Conceitos Básicos de altimetria por satélite

Conceitos básicos de altimetria por satélite

Os satélites altimétricos determinam a altura da superfície oceânica em relação a um ponto de referência, o nível médio mundial do mar, denominado "geoide terrestre". De suas órbitas, os altímetros medem a topografia da superfície do oceano com grande precisão para derivar a velocidade e a direção das correntes e tribos oceânicas e observar marés e outros fenômenos.

Para determinar a distância à superfície da Terra, os satélites altimétricos medem o tempo que leva para que um pulso do radar perca do satélite para a superfície e retorna.

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A magnitude e a forma dos ecos do radar (formas de onda) contêm informações adicionais sobre as características da superfície. Por exemplo, podemos usar os ecos de radar refletidos pelo oceano para analisar a altura das ondas, obter informações sobre o período das ondas e analisar o gelo do mar.

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Em solos sólidos, os ecos ajudam-nos a caracterizar os tipos de solo, como sistemas de rios complexos, lagos, lençóis de gelo e geleiras.

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Os principais componentes de um sistema de altimetria por satélite são:

• o altímetro de radar e sua antena, que mede o nível da superfície do mar,
• o radiômetro, que mede os distúrbios atmosféricos e
• sistemas para determinar a posição exata do satélite em sua órbita.

Estes últimos são um elemento crítico para obter medidas precisas do nível da superfície do mar e tem sido um ponto focal para a melhoria nas missões de altimetria.

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Informações adicionais sobre altimetria por satélite

Os altímetros de radar transmitem trens de mais de 1700 pulsos de energia de microondas por segundo para a Terra e recebem ecos refletidos pela superfície.

A distância entre o satélite e a superfície do oceano é determinada a partir do tempo exato em que um pulso percorre a distância entre o satélite e a superfície do mar e retorna. A média de muitas estimativas feitas a cada segundo produz medições muito precisas da distância entre o satélite e a superfície do oceano.

Certas condições atmosféricas, como a presença de vapor de água, podem afetar a velocidade dos pulsos e, portanto, requerem a aplicação de certas correções. Após este processo, a distância pode ser estimada dentro de uma margem típica de 2 cm.

Para obter um valor de altura significativo da superfície do mar, essa distância é subtraída da posição orbital do satélite em relação a uma superfície de referência arbitrária, denominada elipsoide de referência, que é uma aproximação da superfície terrestre, ou seja, uma esfera achatado pelos pólos.

O ingrediente mais importante para determinar a órbita do satélite é a informação de rastreamento dos satélites que obtemos através de tecnologias de rastreamento. No caso de Jason-2, estes incluem os receptores de rádio terrestre DORIS, as estações de telemetria a laser via satélite e um receptor de GPS a bordo. A informação de rastreamento é combinada com modelos das forças que regem o movimento dos satélites.

Jason-2, que foi lançado em 2008, é o primeiro componente espacial da Ocean Surface Topography Mission (OSTM).

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A missão OSTM é um esforço colaborativo entre a Europa e os Estados Unidos, cujo objetivo é transferir estudos oceanográficos da medição do nível da superfície do mar para o escopo operacional para uso em previsões climáticas e em várias aplicações operacionais. Prevê-se que o OSTM tenha um período de 20 anos e que Jason-2 estará em serviço por cinco anos.

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Os objetivos científicos da OSTM e Jason-2 consistem em:

- prolongar por duas décadas as séries temporais de medidas da topografia da superfície do oceano que começaram em 1992 com o satélite TOPEX / Poseidon e continuaram com o satélite Jason-1 em 2001;

- observar variações no nível médio global do mar e sua relação com a mudança climática global;

- determinar a circulação geral dos oceanos e compreender o papel que desempenha no clima da Terra;

- estudar variações na circulação oceânica em escalas de tempo que variam de sazonal a anual para decadal e como essas variações afetam a mudança climática;

- contribuir e melhorar os cálculos de transporte de calor, massa de água, nutrientes e sal marinho;

- gerar estimativas da altura das ondas e da velocidade do vento sobre o oceano;

- contribuir para melhorar as previsões do clima no curto e médio prazo;

- melhorar o conhecimento das marés oceânicas e desenvolver modelos de marés no alto mar.

Essas organizações colaboram no projeto OSTM:

Centro Nacional de Estudos Espaciais ( Centro Nacional de Estudos Spatiales , CNES) da França: o CNES foi responsável pela integração geral do sistema; contribuiu com dois instrumentos e a plataforma PROTEUS, e lançou o satélite com a colaboração da NASA.

Administração Nacional da Aeronáutica e do Espaço (NASA) dos EUA: a NASA contribuiu com três instrumentos e o lançador, e lançou o satélite com a colaboração do CNES.

Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA) dos EUA. e a Organização Europeia para a Exploração dos Satélites Meteorológicos (EUMETSAT): ambas as organizações processam e arquivam dados e divulgam produtos quase que em tempo real para a comunidade científica internacional.

Esta série de satélites foi nomeada Jason, uma figura mitológica grega que pela primeira vez navegou as águas oceânicas com um grupo heróico conhecido como Argonautas.

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Jason-2 segue uma órbita terrestre baixa a 1336 km de altitude. Com uma cobertura de balão que abrange 66 ° N a 66 ° S de latitude e um ciclo repetido da trajetória de varredura de 10 dias, Jason explora 95% das regiões oceânicas sem gelo. A precisão atual das medidas do nível da superfície do mar é de 3,4 cm e espera-se que, no futuro, ele cresça para 2,5 cm.