Campanha gravimétrica brasileira na Antártica

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1 Campanha gravimétrica brasileira na Antártica Eduardo Ratton * José Bittencourt de Andrade" Camil Gemael * Marcelo Maia** Resumo O Brasil está efetuando pesquisas gravimétricas na Antártica. Foi instalada a primeira estação de observações de marés terrestres no continente Antártico, devendo a mesma permanecer em funcionamento durante 10 (dez) meses. Na ilha Rei George, onde está situada a estação brasileira, está sendo implantada uma rede gravimétrica básica, ao mesmo tempo que observações de densificação gravimétrica foram concluídas na península Keller. O posicionamento de todos os pontos gravimetrados foi determinado à partir de uma poligonal implantada, cujo ponto de partida provém de um rastreamento de satélites NNSS. Introdução O Curso de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas da Universidade Federal do Paraná, conjuntamente com o IBGE -Instituto Brasileiro de Geografía e Estatística, estão participando da IV Expedição Antártica Brasileira, que é organizada pela CIRM, Comissão Interministerial para os Recursos do Mar, com o projeto intitulado "Gravimetria na Antártica". As atividades de pesquisa deste projeto, desenvolveram-se básicamente na ilha Rei George (arquipélago de Palmer), onde se localiza-se a Estação Antártica Comandante Ferraz (BR). As figuras 1 e 2 ilustram a situação geográfica da Estação Antártica Brasileira. Embora a totalidade das observações de campo (gravimetria e posicionamento), previstas para esta missão tenham sido concluidas pela equipe durante dois meses (fev-mar/86) de permanência na Antártica, continuará em funcio- * U.F.Pr - Universidade Federal do Paraná ** IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

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3 namento na ilha Rei George (até dezembro de 1986) a primeira estação de marés terrestres instalada naquele continente. Está prevista a continuidade das pesquisas gravimétricas brasileiras na Antártica, de forma que os resultados oriundos da atual campanha, retratam o início do muito que restará a ser feito. Salientamos constituir o presente trabalho apenas uma comunicação das atividades do Projeto de Gravimetria na Antártica sendo que seus resultados serão publicados após a redução dos dados recentemente colhidos. Objetivos do projeto As principais metas do projeto de Gravimetria na Antártica, relativas à expedição de 1986, podem ser resumidas da maneira seguinte: a) Instalação de uma estação de observações gravimétricas das marés terrestres na Antártica ( ilha Rei George). b) Efetuar uma ligação gravi métrica entre a América do Sul e a Antártica. e) Implantar e materializar uma rede gravimétrica básica na ilha Rei George, com possibilidades de expansão e ligação às ilhas vizinhas.

4 88 Eduardo Rat ton. José Bittencourt. Cami I Gemael y Marcelo Maia Revista Geofísica 24 d) Efetuar medidas gravimétricas de densificação na península Keller (ilha Rei George). e) Realizar algumas estações gravi métricas em outras ilhas (ilhas Adelaide, Smith, e Anvers). f) Materializar uma poligonal na península Keller, (aproveitando alguns pontos já implantados pela DHN). g) Determinação das coordenadas de todos os pontos gravimetrados na península Keller. h) Determinar as coordenadas de um ponto de partida na ilha Rei George, através de rastreamento de satélites (sistema Transit), e de outros pontos (também gravimetrados) em ilhas vizinhas (Arquipélago de Palmer) pelo método de translocação. i) Realizar uma carta de implantação da estação brasileira Comandante Ferraz, na escala 1 :500, utilizando para isso, fotografias aéreas e levantamento topográfico de pontos notáveis. Ressaltamos terem sido estes os objetivos iniciais do projeto brasileiro de gravimetria na Antártica, sendo prevista sua continuação e expansão em missões futuras. Na sequência, apresentamos de forma resumida uma descrição dos trabalhos recentemente executados, informando o que foi feito e salientando algumas dificuldades que se apresentaram na execução dos trabalhos. A estação de marés terrestres O estabelecimento da primeira estação de observações gravimétricas das marés terrestres, no continente Antártico, tem de ser efetuado, sendo previsto seu funcionamento durante dez meses (março á dezembro de 1986). Esta estação está instalada no módulo do projeto de gravimetria na Estação Antártica Comandante Ferraz (ilha Rei George) e suas coordenadas são: latitude: 62º05'08.52"S longitude: 58º23'37.43"W altitude: 16,47m Como resultado destas observações, pretende-se determinar os coeficientes reo lógicos de amplitude (ô.) e fase ( o.) que traduzem a resposta da Terra para cada grupamento "i" de ondas do potencial de maré. Tais valores (õ, a ) permitem uma determinação do "fator gravimétrico", necessário à redução das observações gravimétricas efetuadas na região, além de permitir uma predição ( com grande precisão) da força de maré em qualquer época (passada, presente ou fu tura). Os registros contínuos da curva de maré e das variações de temperatura sobre o gravímetro, permitem a determinação da correlação entre os dois

