SERVIÇO DE EMERGÊNCIA DO PROGRAMA EUROPEU COPERNICUS: ATIVAÇÃO PARA A ERUPÇÃO DO VULCÃO DA ILHA DO FOGO EM CABO VERDE

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1 CONFIDENCIAL SERVIÇO DE EMERGÊNCIA DO PROGRAMA EUROPEU COPERNICUS: ATIVAÇÃO PARA A ERUPÇÃO DO VULCÃO DA ILHA DO FOGO EM CABO VERDE Plano de Investigação e Inovação do LNEC Projeto ImEngine Imagens Numéricas: Aplicações à Engenharia Lisboa junho de 2015 I&D BARRAGENS DE BETÃO RELATÓRIO 163/2015 DBB/NGA

2 Título SERVIÇO DE EMERGÊNCIA DO PROGRAMA EUROPEU COPERNICUS: ativação para a erupção do vulcão da Ilha do Fogo em Cabo Verde Autoria Departamento DE BARRAGENS DE BETÃO Ana Fonseca Investigadora Principal, Núcleo de Geodesia Aplicada, LabImagem INSTITUTO NACIONAL DE GESTÃO DO TERRITÓRIO DE CABO VERDE Euda Miranda Geógrafa instituto superior técnico Ana Paula Falcão Professora Auxiliar Copyright Laboratório Nacional de Engenharia Civil, I. P. Av do Brasil Lisboa lnec@lnec.pt Relatório 163/2015 Proc. 0404/112/19718

3 SERVIÇO DE EMERGÊNCIA DO PROGRAMA EUROPEU COPERNICUS: ATIVAÇÃO PARA A ERUPÇÃO DO VULCÃO DA ILHA DO FOGO EM CABO VERDE Resumo O Programa Europeu de Observação da Terra Copernicus oferece um Serviço de Emergências que, ativado, permite que entidades que contribuam para a gestão da emergência recebam mapas de situação, produzidos a partir de satélites de observação da Terra, com a frequência adequada. O serviço é ativado através de solicitação ao Authorized User do National Focal Point que é, em Portugal, a Autoridade Nacional de Proteção Civil. Descreve-se, neste relatório, o resultado da ativação do serviço solicitada para a erupção do Vulcão da Ilha do Fogo na República de Cabo Verde, uma iniciativa do IST na qual o LabImagem do NGA/DBB colaborou. Palavras-chave: Emergência / Copernicus / Vulcão do Fogo / Rapid Mapping / Deteção Remota COPERNICUS EMERGENCY SERVICE: ACTIVATION FOR VOLCANIC ERUPTION AT FOGO ISLAND, CAPE VERDE Abstract The European Earth Observation Program Copernicus offers an Emergency Service that can be activated to allow entities that contribute to the emergency response to receive situation maps with an appropriate frequency. The service is enabled by prompting the "Authorized User" of the "National Focal Point" which, in Portugal, is the National Civil Protection Authority. This report presents the result of the service activation to monitor the eruption of the Fogo volcano island in the Republic of Cape Verde, an initiative of IST in which the LabImagem of NGA/DBB collaborated. Keywords: Emergency / Copernicus / Fogo Volcano / Rapid Mapping / Remote Sensing LNEC - Proc. 0404/112/19718 I

4 II LNEC - Proc. 0404/112/19718

5 Índice 1 Introdução Serviços do Programa Copernicus Serviço de Emergência. Ativação para a Erupção do Vulcão da Ilha do Fogo na República de Cabo Verde Conclusões... 7 Referências Bibliográficas... 8 ANEXOS Anexo I - Mapas de situação Anexo II - Formulário de Ativação do Serviço Anexo III - Formulário de Avaliação do Serviço LNEC - Proc. 0404/112/19718 III

6 Índice de figuras Figura 2.1 Mapa de situação das cheias na costa portuguesa em 6/01/ Figura A.1 Mapa geral publicado a 25/11/2014 (Imagem Lansat 8 de 24/11/2014) Figura A.2 Mapa de detalhe publicado a 5/12/2014 (imagem CSK de 4/12/2014) Figura A.3 Mapa de detalhe publicado a 29/12/2014 (imagem CSK de 28/11/2014) Figura A.4 Mapa de interferograma (imagens CSK de 9/10/2014 e de 26/11/2014) Índice de quadros Quadro 3.1 Atores do Serviço de Emergências do Programa Copernicus Quadro 3.2 Cronograma da ativação e fornecimento do serviço IV LNEC - Proc. 0404/112/19718

