No final do mês passado, um estratovulcão em Bali chamado Monte Agung começou a fumegar. Pequenos terremotos estremeciam sob a montanha. Desde então, as autoridades evacuaram milhares de pessoas para evitar o que aconteceu quando o Agung entrou em erupção em 1963, matando mais de 1, 000 pessoas.

Antes da erupção dos vulcões, freqüentemente há sinais de alerta. Pequenos terremotos raramente sentidos pelos humanos, mas percebidos por sismógrafos, emanam do vulcão. Plumas de vapor d'água sobem da cratera. Quando o vulcão começa a emitir gases como dióxido de carbono e dióxido de enxofre, erupção pode ser iminente.

Mas chegar perto do topo de um vulcão é um trabalho perigoso. O uso de sensoriamento remoto para detectar o aumento das emissões de dióxido de carbono e dióxido de enxofre sem colocar pessoas ou equipamentos em perigo aumentaria muito a compreensão humana dos vulcões. Emissões de sensoriamento remoto podem prevenir desastres humanitários - e alarmes falsos.

O Monte Agung ainda não entrou em erupção (na época em que este artigo foi escrito), mas a atividade sísmica continua intensa. As autoridades balinesas estão começando a se perguntar se uma erupção é realmente iminente; as pessoas que foram evacuadas da área querem voltar para suas casas e o turismo está em baixa.

Pesquisadores, incluindo o vulcanologista Simon Carn da Universidade Tecnológica de Michigan, publicaram uma coleção de artigos incluindo "Detecção espacial de fontes localizadas de dióxido de carbono" no jornal Ciência ; o artigo detalha a primeira medição conhecida de fontes localizadas antropogênicas e naturais de dióxido de carbono de um satélite na órbita baixa da Terra.

Os cinco artigos do OCO-2 Science Special Collection mostram as habilidades do satélite Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) da NASA; as medições dos sensores do satélite fornecem informações sobre como o carbono liga tudo na Terra. A pesquisa é apoiada pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA.

Monitoramento das emissões de CO2 do espaço

O artigo de autoria de Carn discute como a equipe de pesquisa adotou a alta resolução, medições espaciais sensíveis de dióxido de carbono atmosférico na escala de quilômetros. Esses dados revelam que os sensores do satélite são capazes de localizar fontes localizadas de dióxido de carbono na atmosfera - uma tarefa difícil considerando a quantidade de dióxido de carbono de fundo na atmosfera para começar.

O satélite usa espectrometria; os sensores a bordo do satélite medem a luz solar refletida - radiação - em alta resolução espectral usando comprimentos de onda indetectáveis ​​ao olho humano. Quando a luz passa através do dióxido de carbono, parte é absorvida pelo gás. A luz restante é refletida no oceano e na Terra. Os sensores OCO-2 medem a luz que retorna para quantificar o que foi absorvido pelo dióxido de carbono, permitindo que os cientistas isolem as fontes de emissão, seja humano ou natural.

"O foco principal do artigo é a detecção localizada, emissões pontuais de dióxido de carbono, em oposição à medição da concentração em larga escala na atmosfera, "diz Carn, professor associado do Departamento de Engenharia e Ciências Geológicas e de Minas. "Vulcões podem ser fortes, fontes localizadas de dióxido de carbono. Mas em uma base global, todas as evidências disponíveis indicam que as atividades humanas estão emitindo muito mais dióxido de carbono do que os vulcões. "

A resolução espacial do satélite OCO-2 - 2,25 quilômetros - é alta o suficiente para que os sinais químicos não sejam diluídos. Contudo, enquanto as medições do OCO-2 são sem precedentes, o satélite não pode ser usado como uma ferramenta de monitoramento de vulcão de rotina porque ele não passa sobre o mesmo lugar na Terra com freqüência suficiente.

"Esta é uma demonstração de que a técnica funciona, mas precisamos de sensores melhores antes que se torne uma ferramenta de monitoramento de rotina, especialmente para vulcões, onde esperamos mudanças rápidas nas emissões de gases, "Diz Carn." Se pudéssemos medir o dióxido de carbono vulcânico do espaço rotineiramente, seria uma adição muito poderosa às técnicas que usamos. Esse tipo de observação seria útil (para Agung) agora. "

Carn vasculhou os dados de satélite para encontrar medições de dióxido de carbono espaciais detectáveis ​​de três vulcões na nação insular do Pacífico de Vanuatu. Um desses, Monte Yasur, está em erupção desde pelo menos 1700, e no dia da medição OCO-2 estava emitindo dióxido de carbono cerca de 3,4 partes por milhão acima dos níveis atmosféricos de fundo, igual a cerca de 42 quilotons de emissões. Em comparação, emissões humanas em média 100, 000 quilotons por dia.

Os sensores do OCO-2 também mediram as emissões de dióxido de carbono na bacia de Los Angeles, detectando uma espécie de "cúpula" de dióxido de carbono. As áreas urbanas são responsáveis ​​por mais de 70 por cento das emissões antrópicas.

"Os processos naturais na Terra são atualmente capazes de absorver cerca de metade das emissões de combustíveis fósseis humanos, "diz Annmarie Eldering, Cientista assistente do projeto OCO-2 no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, e autor principal de um artigo de visão geral em Ciência sobre o estado da ciência OCO-2. "Se esses processos naturais falharem, retardando a remoção útil de dióxido de carbono, o aquecimento induzido pelos gases de efeito estufa se aceleraria e se intensificaria. Esses dados começam a nos dar uma visão melhor de como o clima afeta o ciclo do carbono, reduzindo a enorme incerteza sobre como ambos podem mudar no futuro. "

As medições OCO-2 em Los Angeles foram detalhadas o suficiente para capturar as diferenças nas concentrações dentro da cidade resultantes de fontes localizadas. Eles também rastrearam as concentrações decrescentes de dióxido de carbono à medida que a espaçonave passava da cidade lotada para os subúrbios e para o deserto pouco povoado ao norte.