Esta imagem composta de mapa plano representa as luzes noturnas da Terra em 2016. Crédito:NASA Earth Observatory images by Joshua Stevens, usando dados Suomi NPP VIIRS de Miguel Román, Goddard Space Flight Center da NASA
Cientistas da NASA estão lançando novos mapas globais da Terra à noite, fornecendo a visão mais clara, porém composta, dos padrões de assentamento humano em nosso planeta.
As imagens de satélite da Terra à noite - frequentemente chamadas de "luzes noturnas" - têm sido uma curiosidade fantástica para o público e uma ferramenta de pesquisa fundamental por quase 25 anos. Eles forneceram uma ampla, linda foto, mostrando como os humanos moldaram o planeta e iluminaram a escuridão. Produzido a cada década ou mais, esses mapas geraram centenas de usos da cultura pop e dezenas de usos econômicos, projetos de pesquisa em ciências sociais e ambientais.
Mas o que aconteceria se as imagens das luzes noturnas pudessem ser atualizadas anualmente, mensalmente ou mesmo diariamente? Uma equipe de pesquisa liderada pelo cientista da Terra Miguel Román, do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, planeja descobrir este ano.
Nos anos desde o lançamento de 2011 do satélite NASA-NOAA Suomi National Polar-orbiting Partnership (NPP), Román e seus colegas têm analisado os dados das luzes noturnas e desenvolvido um novo software e algoritmos para tornar as imagens das luzes noturnas mais claras, mais preciso e prontamente disponível. Eles agora estão prestes a fornecer diariamente, visualizações em alta definição da Terra à noite, e pretendemos divulgar esses dados para a comunidade científica ainda este ano.
Como colegas da Administração Nacional Oceânica e Atmosférica e da NASA lançaram um novo mapa da Terra à noite em 2012, Román e seus colegas do Sistema de Informação e Dados de Satélites de Observação da Terra (EOSDIS) da NASA têm trabalhado para integrar dados noturnos aos Serviços Globais de Navegação de Imagens (GIBS) e ferramentas de mapeamento de cosmovisão da NASA. Disponível gratuitamente para a comunidade científica e o público através da Web, O GIBS e o Worldview permitem que os usuários vejam imagens da Terra em cores naturais e falsas horas após a aquisição do satélite.
Hoje eles estão lançando um novo mapa global composto de luzes noturnas conforme observado em 2016, bem como uma versão revisada do mapa de 2012 (8 MB jpg | 265 MB jpg). O grupo da NASA examinou as diferentes maneiras como a luz é irradiada, espalhado e refletido pela terra, superfícies atmosféricas e oceânicas. O principal desafio nas imagens noturnas de satélite é contabilizar as fases da lua, que varia constantemente a quantidade de luz que brilha na Terra, embora de maneiras previsíveis. Da mesma forma, vegetação sazonal, nuvens, aerossóis, neve e cobertura de gelo, e mesmo emissões atmosféricas fracas (como o brilho do ar e auroras) mudam a forma como a luz é observada em diferentes partes do mundo. Os novos mapas foram produzidos com dados de todos os meses de cada ano. A equipe escreveu um código que escolheu as visualizações noturnas mais claras a cada mês, em última análise, combinando dados sem luz da lua e corrigidos pela luz da lua.
Román e seus colegas vêm desenvolvendo técnicas de sensoriamento remoto para filtrar essas fontes de luz externa, reunir um sinal melhor e mais consistente de como os padrões e processos orientados por humanos estão mudando. O processamento aprimorado move Suomi NPP mais perto de seu potencial total de observação de luz fraca até a escala de uma lâmpada de rodovia isolada ou um barco de pesca. O instrumento mais poderoso do satélite é o Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS), que detecta fótons de luz refletidos da superfície da Terra e da atmosfera em 22 comprimentos de onda diferentes. VIIRS é o primeiro instrumento de satélite a fazer medições quantitativas de emissões de luz e reflexos, que permite aos pesquisadores distinguir a intensidade, tipos e fontes de luzes noturnas ao longo de vários anos.
