Contribuições da Altimetria por Satélites ao Estabelecimento de um Sistema Global de Altitudes

Transcrição

1 Sessão Especial IBGE Rede Vertical Brasileira Contribuições da Altimetria por Satélites ao Estabelecimento de um Sistema Global de Altitudes Regiane Dalazoana Sílvio Rogério Correia de Freitas UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

2 Os oceanos ocupam mais de 70% da superfície da Terra e apresentam-se como elementos fundamentais para a compreensão do comportamento do planeta. Fonte:

3 O acesso aos oceanos, antes da era espacial, era realizado através de: - medições esparsas (bóias, navios, marégrafos) - irregulares - limitado às regiões acessíveis geográfica e politicamente - execução demorada A Altimetria Satelital revolucionou os estudos relacionados ao oceano, hoje em dia também com aplicações sobre a superfície, lagos e gelo

4 Os satélites altímetros propiciam dados do nível do mar com ampla amostragem espacial e temporal. Trilhas T/P Crédito: W. Bosch

5 Os satélites altímetros propiciam dados do nível do mar com ampla amostragem espacial e temporal. Trilhas T/P Trilhas T/P GFO ERS Crédito: W. Bosch

6 Os satélites altímetros propiciam dados do nível do mar com ampla amostragem espacial e temporal. ERS1 e Geosat T/P GFO ERS Crédito: W. Bosch

7 O crescente interesse na Altimetria Satelital deve-se: - Cobertura global do mar - Amostragem frequente - Viável em regiões de difícil acesso - Evolução na determinação das órbitas - Melhorias nas medidas dos altímetros - Política de fácil acesso aos dados

8 Princípio da medida: Medem: intensidade, forma e tempo de percurso do sinal intensidade intensidade tempo tempo hs RS Pulso enviado hnim Pulso recebido Órbita do satélite Nível Instantâneo do Mar Crédito: E. Schrama Elipsóide

9 Altimetria Satelital - Vantagem: - Dados num referencial geocêntrico - A série temporal, apesar de relativamente curta, é contínua e homogênea - Resolução espacial e temporal

10 Altimetria Satelital - Problema: - Perda de resolução próximo à costa FONTE: G. Acuña; W. Bosch, 2002

11 Altimetria Satelital - Problema: - Extrapolação dos dados até a costa MSL Geóide Modelo hidrodinâmico - Reprocessamento dos dados brutos (re-tracking)

12 A superfície dos oceanos difere de uma superfície equipotencial global em ± 2m (TNMM). Como a TNMM está associada com fenômenos dinâmicos, tais como: correntes oceânicas, salinidade, temperatura, entre outros; uma série de ciências tem na Altimetria Satelital valiosa fonte de informações para suas pesquisas. Na Geodésia o relacionamento da superfície do mar com o geóide consiste numa grande fonte de informações para o estabelecimento de um Sistema de Altitudes Global, por exemplo. 1 2

13 COLÔMBIA Buenaventura (Datum 2) NMM ( ) W2? H2P P H1P TNMM 2 TNMM 1 Im bituba (Datum 1) BRASIL NMM ( ) W1 Geóide Global W0 Problemas associados Elipsóide

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15 Fonte: Sánchez (2009)

16 Topografia Dinâmica SSH (Sea Surface Height) compreende dois efeitos principais: - Geóide - Circulação oceânica, etc topografia dinâmica (SSH geóide) Fonte:

17 Topografia do Nível Médio do Mar TNMM - tanto h NMM quanto N devem possuir resoluções similares - as ondulações geoidais, provenientes do modelo global, devem ser dadas num sistema de marés consistente com o usado no cálculo de h NMM - o sistema de referência no qual baseia-se o modelo do geopotencial geralmente não é idêntico ao utilizado pela Altimetria por Satélites. Com isso é necessária a transformação para um sistema de referência comum

18 Conhecimento acerca da Superfície do Mar - estimativa da altura do nível médio do mar (h NMM ) a partir dos dados da Altimetria por Satélites gera modelos de superfície para o NMM, como o modelo CLS01 - este modelo é uma combinação do NMM com o EGM96 nos continentes - o NMM foi calculado com base nos dados das missões ERS-1/2, GEOSAT e T/P. O modelo abrange as latitudes 80ºS a 82ºN com uma resolução espacial de 2 - nos continentes foi utilizado o modelo EGM96, sendo que a conexão entre os dois modelos foi feita de forma a ter-se um gradiente suavizado nas regiões costeiras

19 Conhecimento acerca da Superfície do Mar Na geração de modelos globais da superfície média do mar a partir de dados da Altimetria por Satélites, podem ser utilizados dados: - de um determinado número de ciclos de uma missão - de todo o período de uma missão, - ou a partir da combinação de dados de diferentes missões A combinação destes dados permite aumentar a resolução temporal e espacial com a qual a superfície do mar é mapeada.

20 CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO NÍVEL MÉDIO DO MAR Alturas relativamente ao elipsóide de referência CLS01 Hernandez & Schaeffer 2001

21 Conhecimento acerca do Geóide: - erros na estimativa da TNMM são provenientes, na sua maioria, dos erros do modelo geoidal, assim a estimativa está limitada pelos erros no conhecimento do campo da gravidade - possibilidades de melhoria no desenvolvimento de modelos globais do geopotencial com os resultados das missões espaciais (CHAMP, GRACE e GOCE) - a vantagem em utilizar os resultados destas missões é o fato destes independerem dos referenciais verticais clássicos

22 As informações vindas da Altimetria Satelital possibilitaram o incremento significativo da base de dados para: - Determinação do campo de gravidade da Terra e suas variações temporais, - Geração de modelos globais de marés oceânicas - Geração de modelos hidrodinâmicos - Variações do nível médio do mar - Superfície do fundo oceânico - entre outros

23 Modelagem do campo de gravidade da Terra Fonte:

24 Marés oceânicas Fonte:

25 Variação do NMM por Altimetria por Satélites Determinações da média global (cm) Tendência média global (mm/ano) FONTE: Bosch, 2002 A análise da média global do NM indica uma tendência de elevação do nível do mar de ~2mm/ano.

26 Topografia do Nível Médio do Mar Superfície média do mar menos geóide do GRACE Estimativas para as principais correntes oceânicas Crédito: DGFI

27 CONSIDERAÇÕES FINAIS: A altimetria por satélites, mais que uma técnica promissora para a Geodésia, é hoje uma ferramenta essencial para os métodos geodésicos, quer em escala global quer para aplicações mais específicas; A disponibilidade de dados é uma característica que permite amplo acesso quer para grupos de pesquisa consolidados na área como também para grupos emergentes; A integração da altimetria por satélites com outras missões espaciais, tais como as dedicadas à gravimetria apresenta um potencial elevado para a substituição de métodos convencionais, que por seus custos e demandas apresentam-se inviáveis.