7 1 Introdução Este documento relata a experiência de ativação do Serviço de Emergência do Programa de Observação da Terra europeu Copernicus para a erupção do Vulcão da Ilha do Fogo na República de Cabo Verde e pretende contribuir para a avaliação do serviço e para a apropriação do Programa por parte dos organismos da Administração Pública portuguesa. O programa Copernicus Programa Europeu de Observação da Terra (originariamente Global Monitoring for Environment and Security GMES) tem por objetivo o desenvolvimento de serviços de informação europeus com base em dados dos satélites de observação da Terra e dados in-situ. É suportado pelo Quadro Financeiro Plurianual (QFP) da Comissão Europeia, estando afetos ao programa 3,8 M para o período de O programa é disponibilizado pela Comissão Europeia com o apoio da Agência Espacial Europeia (ESA) para a componente espacial e da Agência Europeia do Ambiente para a componente in-situ. O objetivo do Programa é monitorizar e prever o estado do ambiente em terra, no mar e na atmosfera de modo a apoiar a mitigação dos efeitos das alterações climáticas, as estratégias de adaptação, a gestão eficiente das situações de emergência e o aumento da segurança dos cidadãos [1]. O serviço de emergência do Copernicus pode ser ativado sem custos, para monitorizar qualquer emergência, a pedido das instituições que necessitem da informação para intervir nas fases de resposta e recuperação. O Laboratório de Processamento Digital de Imagens (LabImagem) do NGA/DBB colaborou, por solicitação da equipa do CERIS/Instituto de Engenharia de Estruturas, Território e Construção (ICIST) e do Centro de Recursos Naturais e Ambiente (CERENA) do Instituto Superior Técnico (IST), na ativação do Serviço de Emergência do Programa Europeu Copernicus, para a monitorização da erupção do Vulcão da Ilha do Fogo em Cabo Verde, no seguimento de uma solicitação ao IST, de apoio mais abrangente, no âmbito da monitorização geofísica e geodésica do evento, por parte do Instituto Nacional de Gestão do Território (INGT) de Cabo Verde. O Serviço de Emergência produziu, para apoiar a resposta à emergência, cartas de situação da extensão de lavas. LNEC - Proc. 0404/112/

8 2 Serviços do Programa Copernicus Para atingir os objetivos do programa Copernicus foram implementados seis serviços, disponibilizados sem custos para os utilizadores (Quadro 2.1), com diferentes graus de maturidade (operacionais, pré-operacional e em desenvolvimento). Quadro 2.1 Serviços do Programa Copernicus SERVIÇOS Copernicus GRAU DE MATURIDADE DATA DE DISPONIBILIZAÇÃO Monitorização Terrestre operacional 2012 Monitorização do Mar pré-operacional 2015 Monitorização da Atmosfera pré-operacional 2015 Gestão de Emergências operacional 2012 Segurança em desenvolvimento Alterações Climáticas em desenvolvimento O Serviço de Monitorização Terrestre fornece informação geográfica referente ao coberto do solo e a várias variáveis de interesse necessárias, por exemplo, para caracterizar o estado da vegetação ou o ciclo da água. Suporta estudos e intervenções em vários domínios, tais como o planeamento territorial, a gestão da floresta, a gestão da água, a agricultura e a segurança alimentar, entre outros. O Serviço de Monitorização do Mar fornece informação sobre o estado dos oceanos e mares regionais, produzindo observações e previsões para apoio a todas as atividades marítimas, tais como o fornecimento de dados sobre as correntes marítimas, ventos e gelo no mar, apoiando serviços de gestão de rotas marítimas, serviços de resgate no mar e a gestão sustentável dos recursos marinhos (pescas). O Serviço de Monitorização da Atmosfera fornece dados contínuos sobre a composição da atmosfera e suporta previsões a vários dias, com aplicação na saúde (qualidade do ar), meteorologia e climatologia, entre outras. O Serviço de Segurança tem por objetivo suportar as políticas europeias relativamente à vigilância de fronteiras terrestres e marítimas e as ações de segurança externa da UE. O Serviço de Monitorização das Alterações Climáticas tem por objetivo responder aos desafios associados às alterações induzidas pelo comportamento humano. Este serviço está apoiado numa rede extensa de observação in-situ e observações por satélite e reanálise de modelos de cenários climatológicos. No capítulo seguinte descreve-se em mais detalhe o Serviço de Gestão de Emergências já operacional e que foi ativado, em 2014, a pedido de instituições portuguesas, em três ocasiões. Duas delas corresponderam a cheias na costa portuguesa, em janeiro e fevereiro de 2014, decorrentes de tempestades marítimas (Figura 2.1), e a terceira correspondeu à monitorização da erupção do Vulcão da Ilha do Fogo na República de Cabo Verde. As duas primeiras foram despoletadas pelo Ministério do Ambiente, Ordenamento do Território e Energia e a terceira pelo LNEC/IST. 2 LNEC - Proc. 0404/112/19718

