D2 Redes de Observação de Superfície

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As redes de observação de superfície fornecem o registro histórico in situ do sistema climático e formam a base para a construção de séries temporais de temperatura, precipitação, composição atmosférica, radiação e nível do mar. Ao contrário dos satélites, que observam a Terra do espaço, essas redes fazem medições diretamente nos locais onde os processos ocorrem, usando estações meteorológicas, torres e instrumentos especializados. Seus registros permitem a comparação das condições atuais com aquelas observadas ao longo de décadas ou até mesmo mais de um século.

As estações meteorológicas constituem uma das redes históricas mais extensas. Milhares de estações distribuídas ao redor do mundo fornecem registros de temperatura e precipitação a partir dos quais são construídas séries climáticas de longo prazo. No entanto, essas medições podem conter descontinuidades que não correspondem a mudanças climáticas reais, mas sim a modificações dos instrumentos, realocações de estações ou transformações de seus arredores. Para corrigir esses efeitos, são aplicados procedimentos de homogeneização para identificar e ajustar as mudanças artificiais. Posteriormente, os métodos geoestatísticos permitem combinar observações de diferentes estações e interpolar as condições entre elas, estimando também a incerteza em regiões onde a cobertura instrumental é menos extensa. Torres de fluxo observam a troca de dióxido de carbono, vapor de água e calor entre os ecossistemas e a atmosfera usando a técnica de covariância de vórtices. Essa técnica relaciona flutuações rápidas na velocidade vertical do ar com flutuações na concentração da substância transportada. A média temporal do produto de ambas as flutuações permite o cálculo do fluxo líquido entre a superfície e a atmosfera. Isso requer sensores de alta frequência capazes de realizar inúmeras medições por segundo, bem como correções para evitar confundir variações na densidade do ar com trocas reais de carbono, água ou energia.

Outra rede internacional de referência é dedicada à medição do balanço radiativo na superfície. Instrumentos especializados registram a radiação solar direta, difusa e global, bem como a radiação de ondas longas descendente e ascendente. Pirreliômetros medem a componente solar direta, piranômetros determinam a radiação solar global e difusa, e pirgeômetros registram a radiação térmica de ondas longas. A combinação dessas medições nos permite estabelecer o balanço de energia da superfície e determinar se, em um determinado local e momento, a superfície ganha ou perde energia.

Os marégrafos fornecem registros históricos do nível do mar em relação à superfície sólida local onde estão instalados. Como a terra também pode se deslocar verticalmente, esses instrumentos medem o nível relativo do mar. A altimetria por satélite complementa essas observações, fornecendo medições do nível do mar com cobertura global e uma referência independente dos movimentos locais do solo. A comparação entre os dois tipos de observações ajuda a separar as mudanças oceânicas dos movimentos verticais da superfície da Terra.

Essas redes desempenham funções diferentes, mas complementares. As estações meteorológicas documentam a evolução das variáveis ​​atmosféricas; as torres de fluxo quantificam as trocas entre os ecossistemas e a atmosfera; as estações radiométricas observam o balanço energético; e os marégrafos registram a evolução local do nível do mar. Juntas, elas fornecem um registro instrumental direto essencial para detectar e estudar mudanças no sistema climático.

As observações de superfície também complementam as medições por satélite. Embora os satélites ofereçam uma cobertura espacial muito maior, as redes terrestres fornecem registros locais diretos que, em alguns casos, são consideravelmente mais antigos. Elas também servem para calibrar e validar produtos obtidos por sensoriamento remoto. A combinação de ambos os métodos de observação permite-nos, assim, reconstruir a evolução histórica e caracterizar o estado atual do sistema climático com uma abrangência temporal, espacial e física que nenhum deles conseguiria proporcionar isoladamente.

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