Os satélites Landsat descobriram a sua capacidade de monitorizar regiões polares na escuridão, levando à recolha de dados durante todo o ano e a novos conhecimentos sobre a dinâmica do gelo.
Os satélites Landsat começaram a adquirir regularmente imagens do gelo nos pólos durante o inverno, com resultados esclarecedores.
Cientistas que estudam o gelo polar perceberam um talento oculto dos satélites Landsat: enxergar no escuro. Com este reconhecimento vem mais trabalho para a frota atual do Landsat, que agora coleta com mais frequência dados detalhados sobre as altas latitudes da Terra durante períodos de pouca ou nenhuma luz solar.
Desde o lançamento em 2022 de um programa especial expandido de coleta de dados chamado LEAP (Landsat Extended Acquisitions of the Poles), as missões Landsat 8 e 9 começaram a construir registros de imagens durante todo o ano de geleiras, plataformas de gelo e gelo marinho ao redor da Antártica, Groenlândia. , e o Oceano Ártico. Os vislumbres resultantes da noite polar estão ajudando os cientistas a rastrear melhor a formação e a decomposição do gelo nessas regiões em rápida mudança.
Mapeamento de inverno com Landsat
Apesar do sólido histórico do Landsat em obter imagens do nosso planeta desde 1972, as latitudes mais altas não foram mapeadas durante o inverno, quando a luz solar desaparece. No entanto, os cientistas têm feito periodicamente pedidos especiais que estão fora do plano de aquisição padrão do Landsat para recolher imagens do gelo marinho durante os meses escuros. Foi a partir destas observações que os cientistas perceberam que o Landsat pode discernir detalhes na superfície do gelo e rastrear a sua formação e movimento no inverno, mesmo com pouca ou nenhuma luz.
Além de coletar imagens visuais, de infravermelho próximo e de ondas curtas com os sensores OLI (Operational Land Imager) e OLI-2, os satélites Landsat 8 e 9 também adquirem dados de infravermelho térmico (calor) com o TIRS (Thermal Infrared Sensor) e TIRS-2, respectivamente. Esses instrumentos oferecem melhor resolução espacial do que outros sensores térmicos de satélite comumente usados e podem distinguir melhor o gelo glacial e as características oceânicas, como frentes de gelo, fendas, pistas de gelo marinho e polínias.
Avanços na observação do gelo polar
Através do plano LEAP, os satélites obtiveram imagens consistentes do gelo marinho em ambos os pólos, mesmo quando o Sol está abaixo do horizonte. “Estamos eliminando a escuridão da equação”, disse Christopher Crawford, cientista do projeto Landsat e líder de aquisição de dados do US Geological Survey (USGS). “Ampliar a capacidade de observar mudanças no gelo e nos oceanos polares aumenta a probabilidade de capturar grandes eventos de desintegração de geleiras, derretimento ou aquecimento da superfície impulsionado pelo vento e ruptura da plataforma de gelo oceânica costeira que pode ocorrer com mais frequência no futuro se o ritmo de o aquecimento não diminui.”
Mosaico de imagens de satélite da Península Antártica capturadas em 23 de julho de 2023, pelo Sensor Infravermelho Térmico do Landsat 8.
Este mosaico de cinco imagens ao longo da Península Antártica destaca o nível de detalhe e a variedade das características do gelo que as imagens térmicas do Landsat podem revelar. As imagens foram adquiridas durante o inverno austral em 23 de julho de 2023, pelo TIRS no Landsat 8. Amarelos e laranjas indicam áreas com temperaturas mais quentes, como águas abertas ou gelo marinho fino, enquanto os azuis denotam temperaturas mais frias, como áreas de gelo espesso.
O mosaico é notável porque, mesmo com observações prolongadas, as nuvens podem atrapalhar. A visão clara de uma área tão grande levou Christopher Shuman, glaciologista da Universidade de Maryland, Condado de Baltimore, baseado em NASAdo Goddard Space Flight Center, para chamar esse conjunto de cenas de “unicórnio”.
No topo, o Oceano Antártico, a noroeste da Península Antártica, é a parte mais quente da imagem, justapondo áreas terrestres cobertas de neve. “O contraste entre o gelo polar frio e o calor preservado nas águas oceânicas é muito evidente”, disse Shuman.