9 Figura 2.1 Mapa de situação das cheias na costa portuguesa em LNEC - Proc. 0404/112/

10 3 Serviço de Emergência. Ativação para a Erupção do Vulcão da Ilha do Fogo na República de Cabo Verde 3.1 Enquadramento O Serviço de Emergência do Programa Copernicus (SEPC) está operacional desde 2012 e pode ser ativado por qualquer instituição da Administração Pública envolvida na gestão da emergência, através de solicitação informal ao Utilizador Autorizado (UA) (Authorized User) do Ponto Focal Nacional (National Focal Point), que em Portugal é a Autoridade Nacional de Proteção Civil (ANPC). O UA em Portugal é um técnico superior da ANPC que tem autoridade para, em caso de emergência, solicitar a ativação do serviço a uma agência sediada em Bruxelas. Os vários atores envolvidos no serviço são apresentados no Quadro 3.1. Quadro 3.1 Atores do Serviço de Emergências do Programa Copernicus Atores Unidade Copernicus da DG Enterprise* Utilizadores Autorizados (PFN) Agência Espacial Europeia Centro de Coordenação de resposta a emergência da DG ECHO** DG JRC*** Função Coordenação do programa e condução das políticas Submetem um pedido de ativação do SEPC Aquisição de dados de observação da Terra Aceita/rejeita pedidos de ativação. Serviço permanente 24h. Supervisão técnica das operações e gestão de contratos * The European Commission's Directorate-General for Enterprise and Industry ** The European Commission's Humanitarian Aid and Civil Protection Department *** The Directorate General Joint Research Centre (DG-JRC) Há vários níveis de utilizadores que podem solicitar o serviço: nível 1, utilizadores autorizados (UA); nível 2, utilizadores associados; nível 3, público em geral, meios de comunicação social e outros. As instituições da Administração Pública dos países da UE são utilizadores de nível 2. Os contactos são sempre estabelecidos através do UA nacional. As ativações podem ser realizadas em modo urgente (rush) ou não-urgente (non-rush). Nas ativações rush, os produtos fornecidos são mapas de referência e mapas de resposta à emergência, na forma de mapas de delineação de impactos ou mapas de graus de impacto (grading) e os prazos de entrega podem ir de horas a dias. Estes mapas são produzidos em regime de cartografia expedita (rapid mapping) e têm uma validação expedita. Nas ativações non-rush podem ser fornecidos mapas de referência, mapas pré-desastre e pós-desastre e os prazos de entrega podem ir de semanas a meses. Estes mapas têm uma validação mais rigorosa. Os utilizadores de nível 1 e 2 devem ter capacidade para produzir as especificações para o produto cartográfico que pretendem obter. O SEPC pode ser ativado em caso de cheias, sismos, fogos, 4 LNEC - Proc. 0404/112/19718

