativas aproximadas. Parte do potencial da SWOT é permitir aos hidrólogos preencher estas lacunas, fornecendo informações sobre onde a água está armazenada nas paisagens e quanto flui através dos rios.
A estudante de doutorado da UNC-Chapel Hill, Marissa Hughes, nivela um tripé para instalar uma unidade GPS para medir com precisão a elevação da superfície da água de um segmento do rio Waimakariri, na Nova Zelândia. As medições foram utilizadas para calibrar e validar dados do satélite SWOT franco-americano. Crédito: Alyssa LaFaro / Pesquisa UNC
Tamlin Pavelsky, líder científico da SWOT em água doce da NASA e pesquisador da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, diz que a SWOT pode ajudar a enfrentar a ameaça crescente de inundações causadas por tempestades extremas alimentadas pelas mudanças climáticas. “Pense em Houston e no furacão Harvey em 2017”, disse ele. “É muito improvável que teríamos visto 60 polegadas de chuva numa única tempestade sem as alterações climáticas. As sociedades precisarão atualizar os padrões de projeto de engenharia e os mapas de planícies aluviais à medida que eventos de precipitação intensa se tornam mais comuns.”
Pavelsky diz que estas mudanças no ciclo da água da Terra estão a alterar as suposições da sociedade sobre as inundações e o que é uma planície aluvial. “Centenas de milhões de pessoas em todo o mundo correrão um risco acrescido de inundações no futuro, à medida que as chuvas se tornam cada vez mais intensas e o crescimento populacional ocorre em áreas propensas a inundações”, acrescentou.
Os dados SWOT sobre inundações terão outras aplicações práticas. Por exemplo, as seguradoras podem utilizar modelos baseados em dados SWOT para melhorar os mapas de risco de inundação e estimar melhor os riscos potenciais de danos e perdas de uma área. Uma grande empresa de resseguros, a FM Global, está entre os 40 primeiros a adotar o SWOT – uma comunidade global de organizações que trabalham para incorporar dados SWOT nas suas atividades de tomada de decisão.
“Empresas como a FM Global e agências governamentais como a Agência Federal de Gestão de Emergências dos EUA podem ajustar os seus modelos de inundações comparando-os com dados SWOT”, disse Pavelsky. “Esses modelos melhores nos darão uma imagem mais precisa de onde e com que frequência é provável que ocorram inundações.”
Mais sobre a missão
Lançado em 16 de dezembro de 2022, a partir da Base da Força Espacial de Vandenberg, no centro da Califórnia, o SWOT está agora em fase de operações, coletando dados que serão usados para pesquisas e outros fins.
O SWOT foi desenvolvido em conjunto pela NASA e pelo CNES, com contribuições da Agência Espacial Canadense (CSA) e da Agência Espacial do Reino Unido. O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, administrado para a agência pela Caltech em Pasadena, Califórnia, lidera o componente norte-americano do projeto. Para a carga útil do sistema de voo, a NASA forneceu o instrumento KaRIn, um GPS receptor científico, um retrorrefletor a laser, um radiômetro de microondas de dois feixes e operações de instrumentos da NASA. O CNES forneceu o sistema Doppler Orbitography and Radioposition Integrated by Satellite (DORIS), o altímetro Poseidon de dupla frequência (desenvolvido pela Thales Alenia Space), o subsistema de radiofrequência KaRIn (em conjunto com a Thales Alenia Space e com o apoio da Agência Espacial do Reino Unido), o satélite plataforma e operações terrestres. A CSA forneceu o conjunto transmissor de alta potência KaRIn. A NASA forneceu o veículo de lançamento e o Programa de Serviços de Lançamento da agência, com sede no Centro Espacial Kennedy, e gerenciou os serviços de lançamento associados.