Imagem composta dos EUA continentais à noite, 2016. Crédito:NASA Earth Observatory images by Joshua Stevens, usando dados Suomi NPP VIIRS de Miguel Román, Goddard Space Flight Center da NASA
Suomi NPP observa quase todos os locais da Terra por volta das 13h30. e 1h30 (hora local) todos os dias, observando o planeta em faixas verticais de 3.000 quilômetros de pólo a pólo. VIIRS inclui uma "banda especial dia-noite, "um sensor de pouca luz que pode distinguir luzes noturnas com seis vezes melhor resolução espacial e 250 vezes melhor resolução de níveis de iluminação (faixa dinâmica) do que os satélites de observação noturna anteriores. E porque Suomi NPP é um satélite científico civil, os dados estão disponíveis gratuitamente para os cientistas dentro de minutos a horas após a aquisição.
Armado com produtos ambientais noturnos mais precisos, a equipe da NASA agora está automatizando o processamento para que os usuários possam visualizar imagens noturnas horas após a aquisição. Isso tem o potencial de auxiliar na previsão do tempo de curto prazo e na resposta a desastres.
"Graças a VIIRS, agora podemos monitorar mudanças de curto prazo causadas por distúrbios no fornecimento de energia, como conflito, tempestades, terremotos e quedas de energia, ", disse Román." Podemos monitorar mudanças cíclicas impulsionadas por atividades humanas recorrentes, como iluminação de feriados e migrações sazonais. Também podemos monitorar mudanças graduais impulsionadas pela urbanização, emigração, mudanças econômicas, e eletrificação. O fato de podermos rastrear todos esses diferentes aspectos no cerne do que define uma cidade é simplesmente estonteante. "
Essas três imagens compostas fornecem vistas de todo o hemisfério da Terra à noite. As nuvens e o brilho do sol - adicionados aqui para efeito estético - são derivados da superfície terrestre do instrumento MODIS e dos produtos de cobertura de nuvens. Crédito:imagens do Observatório da Terra da NASA por Joshua Stevens, usando dados Suomi NPP VIIRS de Miguel Román, Goddard Space Flight Center da NASA
Por exemplo, VIIRS detectou quedas de energia na esteira do furacão Matthew, uma grande tempestade que atingiu o nordeste do Caribe e o sudeste dos Estados Unidos no final de setembro de 2016. A equipe de Resposta a Desastres da NASA forneceu os dados a colegas da Agência Federal de Gerenciamento de Emergências; no futuro, NASA, A FEMA e o Departamento de Energia esperam desenvolver mapas de queda de energia e integrar as informações aos esforços de recuperação dos primeiros respondentes.
A equipe da NASA prevê muitos outros usos potenciais pela pesquisa, grupos meteorológicos e cívicos. Por exemplo, imagens noturnas diárias podem ser usadas para ajudar a monitorar a pesca não regulamentada ou não relatada. Também pode contribuir para os esforços de rastreamento dos movimentos e concentrações do gelo marinho. Pesquisadores em Porto Rico pretendem usar o conjunto de dados para reduzir a poluição luminosa e ajudar a proteger as florestas tropicais e áreas costeiras que sustentam ecossistemas frágeis. E uma equipe das Nações Unidas já usou dados de luzes noturnas para monitorar os efeitos da guerra contra a energia elétrica e o movimento de populações deslocadas na Síria devastada pela guerra.
Em separado, projeto de longo prazo, Román está trabalhando com colegas de todo o mundo para melhorar as estimativas globais e regionais de emissões de dióxido de carbono. A equipe do Global Modeling and Assimilation Office (GMAO) da NASA está combinando luzes noturnas, dados de uso do solo urbano, e projeções estatísticas e modelo de emissões antropogênicas de forma a tornar as estimativas das fontes muito mais precisas.