11 ativação Serviço de Emergência do Programa Europeu Copernicus: ativação para a erupção do Vulcão da Ilha do Fogo em Cabo Verde tempestades, tsunamis, desastres tecnológicos e crises humanitárias e os produtos cartográficos são gerados a partir de imagens óticas e de RADAR adquiridas por satélites de observação da Terra das missões que contribuem para o SEPC. 3.2 Ativação do Serviço A ativação do serviço inicia-se através de contacto com o UA. No caso do vulcão do Fogo, emergência iniciada com a erupção a 22 de novembro de 2014, às 10 h (hora local (HL) de Cabo Verde), a ativação foi solicitada no dia 24 de novembro, cerca das 20 horas (HL de Lisboa), por contacto telefónico com o UA, seguido de mensagem de correio eletrónico com as especificações do pedido, nomeadamente: mapas da situação diários, à escala 1:5 000 (resolução do satélite 50 cm, sensor ótico), no Sistema de Georreferência da cartografia de risco que o IST está a produzir... assim como um mapa da situação pré-erupção... A ativação foi solicitada pelo UA através do envio do Formulário de Ativação (Anexo II), às 21:10 do dia 24 de novembro de Apresenta-se no quadro 3.2 o cronograma da ativação e fornecimento do serviço. Os mapas produzidos utilizam informação fornecida por várias imagens pré e pós evento. A imagem referida no quadro 3.2 é a de data mais recente, que contribuiu para a atualização dos mapas anteriores. Por vezes foram fornecidos mais do que um mapa no mesmo dia. Data de produção do mapa Data de aquisição da imagem Satélite Tipologia do mapa Quadro 3.2 Cronograma da ativação e fornecimento do serviço NOVEMBRO 2014 DEZEMBRO /11 19/07/13 29/11 30/11 4/12 7/12 8/12 9/12 12/12 16/12 23/12 Landsat 8 ref/ovw grd/ovw Interferogram /12 25/12 28/12 Pld Pld CSK CSK CSK Pld WV2 CSK CSK CSK CSK CSK Pld CSK ref/dtl grd/dtl grd/dtl grd/dtl grd/dtl grd/dtl grd/dtl grd/dtl grd/dtl grd/dtl grd/dtl grd/dtl grd/dtl grd/dtl escala 1:55K 1:25K 1:25K 1:25K 1:25K 1:25K 1:25K 1:25K 1:25K 1:25K 1:25K 1:25K 1:25K 1:25K 1:25K ref - reference; ovw overview; grd - grading; dtl detail Foram utilizadas imagens óticas da constelação de dois satélites Pleiades (Pld) do Centre Nacional de Recherche Spatiale (CNES) francês e do satélite WorldView-2, fornecidas pela empresa European Space Imaging (EUSI), representante europeu da empresa americana DigitalGlobe, e imagens RADAR da constelação de quatro satélites Cosmo-SkyMed (CSK) da Agenzia Spaziale Italiana (ASI). Foi também utilizada informação geográfica (IG) vetorial auxiliar fornecida pelo INGT de Cabo Verde, nomeadamente a delimitação da área a monitorizar, áreas agrícolas e florestais, vias de comunicação, equipamentos sociais, povoações, delimitação do parque natural e toponímia, e outra, de índole geral, disponível em bases de dados internacionais públicas tais como limites administrativos (JRC, 2013; GISCO 2010 EUROGEOGRAPHICS), hidrologia, rede viária (Natural Earth, 2012; CCM River DB EU-JRC, 2007), povoações (Geonames, 2013), altimetria (SRTM 90m), população (Landscan 2010 UT BATTELLE, LLC), etc.. A 23 de dezembro de 2014 foi produzido um interferograma que ilustrava os deslocamentos em altimetria, na linha de vista do sensor, produzido a partir de imagens CSK de 9 de outubro e de 26 de novembro, embora esta informação não esteja incluída nos mapas a produzir pelo Serviço de Emergência. O serviço não forneceu a IG conforme especificado pelo UA no formulário de ativação (Anexo II), nomeadamente no que diz respeito à escala. Foram solicitados mapas de overview à escala 1: LNEC - Proc. 0404/112/

12 e mapas de detalhe à escala 1:5 000, compatíveis com a resolução solicitada para o sensor (50 cm). O objetivo era detetar e representar vias de comunicação de largura reduzida e núcleos habitacionais de pequenas dimensões ameaçados pela lava. Como a resolução do sensor ótico utilizado (Pleiades 50 cm) permitia essa detetabilidade, a solução encontrada pelo produtor foi de identificar, nos mapas de detalhe fornecidos à escala 1:25 000, os núcleos habitacionais, delineando-os em formato vetorial e identificando-os com toponímia, e fornecer a informação de vias de comunicação também a partir da IG fornecida pelo INGT e por bases de dados de IG públicas. Os mapas de overview foram produzidos à escala 1: A produção dos mapas foi prejudicada pelas condições climatéricas na ilha do Fogo, com muitos dias de cobertura de nuvens e fumo que prejudicou a utilização das imagens óticas com maior resolução espacial. Houve 3 dias em que não foi fornecida informação (1 a 5 de dezembro), que coincidiu com um pico da atividade do vulcão, tendo sido invocadas dificuldades técnicas no fornecimento das imagens. A solução utilizada de integração de imagens óticas e RADAR na produção dos mapas foi muito eficiente, com o background a ser disponibilizado pela imagem ótica mais recente, sem nuvens, e a mancha de lava a ser delineada com os dois conjuntos de dados e sobreposta à imagem ótica. Toda esta informação foi disponibilizada a todos os intervenientes na gestão da emergência. Os mapas produzidos foram disponibilizados no portal do serviço de emergência [2], em vários formatos imagem. A informação vetorial associada (manchas de impacto, vias de comunicação, povoações, curvas de nível, etc.) foi disponibilizada, no portal, num pacote vetorial para carregamento em SIG ou visualização sobre o Google Earth. Apresentam-se no Anexo I mapas de situação produzidos em quatro datas, durante a erupção. A monitorização foi dada por concluída a 30 de dezembro de 2014 com a diminuição da intensidade da erupção. De acordo com os dados disponibilizados, no dia 3 de janeiro de 2015, pelo Instituto Nacional de Gestão do Território de Cabo Verde, cerca de18% da área total da localidade Chã das Caldeiras foi afetada pelo evento, destruindo 88% das áreas edificadas e 24% da área agrícola total. Diversas infraestruturas (estradas e reservatórios de água) foram danificadas, a par de muitos dos equipamentos existentes (a sede do Parque Natural, escolas, igrejas, hotel, pensões e albergues, a delegação escolar e equipamentos desportivos) com um total 1076 pessoas evacuadas da Chã da Caldeira para as localidades da Achada Furna, Monte Grande e Mosteiros. 6 LNEC - Proc. 0404/112/19718

