As correntes oceânicas e os ventos formam um ciclo de feedback sem fim:os ventos sopram sobre a superfície do oceano, criando correntes lá. Ao mesmo tempo, a água quente ou fria nessas correntes influencia a velocidade do vento.

Esta dança delicada é crucial para compreender as mudanças climáticas da Terra. A coleta de dados sobre essa interação também pode ajudar as pessoas a rastrear derramamentos de óleo, planejar rotas de navegação e compreender a produtividade do oceano em relação à pesca.

Já existem instrumentos que medem as correntes oceânicas, e outros que medem o vento, como QuickScat e RapidScat da NASA. Mas um novo, Instrumento de radar aerotransportado desenvolvido pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, é capaz de medir ambos.

Chamado DopplerScat, o instrumento é um radar giratório que "pinga" a superfície do oceano, permitindo que ele faça medições de várias direções ao mesmo tempo. É um avanço em relação à tecnologia anterior, que pode medir simultaneamente a corrente de uma ou duas direções no máximo, e não conseguia medir as propriedades da superfície do mar tão completamente como este novo instrumento.

Essas medições tornariam o DopplerScat uma adição valiosa para futuras missões de satélite, disse Ernesto Rodriguez, liderança científica para o instrumento no JPL.

"DopplerScatt nos dá a observação simultânea sem precedentes do vento e das correntes, "Disse Rodriguez." Porque combina observações da superfície em uma ampla faixa, agora podemos tirar um instantâneo de alta resolução do oceano interagindo e da atmosfera indisponível de instrumentos anteriores. "

O DopplerScatt foi desenvolvido no JPL com financiamento do Earth Science Technology Office da NASA. Tal como acontece com a arma rápida de um patrulheiro rodoviário, ele calcula o efeito Doppler de um sinal de radar refletindo em um objeto. À medida que esse objeto se move para mais perto ou mais longe, ele detecta essas mudanças e calcula sua velocidade e trajetória. Essas medições são combinadas com dados de um difusômetro, que detecta a reflexão do sinal de radar da superfície do oceano. Quanto mais "espalhamento" o radar observa, mais ásperas as ondas. Pela aspereza e orientação das ondas, a velocidade e a direção do vento podem ser calculadas.

Embora tenha sido testado em dois locais de campo em 2016, DopplerScatt encontrou seu campo de provas ideal em abril passado, quando a equipe DopplerScatt se juntou a várias agências conduzindo pesquisas científicas na costa do Golfo dos EUA.

A iniciativa, chamada de campanha de Processos de Submesescala e Análise Lagrangiana na Prateleira (SPLASH), estava focado em rastrear derramamentos e vazamentos de óleo. Foi liderado pelo Consórcio para Pesquisa Avançada sobre Transporte de Hidrocarbonetos no Meio Ambiente (CARTHE), uma equipe de pesquisa que se concentra em como esses vazamentos afetam o meio ambiente.

O SPLASH foi projetado para observar como o petróleo é drenado no Golfo do México, pousando em praias ou afetando a qualidade da água na foz do rio Mississippi. A pesquisa da equipe CARTHE baseou-se em "drifters" - flutuadores em forma de donut com unidades de GPS acopladas.

O Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA, um membro da equipe CARTHE, forneceu modelagem de computador de alta resolução para prever as correntes e para onde os drifters iriam.

Entre na equipe DopplerScatt do JPL. Rodriguez e o investigador principal Dragana Perkovic-Martin viram uma oportunidade de provar o valor da tecnologia JPL. Juntos, os derivadores e modelagem podem fornecer validação independente das medições DopplerScatt, ao mesmo tempo que oferece seu próprio conjunto de dados exclusivo.

Os drifters são limitados porque só coletam dados do oceano, e fazê-lo em regiões esparsas ao longo dos dias. DopplerScatt, fixado na parte inferior de um avião King Air B200, coletou dados oceânicos e eólicos em vastas áreas em apenas um sobrevoo. Ele pintou um quadro em grande escala, ao mesmo tempo em que validava os modelos de computador da Marinha.

"Foi basicamente a primeira validação em grande escala que fizemos, "Perkovic-Martin disse." A equipe CARTHE usou nossos dados para decidir onde colocar seus drifters. No futuro, usaremos seus dados e eles usarão os nossos para melhorar a modelagem. "

"Pudemos estudar o vento e a corrente em todas as direções ao longo de 25 quilômetros, "Disse Rodriguez." Se você escalar isso para o espaço, em vez de cobrir a Terra uma vez por semana, podemos cobrir uma vez por dia. "

Esse tipo de precisão oferece mais do que apenas rastreamento em tempo real de desastres ambientais, como derramamentos de óleo. Isso poderia levar a melhores previsões sobre para onde o petróleo irá derivar e quais regiões costeiras correm maior risco. Mais fundamentalmente, poderia aumentar nossa compreensão dos mecanismos importantes que governam o tempo e o clima da Terra.

Também pode beneficiar as rotas de transporte, que dependem em grande parte das medições atuais de bóias.

"A capacidade de mapear as correntes de uma região costeira em alta resolução seria crítica para áreas como o Alasca, onde as correntes de uma costa recortada são fortes e mudam rapidamente, "Rodriguez disse.

Agora que o instrumento foi validado, Perkovic-Martin disse, O DopplerScatt está disponível para uso em futuras missões científicas aerotransportadas da NASA.

QuickScat lançado em 1999. Apesar de uma falha parcial do instrumento em 2009, ela continua a fornecer dados de calibração para parceiros internacionais de missões de satélites de dispersores. O RapidScat encerrou dois anos de monitoramento bem-sucedido do vento oceânico a bordo da Estação Espacial Internacional em 2016.