5 1986 Campanha gravimétrica brasileira na Antártica 89 sinais, além de permitir uma correção dos registros de maré em função das variações de temperatura. A figura 3 ilustra o esquema geral da estação marés terrestres, que é portanto constituída, básicamente, por um gravímetro LaCoste Romberg, mod. D ( com out put electrônico), ao qual está acoplado um sistema electrônico de "feed bàck"; o sinal de maré é registrado continuamente e um pulso horário comandado por um relógio de quartzo permite identificar as ordenadas que são utilizadas na análise harmônica. Prevendo-se as eventuais falta de energia, um sistema de proteção "no break" foi igualmente instalado. O local de instalação do equipamento estava sujeito à vários tipos de perturbações, entre elas: - de origem térmica, devido às grandes variações de temperatura ( com período principalmente diurno). - de origem eletro-magnética, devido à proximidade de antenas de rádiotransmissão. - de origen mecânica, devido às vibrações causadas pelas rajadas de ventos que agem sobre o módulo, e devido à própria sismicidade local. Visando atenuar tais perturbações, algumas instalações complementares tornaram-se imperativas, as quais convém aqui serem descritas. Assim sendo, foi construído um pilar metálico independente do módulo, visando eliminar o efeito das vibrações devidas à movimentação de pessoas dentro do módulo e das rajadas de vento que agem sobre o mesmo. Para atenuar as variações térmicas sobre o instrumento foi construída uma parede divisória ( em madeira), separando o local de instalação do gravímetro da ante-câmara de entrada. Ainda, a colocação de um aquecedor de ambiente com termostato, mantém a temperatura interna em torno de 15ºC. O efeito das ondas eletromagnéticas, provenientes das transmissões de rádio e telégrafo, foi igualmente atenuado após a construção de uma gaiola de Faraday (caixa metálica aterrada), que envolve o gravímetro. O Revestimento desta caixa com lã de vidrio, melhorou ainda mais o isolamento térmico ao redor do sensor. O ruído de fundo, devido à microsismicidade característica à esta região de contacto entre as placas tectônicas, foi eliminado utilizando-se um filtro electrônico de altas frequências. A situação final da estação está esquematizada na figura 4 (quatro). As observacões gravimétricas Podemos aqui distinguir 3 etapas distintas dos levantamentos gravimétricos de campo executados nessa missão: Primeiramente, a ligação gravimétrica entre a América do Sul e a Antártica, cujo perfil realizado na ida e na volta (no sentido contrário) foi:

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7 - Galeão (RJ)-Cumbica (SP)-Pelotas (RS)-Punta Arenas (Chile)-Base Marsh (Ilha Rei George )-Estação Comandante Ferraz (ilha Rei George). Todas as observações gravimétricas relativas que foram posteriormente efetuadas na ilha Rei George ( e em outras ilhas), foram referenciadas ao valor transportado por este perfil, motivo pelo qual utilizamos dois gravímetros LaCoste Romberg nesta transferência (visando um maior controle da deriva instrumental). Quanto às medidas gravimétricas efetuadas na ilha Rei George, podemos diferenciar a rede básica (materializada), cuja distribuição atual das estações está esquematizada na fig. 5, e ainda, as observações de densificação * na península Keller, cuja distribuição está esquematizada na fig. 6.

