Tecnologia no céu para observar a Terra

Antigamente, navegantes, cartógrafos, cientistas e muitas pessoas observavam os movimentos do Sol e das estrelas para se orientar e tomar decisões. Hoje, o céu é que olha para nós e nos fornece informações como: localização, imagens de satélites e telecomunicação. A partir desses dados, e com o avanço da tecnologia nas últimas décadas, nossas vidas se transformaram e, hoje, conseguimos obter informações quase que em tempo real de qualquer lugar do globo.

O contexto das guerras acabou impulsionando o avanço de algumas tecnologias, como, por exemplo, a de lançamentos de mísseis nucleares e foguetes espaciais. No que diz respeito à tecnologia espacial, o salto foi maior. Após a Segunda Guerra Mundial ocorreu o envio do primeiro satélite artificial, o Sputnik 1, e do primeiro homem ao espaço pelo programa espacial soviético, o que dá início à corrida espacial em que norte-americanos e soviéticos disputaram a hegemonia tecnológica ligada à exploração do espaço. Outro marco importante foi o lançamento de satélites de sinais GPS. Inicialmente de uso exclusivamente militar (para determinar a posição exata do alvo a ser atingido por um míssil), hoje os sistemas de GPS estão presentes no celular, no carro e, até mesmo, no relógio!

“A Terra é azul”, disse Yuri Gagarin, o primeiro homem enviado para o espaço, em 1961. Um ano antes, o primeiro satélite meteorológico foi lançado com sucesso ao espaço pela NASA. O TIROS 1 (Television Infrared Observation Satellite) obteve a primeira imagem da Terra vista do espaço, mas, na imagem, ela aparecia em tons de cinza. Era nítido que ainda havia muito a evoluir. Não importava somente ter uma imagem colorida e bonita. O programa TIROS apresentou uma tecnologia inovadora para a época e testou várias soluções para naves espaciais como instrumentos, dados e parâmetros operacionais. O principal objetivo era melhorar a aquisição das informações sobre a Terra para eventuais tomadas de decisões, como por exemplo: "Devemos evacuar a costa por causa de um determinado furacão?".

Composição com duas imagens de satélite que mostram o planeta Terra
Primeira imagem da Terra obtida do espaço pelo TIROS 1, de abril de 1960, à direita, imagem GOES-16 de agosto de 2022, (Imagens: National Aeronautics and Space Administration, Nasa, e National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)

O lançamento bem-sucedido do programa TIROS (1960-1978) forneceu as primeiras imagens e os primeiros dados coletados do espaço para que as previsões meteorológicas ficassem mais precisas. O sucesso do TIROS, com muitos instrumentos e configurações orbitais, levou ao desenvolvimento de outros programas de observação meteorológica mais sofisticados, como por exemplo: NOAA (de 1979 até os dias atuais), MetOp (de 2006 até os dias atuais) e GOES (1975 até os dias atuais). Centros de previsão do tempo e clima ao redor do mundo utilizam informações provenientes dos satélites meteorológicos sobre a atmosfera e a superfície da Terra para melhorar a previsão do tempo e a pesquisa climática. 

O Centro de Pesquisas Meteorológicas e Climáticas Aplicadas à Agricultura (Cepagri) também compõe essa lista, com um longo histórico de recepção de dados e imagens de satélites meteorológicos, iniciado apenas dois anos após a sua criação, em 1983. O primeiro sistema de recepção e análise de imagens de satélites meteorológicos adquirido pelo Cepagri foi o UAI-R (Unidade de Análise de Imagens – Remota), em parceria com o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), que ficou ativo por doze anos. Além do uso para a previsão do tempo, essas imagens foram utilizadas em pesquisas sobre agricultura e meio ambiente. A partir da grande demanda pelo uso dessas imagens de satélite, originou-se uma das principais áreas de atuação do Centro, o processamento de imagens de sensoriamento remoto. 

Em 1994, foi adquirido o segundo sistema de recepção e processamento de imagens de satélites meteorológicos da série AVHRR/NOAA (Advanced Very-High Resolution Radiometer/National Oceanic and Atmospheric Administration). Em 2004, o sistema foi atualizado com a aquisição de um equipamento mais moderno, permitindo capturar e tratar imagens dos satélites das séries AVHRR/MetOp (Meteorological Operational Satellite Programme), que funcionou até 2018. As imagens recebidas desde abril de 1995 estão armazenadas no banco de dados do Centro, constituindo um dos principais bancos de imagens dos satélites da série AVHRR/MetOp/NOAA no Brasil e exterior.

Composição com fotos e um alinha do tempo. Na primeira linha há uma foto de um monitor de computador e de três antenas de satélites. Na segunda linha há três imagens de satélites que mostram o planeta terra.
Histórico de recepção de dados e imagens de satélites meteorológicos no Cepagri (Imagens: Cepagri)

O Cepagri conta hoje com o mais moderno sistema de recepção de imagens de satélites meteorológicos do mundo, o GOES-16, da nova geração GOES-R (Geostationary Operational Environmental Satellites). A Unicamp é a primeira universidade pública brasileira a receber imagens desse satélite, colocando o Centro em posição de destaque nacional e mundialmente. As imagens são de alta resolução temporal e espacial. Sua resolução temporal é de cinco minutos, quando acontecem eventos extremos, e de dez minutos, para a aquisição da imagem de todo o globo. Na geração de satélites anterior (GOES-13), esses intervalos eram de uma hora ou, no mínimo, de 30 minutos. Em relação à resolução espacial, o pixel chega a 500 metros e um quilômetro de resolução, quatro vezes mais refinado que a geração de satélites anterior (GOES-13).

Hoje, o maior desafio é manter, organizar e disponibilizar gratuitamente o banco de imagens de satélites meteorológicos do Cepagri. Além da longa série temporal de imagens, com mais de 30 anos, o Centro recebe diariamente mais de 2.300 imagens, ocupando 160 GB de armazenamento no banco de dados. Em um ano, são aproximadamente 840 mil imagens e 60 TB de dados para armazenar, além dos produtos que são gerados por essas imagens, chegando a 100 TB de dados anualmente. Os produtos provenientes do GOES-16 propiciam uma série de benefícios à sociedade como a previsão do tempo com maior precisão e melhores subsídios para os pesquisadores realizarem monitoramentos e estudos mais refinados voltados tanto para a agricultura (solo, plantação e previsão de safra), quanto para o meio ambiente (florestas e corpos d’água). Essas informações também podem contribuir para o desencadeamento de ações que visem à redução de perdas e danos alimentares, materiais, sociais e econômicos.

Da utilização de fotografias aéreas a imagens de satélites, houve um grande avanço, não só na qualidade da informação, mas também na forma como os dados são disponibilizados. O acesso às imagens de satélites, tanto meteorológicos como ambientais, se popularizou. É possível obter informações da superfície terrestre em tempo real, gratuitamente ou com baixo custo. O uso dessa tecnologia deixou de ser somente para fins militares. Ao longo do tempo, ela vem sendo bastante utilizada para pesquisas científicas, ações de planejamento governamental, previsões meteorológicas e tomadas de decisão. Cabe a cada um de nós usar as informações disponíveis da melhor forma possível, para melhorar nossa qualidade de vida e preservar o planeta Terra.