| | A expedição à Antárctida em 2003 - Informação de base
Nas latitudes muito elevadas da Terra, a cobertura por nuvens é muito frequente e é por isso que possuímos tão pouca informação destas áreas remotas, apesar das observações de satélite. Na verdade, muitos satélites de observação captam imagens nas bandas visíveis e de infravermelhos, e o que se vê nessas imagens são sobretudo bancos de nuvens. Para além disso, apenas é possível obter imagens ópticas durante os meses de Verão. No Inverno, estas paisagens estão mergulhadas na mais completa escuridão. Com a chegada dos satélites com radar, esta situação foi alterada. Desde o lançamento do ERS-1 em 1991, uma ampla variedade de dados de ambas as regiões polares foi disponibilizada, e desde 2001, o Envisat monitoriza este mundo gelado com uma frequência ainda maior em faixas de 400 km de largura.
Os radares são instrumentos de detecção remota activa, que enviam impulsos microondas e recebem os respectivos ecos. É necessário dispor de uma elevada potência de computação para avaliar estes ecos e produzir uma imagem, ou seja, uma imagem de radar. Uma vez que as microondas penetram nas nuvens, dispomos sempre de uma vista perfeita da superfície terrestre. Para além disso, as microondas penetram na vegetação e no solo seco, bem como na neve seca. No entanto, os radares não permitem a visualização por baixo de água.
 | | | Esta imagem ERS apresenta um aeroporto, estradas, edifícios e extensões relvadas |
As informações visualizadas na imagem não têm qualquer relação com as cores, como se passa nas fotografias e nas imagens ópticas de satélite. Nas imagens de radar visualiza-se a estrutura da superfície. Este facto pode ser explicado pela irregularidade da superfície. Mas o que significa irregular, ou o que é uma superfície irregular? Para o radar do ERS e do Envisat, extensões relvadas, prados e pastagens representam superfícies regulares, ao passo que florestas ou cidades possuem superfícies irregulares ou mesmo muito irregulares.
| | Uma imagem de radar de uma área costeira | |
É possível observar muito bem a irregularidade da superfície em massas de água, tal como uma lagoa, um lago ou um oceano. Quando não se faz sentir vento, as superfícies encontram-se calmas e a resposta do radar é suave (resposta pouco considerável ou mesmo ausente). Num dia ventoso, podem observar-se ondas, sendo que a altura depende da velocidade do vento, e para o radar trata-se de uma superfície irregular ou muito irregular. Uma grande quantidade de energia do radar é retrodispersa e na imagem esta área aparece brilhante. Quanto mais brilhante for a imagem, mais elevada é a velocidade do vento. Agora, podes responder à seguinte questão:
Em que nível de cinzento aparecem as extensões relvadas, as estradas, os caminhos e as superfícies de águas calmas na imagem de radar do Envisat?
Num nível de cinzento muito escuro, obviamente!
| | | Um dos maiores glaciares da Antárctida: o glaciar de Lambert |
Como podes ver, as imagens são a preto e branco. Uma área branca significa que se trata de uma superfície irregular, uma área mais escura significa que se trata de uma superfície regular. No entanto, as nossas imagens da Antárctida são obtidas num mundo estranho, e desconhecido para nós, composto sobretudo por neve e gelo. Temos de compreender de que modo as microondas transmitidas pelo radar reagem a estas superfícies.
As superfícies esperadas são compostas por neve, gelo, rochas, cascalho e outros tipos de solo nu e água. No que diz respeito à água, temos de compreender o que significa irregularidade. As rochas aparecem sobretudo brilhantes, o cascalho formado por pequenos seixos e o solo nu especialmente lamacento aparecem a preto. No que diz respeito à neve e ao gelo, a matéria é mais complexa, uma vez que as microondas penetram na neve e no gelo muito secos. Isto significa que podemos obter informações relativas não só à superfície, mas também ao volume.
| | ASAR image of Antarctic coast, acquired 21 November | |
Nas Regiões Polares, a superfície permanece congelada durante a maior parte do ano, logo, encontra-se seca. A zona consiste numa camada de neve profundamente comprimida que, lentamente, se transforma em gelo, sem derreter. Isto denomina-se a metamorfose dos cristais de neve. A zona mais elevada da Antárctida permanece congelada durante todo o ano. Esta zona aparece a escuro nas imagens. As microondas penetram profundamente e são finalmente absorvidas
A neve seca nas zonas inferiores e ao nível do mar da Antárctida aparecem sobretudo brilhantes, devido ao congelamento e à fusão. Isto cria lentes de gelo, ou seja pequenos extractos de gelo no interior da camada de neve. Estas lentes são responsáveis pela intensa resposta de radar e, consequentemente, pelo aspecto brilhante observável nas imagens. No entanto, mesmo em áreas baixas, é possível observar uma zona escura. Esta zona é formada por solo nu ou neve molhada. Ambos possuem uma superfície regular e, devido ao elevado conteúdo de água em estado líquido, a penetração não é possível.
Bastante complexa é a situação no mar, onde existem diferentes tipos de gelo e águas livres, ou apenas aberturas lineares maiores ou mais pequenas, denominadas fendas.
O gelo, sobretudo o gelo marítimo (água do mar congelada) aparece em diferentes formas, desde porções muito pequenas até blocos de gelo e icebergs gigantes. De seguida, temos de considerar o vento e a corrente que desloca o gelo, que o acumula e que, ao fazê-lo, altera a forma da camada de gelo e, consequentemente, o sinal de radar.