8 92 Eduardo Ratton, José Bittencourt, Camil Gemael y Marcelo Maia Revista Geofísica 24 A maior parte das estações da rede básica foram efetuadas em pontos pré-existentes (levantados e implantados pela DHN), ao passo que as 48 estações de densificação na península Keller foram levantados topograficamente por irradiações à partir de vertices da poligonal de base implantada com o taqueômetro electrônico ELT A-2. Os equipamentos utilizados na realização dos perfís gravimétricos foram 2 gravímetros LaCoste Romberg, mod. D n" 622 e n" 11 (cedidos por empréstimo pelo Observatório Nacional). Foram ainda efetuadas observações gravimétricas nas ilhas: Adelaide, Smith e Anvers, sendo que estas estações poderão fazer parte de uma rede básica à ser implantada no arquipélago de Palmer. Rastreamento de satélites e poligonacão Todos os pontos gravimetrados na península Keller, tiveram suas coordenadas determinadas por irradiações à partir de vértices de uma poligonal materializada, implantada utilizando-se um taqueômetro electrônico ELTA-2. (fig. 7). As coordenadas do ponto de partida foram determinadas por rastreamento de satélites NNSS, utilizando-se um receptor Marconi. 1 Foi igualmente efetuado o rastreamento simultâneo para determinação de coordenadas pelo método de translocação em pontos nas ilhas Elefante (georeceptor Magnavox),2 Smith e Adelaide (receptor JMR). Este material encontra-se atualmente em processamento. Conclusões A iniciativa de desenvolver pesquisas gravimétricas na Antártica deve ser valorizada sobretudo por se estar colaborando para o preenchimento de uma grande lacuna de conhecimento do potencial gravitacional em nosso planeta. A importância da obtenção e divulgação das informações gravimétricas na região Antártica é de interesse da comunidade geodésica e geofísica internacional, e somente através de um esforço conjunto de pesquisadores de todas as nações que estejam desenvolvendo pesquisas na Antártica, poder-se-á gradativamente chegar à uma densidade razóavel de informações nesta região. As dificultades inerentes à realização de observações de campo, seja qual for a natureza, na região Antártica são inúmeras: - a impossibilidade sasonal de acesso à região ( durante o inverno). - a agressividade climática, caracterizada por baixas temperaturas e fortes ventos. - a falta de conhecimento prévio da própria topografia. - a baixíssima densidade ocupacional, restringindo os deslocamentos 1 - cedido por empréstimo pela emprêsa AERO DAT A- Aerolevantamentos S.A. 2 - emprestado e operado pela equipe de Hidrografia da DHN.

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10 94 Eduardo Ration, José Bittencourt, Cami! Gemael y Marcelo Maia Revista Geofísica 24 muito extensos apenas às áreas relativamente próximas de estações existentes. Enfim, todas estas condições nos levam ao consenso da necessidade básica de uma maior integração e interação entre os pesquisadores, mesmo de outras áreas, e ainda, à reiteração da importância da existência de um "espírito antártico" de colaboração mundial! Agradecimentos Os autores do presente trabalho têm a agradecer: - Ao observatório Nacional, que prontamente atendeu a nossa soliticação de empréstimo temporário de 2 gravímetros LaCoste Romberg para esta missão. - À DHN, e especialmente ao comandante José Antonio Teixeira, que muito nos auxiliou e que ainda está cooperando com a manutenção do equipamento gravimétrico que permaneceu na ilha Rei George efetuando observações de marés terrestres. - À CIRM, pelo apoio e reconhecimento da importância do projeto de gravimetria na Antártica. - Ao IBGE, que conosco participa neste projeto. - À Universidade Federal do Paraná, que permitiu ausentar-nos durante 2 meses de permanência na Antártica. - À Empresa Aerodata, que nos cedeu por empréstimo um rastreador de satélites Marconi.