D1 Sensoriamento Remoto por Satélite do Sistema Climático

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O sensoriamento remoto por satélite é um dos pilares da observação do sistema climático global. Os satélites registram a radiação eletromagnética que a Terra emite ou reflete em diferentes faixas espectrais e, a partir dessas medições, permitem inferir variáveis ​​como temperatura, composição atmosférica, extensão do gelo, umidade e atividade da vegetação. Essas propriedades não são observadas diretamente: são calculadas a partir da relação física entre cada variável e a radiação registrada pelos sensores. A principal vantagem desse método é que ele proporciona observações repetidas com cobertura praticamente planetária.

Uma aplicação fundamental é a medição do balanço energético da Terra. Instrumentos especializados observam tanto a radiação solar refletida de volta para o espaço quanto a radiação térmica de ondas longas emitida pelo planeta. A comparação entre a energia solar absorvida e a energia térmica emitida permite determinar o desequilíbrio energético da Terra. Quando o sistema climático absorve mais energia do que libera de volta para o espaço, há um desequilíbrio positivo, atualmente próximo a 0,87 W/m², de acordo com o valor considerado nessas observações. A energia adicional permanece no sistema climático e constitui a base física para o seu aquecimento.

Os satélites também nos permitem estudar a temperatura usando o que é conhecido como temperatura de brilho. Os radiômetros medem a radiância em bandas espectrais específicas, e essa informação é convertida na temperatura que um corpo negro emitindo a mesma radiância observada teria. Os radiômetros de micro-ondas utilizam diferentes canais, cada um com sensibilidade variável a diferentes camadas da atmosfera. Como a absorção e a emissão de micro-ondas dependem da frequência e das propriedades atmosféricas, é possível obter informações diferenciadas sobre a superfície, a troposfera e a estratosfera. Dessa forma, constroem-se registros da evolução térmica de diferentes regiões verticais da atmosfera.

Outra aplicação é a observação do gelo marinho e continental. Os radiômetros passivos de micro-ondas aproveitam as diferenças entre a emissão do gelo e a da água líquida para identificar superfícies cobertas por gelo e determinar sua extensão. Essa técnica pode fornecer observações frequentes mesmo em condições de luz visível limitada. No entanto, saber a presença ou a extensão do gelo não é suficiente para determinar seu volume. Para estudar a espessura do gelo e as mudanças de elevação, outros instrumentos são utilizados, como altímetros a laser, capazes de medir com precisão a altura da superfície. A combinação de diferentes sensores permite, portanto, a caracterização tanto da distribuição espacial quanto da evolução física das massas de gelo.

A vegetação também pode ser observada por meio de suas propriedades espectrais. A clorofila absorve intensamente a radiação na região vermelha do espectro, enquanto a estrutura interna das folhas reflete fortemente no infravermelho próximo. Essa diferença permite a construção de índices de vegetação a partir da refletância medida em ambas as bandas. A vegetação mais densa e ativa normalmente produz um contraste maior entre o infravermelho próximo e o vermelho, de modo que esses índices permitem o rastreamento de mudanças na cobertura e atividade da vegetação em grandes escalas espaciais e temporais.

A observação do balanço energético, da temperatura atmosférica, das massas de gelo e da vegetação utiliza diferentes instrumentos e bandas espectrais, mas compartilha o mesmo princípio: medir a radiação eletromagnética e convertê-la, por meio de relações físicas e algoritmos de processamento, em informações sobre o estado do sistema climático. Essa capacidade de observar repetidamente vastas áreas do planeta significa que o sensoriamento remoto por satélite complementa as medições feitas na superfície e fornece uma visão global que seria impossível de obter apenas por meio de estações terrestres.

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