Ao longo do lado oriental da Península Antártica, duas grandes seções da grande plataforma de gelo Larsen flutuaram nas enseadas Larsen A e B. Agora, em vez de conterem as extensões flutuantes de gelo glacial da terra, as enseadas muitas vezes ficam cheias de gelo marinho sazonal. Grande parte deste “gelo rápido” adere às costas e às plataformas de gelo, ajudando a resistir ao fluxo dos glaciares em direção ao mar e retardando a sua contribuição para a subida do nível do mar. Nesta imagem, áreas arqueadas com temperaturas mais altas indicam gelo mais fino ou águas abertas onde o gelo marinho está sendo soprado para o mar, para longe do gelo rápido nas enseadas Larsen A e B.
23 de julho de 2023
As características da imagem ficam consideravelmente mais frias ao sul. Fora da baía Larsen B, gelo marinho mais espesso com fendas visíveis, bem como os icebergs A-76B e A-76C, flutuam no Mar de Weddell. Esses icebergs se separaram de um iceberg tabular que já foi o maior do mundo. Eles ainda têm entre 300 e 400 metros de espessura e podem estar se arrastando pelo fundo do mar, disse Shuman.
Na parte inferior do mosaico, a plataforma de gelo Larsen C é uma extensão uniforme e fria (azul claro). Sob condições de céu claro, as superfícies planas de neve e gelo irradiam calor para o espaço, criando uma camada fina e gelada de ar que se acumula na superfície e contribui para sua aparência fria. Em locais com maior topografia, mesmo um vento calmo irá perturbar esta camada e fazer com que as características da superfície emitam um sinal mais quente. Desta forma, as imagens térmicas podem mapear a topografia com detalhes relativamente finos. A aparência mais quente da Península Jason que separa Larsen B e C ilustra este fenômeno.
Finalmente, no lado direito da imagem, formações lineares chamadas pistas percorrem o gelo marinho no Mar de Weddell. Estas fissuras no gelo frio e rígido são evidências de uma zona de cisalhamento, explicou Shuman. Aqui, o Giro de Weddell causa cisalhamento à medida que circula no sentido horário e empurra o gelo para águas mais quentes ao norte. Em contraste, o gelo marinho mais próximo da costa move-se mais lentamente.
Através do LEAP, as imagens Landsat são agora recolhidas sistematicamente no inverno e podem ajudar a colmatar lacunas no conhecimento sobre a dinâmica do gelo. Por exemplo, observou Crawford, os cientistas podem quantificar melhor como o gelo marinho costeiro modula o fluxo do gelo terrestre para o oceano, o que tem implicações na subida do nível do mar. Eles também podem aprender mais sobre a temperatura e a circulação da água oceânica no inverno e como isso afeta a estabilidade da plataforma de gelo.
A longevidade do programa Landsat comprovou o poder das observações da Terra a longo prazo. Para construir a série temporal mais longa possível para os pólos, o USGS está a trabalhar no reprocessamento de imagens de satélite anteriores para torná-las mais úteis para comparação com imagens modernas. E agora, com planos em curso para a continuação do programa Landsat, o LEAP pretende mostrar o valor da extensão das observações polares sistemáticas durante todo o ano.
Landsat Next, a nova missão Landsat com lançamento previsto para o início de 2030, terá resolução espacial e temporal melhorada, bem como bandas espectrais especialmente adequadas para observações de neve e gelo.
“Este é realmente um momento emocionante para a ciência polar do Landsat, uma nova era, por assim dizer”, disse Crawford. “Com o Landsat Next no horizonte, só se pode esperar que o programa de pedidos especiais LEAP e as suas observações das regiões polares da Terra – e do estado criosférico global – cresçam em impacto e relevância.”
Imagens do Observatório da Terra da NASA por Lauren Dauphin usando dados Landsat do US Geological Survey como parte do plano de imagem Landsat Extended Acquisitions of the Poles (LEAP). Vídeo de Kathryn Hansen. Música de Bensound.com, código de licença: STC08QWANTPUQ4S3.
