Enfrentando o Ártico em busca dos próximos satélites com foco polar

O Copernicus Expansion Missions Sea Ice Experiment concentra-se em três missões futuras: Copernicus Imaging Microwave Radiometer (CIMR), Copernicus Polar Ice and Snow Topography Altimeter (CRISTAL) e Copernicus Radar Observing System for Europe at L-band (ROSE-L).

Estas são três das seis missões de expansão Copernicus Sentinel que a ESA está a construir para o Copernicus – a componente de observação da Terra do programa espacial da União Europeia. Utilizando diferentes técnicas de observação e abordando uma vasta gama de aplicações, este novo conjunto de seis missões responderá às prioridades políticas da UE e às lacunas nas necessidades dos utilizadores do Copernicus, e expandirá as capacidades atuais das atuais missões Sentinel.

A construção de satélites de última geração não pode ser alcançada apenas através de estudos científicos, experiências laboratoriais ou trabalhos de engenharia em salas limpas. Também requer campanhas de campo, onde cientistas e engenheiros testam versões aéreas e terrestres de instrumentos de satélite em condições ambientais reais para validar técnicas de medição, avaliar o desempenho dos instrumentos e refinar algoritmos de recuperação.

Estas campanhas de campo fornecem uma ponte crítica entre o design do instrumento e um satélite que funciona perfeitamente no espaço, mesmo que um novo instrumento de medição seja baseado em missões históricas comprovadas.

Ao recolher observações no terreno e compará-las com medições aéreas e dados de satélite existentes, os investigadores podem calibrar sensores, melhorar os produtos de dados e reduzir as incertezas antes do lançamento.

Para as missões CIMR, CRISTAL e ROSE-L, em que cada uma mede as propriedades do gelo marinho, entre outras variáveis, de diferentes maneiras, este trabalho de base é especialmente importante.

Propriedades como a profundidade e a salinidade da neve, a espessura do gelo e a rugosidade da superfície fazem parte do sistema terrestre e estão a mudar rapidamente nas regiões polares em resposta à crise climática – e estes parâmetros importantes continuam a ser difíceis de medir com precisão a partir do espaço.

É por isso que cientistas de vários institutos, incluindo, por exemplo, a Universidade de Calgary, a Universidade Técnica da Dinamarca, o Instituto Alfred Wegener, a NASA e a ESA, estão atualmente no Ártico para a Experiência de Gelo Marinho das Missões de Expansão Copernicus, com a duração de seis semanas.

Através de medições coordenadas no gelo e no ar, as equipas estão a recolher dados críticos para melhorar os métodos de recuperação do CIMR, CRISTAL e ROSE-L e ajudar a garantir que estes importantes satélites futuros forneçam observações precisas e fiáveis ​​do ambiente polar.

Este tipo de campanha de campo não é para os tímidos – é um ambiente extremamente hostil e mutável. Baseados principalmente na Baía de Cambridge, Nunavut, no Ártico canadense, os resistentes cientistas envolvidos estão tendo que se aventurar no gelo marinho e enfrentar temperaturas congelantes, ventos fortes e dias muito longos.

Foram necessários instrumentos instalados no gelo marinho para realizar medições coordenadas com aeronaves voando acima – e sempre que possível, essas aeronaves sob vôo de satélites como o CryoSat da ESA, o Copernicus Sentinel-3 e o ICESat da NASA orbitando acima.

Além disso, helicópteros estão sendo usados ​​para transportar equipes e equipamentos para locais-alvo de medição mais remotos.

A cientista de campanha da ESA, Tania Casal, disse: “A campanha é um grande empreendimento, envolvendo uma grande equipa de cientistas dedicados e altamente motivados. A configuração baseia-se na bem-sucedida experiência MOSAiC do Observatório Multidisciplinar de Deriva para o Estudo do Clima Ártico, adaptando a estrutura para um objetivo novo e igualmente ambicioso.”

Esta campanha centra-se no gelo marinho do primeiro ano, especificamente nas condições em que as camadas salinas permanecem preservadas na base da camada de neve – uma característica importante, mas pouco observada, que influencia a dispersão de microondas, as interações neve-gelo e o desempenho de recuperação por satélite.

Ao contrário do MOSAiC, que se fixa no gelo marinho à deriva, o objetivo aqui é fazer medições num ambiente de gelo estável, onde o movimento do gelo não interfira com observações repetidas e experiências controladas.

Por esta razão, Cambridge Bay oferece uma localização ideal, oferecendo gelo representativo do primeiro ano juntamente com acessibilidade logística.

O Dr. Casal continuou: “Estamos coletando um conjunto excepcionalmente abrangente de medições, integrando extensas observações terrestres e aéreas durante passagens de satélite. As observações terrestres incluem medições de dispersômetro, pesquisas de poços de neve, transectos de sonda magna, perfis de micropenas de neve e inúmeras técnicas complementares de caracterização geofísica e de neve.

“Esses conjuntos de dados in situ estão sendo combinados com observações aéreas de altímetros de laser e radar, radares de neve e sistemas eletromagnéticos, fornecendo informações detalhadas sobre a profundidade da neve, espessura do gelo, rugosidade da superfície e estrutura do subsolo.

“Crucialmente, estas medições estão a ser adquiridas sob as pistas terrestres do CryoSat, ICESat-2 e Sentinel-3, por exemplo, permitindo a comparação direta entre observações de campo, sensoriamento remoto aéreo e recuperações de satélite.”

Ao interligar medições feitas no solo, a partir de aeronaves e do espaço, a campanha está a ajudar a melhorar o desempenho do CIMR, CRISTAL e ROSE-L antes do seu lançamento, reduzindo as incertezas e reforçando a confiança nos dados que irão fornecer.