13 4 Conclusões A ativação do Serviço de Emergência do Programa Copernicus foi uma experiência muito interessante que permitiu avaliar a sua capacidade (Anexo III). Verificou-se que o serviço é suportado por uma organização muito eficiente, desde o UA nacional até às agências espaciais que adquirem as imagens, passando pela produção dos mapas de situação, no caso presente da responsabilidade da empresa Europeia GAFAG. O serviço funciona 24 horas por dia, 7 dias por semana e 365 dias por ano. A informação disponibilizada durante a emergência foi alvo de uma validação expedita, pelo que deve ser posteriormente validada pelo utilizador, com dados in-situ, se for útil o seu carregamento em Sistemas de Informação Geográfica oficiais. O Programa Copernicus está disponível sem custos para os utilizadores, sendo suportado pelo Quadro Financeiro Plurianual (QFP) da Comissão Europeia, estando afetos ao programa 3,8 M para o período de LNEC - Proc. 0404/112/

14 Referências Bibliográficas [1] - consultado no dia 16 de janeiro de [2] - ( consultado no dia 16 de janeiro de LNEC - Proc. 0404/112/19718

15 LNEC - Serviço de Emergência do Programa Europeu Copernicus: ativação para a erupção do Vulcão da Ilha do Fogo em Cabo Verde Proc. Lisboa, LNEC, maio de /112/ Professora Auxiliar do IST Ana Paula Falcão c½?c\c António Lopes Batista il Barragens de Betão de Cabo Verde O Diretor do Departamento de Instituto NacIon1 tdo Tenitóno \Geografa do / Investigadora Principal do LNEC Joao M Martins Casaca A a Fonseca /i U/ O Chefe Núcleo de Geodesia Aplicada 4 ( VISTOS AUTORIA

16 10 LNEC - Proc. 0404/112/19718

17 Anexos LNEC - Proc. 0404/112/

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19 ANEXO I Mapas de situação LNEC - Proc. 0404/112/

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21 Figura A.1 Mapa geral publicado a 25/11/2014 (imagem Landsat 8 de 24/11/2014) LNEC-P0404/112/

22 16 LNEC - Proc. 0404/112/19718

23 Figura A.2 Mapa de detalhe publicado a 5/12/2014 (imagem CSK de 4/12/2014) LNEC-P0404/112/

24 18 LNEC - Proc. 0404/112/19718

25 Figura A.3 Mapa de detalhe publicado a 29/12/2014 (imagem CSK de 28/12/2014) LNEC-P0404/112/

26 20 LNEC - Proc. 0404/112/19718

27 Figura A.4 Mapa de detalhe de interferograma (imagens CSK de 9/10/2014 e de 26/11/2014) LNEC-P0404/112/

28 22 LNEC - Proc. 0404/112/19718

29 ANEXO II Formulário de ativação LNEC-P0404/112/

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31 LNEC - Proc.404/112/

32 1 26 LNEC - Proc. 0404/112/19718

33 LNEC - Proc.404/112/

34 28 LNEC - Proc. 0404/112/19718

35 ANEXO III Formulário de avaliação do serviço LNEC - Proc.404/112/

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37 LNEC - Proc. 0404/112/

38 32 LNEC - Proc. 0404/112/19718

39 1 LNEC - Proc. 0404/112/

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