Vamos simplificar a interpretação das imagens e abordar os tipos de gelo marítimo mais importantes. Do mesmo modo, abordaremos os problemas que o gelo pode causar à navegação.
Tipos de gelo marítimo
| | Exemplo de interpretação de diferentes tipos de gelo | |
- Gelo gorduroso: camada leitosa de gelo em fase de formação, suaviza a superfície da água e torna-a mais escura na imagem de radar, como se fosse uma película de petróleo (na verdade, pode ter o aspecto de uma mancha de poluição por petróleo, mas não é).
- Shuga: acumulação de massas de gelo esponjosas. Tem um aspecto semelhante ao gelo gorduroso, mas suaviza ainda mais a superfície da água, ou seja, quando a velocidade do vento é mais elevada. Aparece frequentemente sob a forma de bandas longas e escuras controladas pelo vento, sendo que a água em redor é brilhante devido a ondas controladas pelo vento. As ondas grandes de uma vaga são, por vezes, facilmente visíveis nestas zonas. Esta situação não representa qualquer problema para os navios quebra-gelo.
- Gelo 'Panqueca': discos de gelo com um diâmetro até 2 m e rebordos elevados. Estes tipos de zonas geladas aparecem brilhantes na imagem de radar. A vaga é capaz de atravessar este tipo de gelo, sendo possível ver ondas longas. Os navios quebra-gelo atravessam estas zonas facilmente.
- Gelo cinzento, primeiro gelo do ano: grandes blocos de gelo, frequentemente empurrados uns contra os outros pelo vento. Costumam aparecer a cinzento escuro na imagem de radar. A vaga desloca este tipo de gelo para cima e para baixo com muita dificuldade. Geralmente, os navios quebra-gelo são capazes de atravessar estas zonas.
- Primeiro gelo do ano médio a espesso: ao passo que os tipos de gelo anteriormente referidos assumem a temperatura da água, o primeiro gelo do ano médio a espesso costuma ser mais espesso do que 70 cm e, por isso, isola a água do ar. A superfície destes blocos de gelo de grandes dimensões é bastante irregular, por isso, aparece brilhante na imagem de radar. A travessia dos navios quebra-gelo por este tipo de gelo é bastante exigente, por isso estes navios tendem a navegar em torno dos blocos maiores.
- Gelo fixo: o gelo fixo é também o primeiro gelo do ano que se encontra junto da costa. Este tipo de gelo é bastante regular e, por isso, aparece a escuro na imagem de radar. Um navio em travessia através deste tipo de gelo deixa um rasto atrás de si. É frequente que os navios quebra-gelo tenham de atravessar este tipo de gelo para chegar a estações de investigação na margem. Os navios quebra-gelo podem sentir dificuldades em atravessar este tipo de gelo.
- Segundo gelo e gelo de várias camadas: gelo marítimo com vários metros de espessura, formando frequentemente grandes blocos de gelo ou, se estiverem a derreter, formando pequenos icebergs. Os blocos de gelo de grandes dimensões apresentam alguma estrutura, fendas congeladas de novo, etc. Na imagem de radar, estes blocos de gelo têm um brilho médio a forte, mas no Verão estes podem aparecer com manchas escuras de lagoas de água derretida ou neve molhada. Os navios quebra-gelo evitam as zonas com este tipo de gelo, sendo necessário navegar com muito cuidado.
| | ASAR image of 20 November 2003 | |
- Blocos de gelo gigantes e icebergs tabulares de glaciares fragmentados (não gelo marítimo): : blocos de gelo de grandes dimensões, com dezenas ou mesmo mais de uma centena de metros de espessura. A sua superfície pode ter várias centenas de quilómetros quadrados de largura e aparecer brilhante ou escura, dependendo da idade, da cobertura da superfície e da temperatura ambiente. Mas todos têm um rebordo brilhante e um rebordo escuro. O rebordo brilhante é a parede de gelo virada para o radar (o radar "olha" sempre não na vertical, mas para o lado direito relativamente ao sentido em que se desloca na órbita). O rebordo escuro é a parede virada para o lado oposto da iluminação do radar. Os icebergs mais pequenos são visíveis apenas como um ponto brilhante. Os icebergs tabulares podem resistir durante vários meses e podem viajar mesmo para latitudes inferiores. Todas estas porções de gelo são verdadeiramente perigosas para os navios (basta recordar o Titanic!). Os navios quebra-gelo evitam a todo o custo navegar perto destes perigosos blocos de gelo!
O tamanho mínimo dos icebergs detectável pelo radar depende do tamanho do gelo acima da superfície da água e da resolução espacial, bem como do 'plano de fundo'. Se o mar estiver calmo em redor do iceberg, é provável que um iceberg do tamanho de uma pequena casa (acima da superfície da água) seja visível numa imagem de radar de alta resolução (25 m). Numa imagem com uma resolução correspondente a um meio de faixa larga (150 m) o iceberg necessita de ser um pouco maior, mas não muito. Em mares tempestuosos, os pequenos icebergs não se distinguem do plano de fundo, podendo não ser detectados, mas é possível ver os icebergs maiores (com um tamanho superior a 500 m).
Todas estas indicações ajudar-nos-ão a interpretar as imagens de radar tiradas na proximidade das regiões do Árctico ou do Antárctico.
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