Em 18 de novembro, 2017, a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA) e a NASA lançaram o Joint Polar Satellite System, o primeiro de uma série avançada de satélites meteorológicos em órbita polar.

O novo satélite, denominado NOAA-20 após seu lançamento, continua um legado de fornecer a cientistas e cidadãos de todo o mundo acesso gratuito aos dados meteorológicos que coleta - sem restrições ou criptografia.

Por décadas, a comunidade mundial de satélites meteorológicos opera sob uma política de compartilhamento livre de dados. Representa uma filosofia e modelo de cooperação promovido inicialmente pelos Estados Unidos e adotado por agências globais de satélites, que perduram independentemente da convicção política ou nacional.

É também um legado e uma filosofia com raízes que remontam a décadas até o Centro de Engenharia e Ciência Espacial da Universidade de Wisconsin-Madison e o Instituto Cooperativo para Estudos de Satélites Meteorológicos.

"Nós, do SSEC e do CIMSS, estamos muito orgulhosos de nossa parte em estabelecer e promover esta abordagem da comunidade mundial para melhor compreensão e previsão do tempo e do clima, "diz o cientista do SSEC Liam Gumley.

Melhor previsão com NOAA-20

No início dos anos 1980, os cientistas do SSEC desenvolveram algumas das primeiras ferramentas de software para processar dados de instrumentos nas primeiras séries de satélites de órbita polar da NOAA, conhecidas como TIROS.

Hoje, Gumley é especializada em receber e processar dados de satélites como o NOAA-20 para uso por todos, de outros pesquisadores e meteorologistas ao público em geral.

O satélite NOAA-20 foi projetado para circundar o planeta 14 vezes por dia. De sua órbita baixa, pouco mais de 500 milhas acima da Terra, ele coleta dados de alta resolução em faixas consecutivas para construir uma imagem do planeta duas vezes ao dia.

O satélite se junta ao seu antecessor, Suomi NPP (em homenagem ao fundador do SSEC, o falecido Professor Verner Suomi), bem como satélites operados por outros países, em fazer medições importantes do meio ambiente da Terra, formando a espinha dorsal do sistema de observação global, fornecendo informações detalhadas sobre o estado da atmosfera do planeta, terra e oceanos.

Gumley e sua equipe, outros cientistas do SSEC, e cientistas de todo o mundo estão usando os dados do NOAA-20 de três maneiras distintas:para melhorar as previsões; para auxiliar na tomada de decisões em tempo real; e para analisar processos ambientais globais durante períodos de tempo mais longos.

Melhorar as previsões é fundamental para cientistas como Gumley, que observa que, embora o tempo faça balões, aeronave, instrumentos baseados em terra e outras fontes fornecem dados que alimentam modelos de previsão do tempo, "de longe, a fonte de dados mais importante são os dados de satélite, " ele diz.

Os dados desses satélites - todos com sensores infravermelhos e de micro-ondas a bordo - são cruciais para a previsão numérica do tempo (NWP) no centro da previsão dos EUA, que aproveita o poder dos computadores para executar algoritmos que processam grandes quantidades de dados de satélite.

Tornando os dados de satélite acessíveis

Os dados de todos os satélites ambientais geoestacionários e de órbita polar dos Estados Unidos são armazenados no arquivo CLASS da NOAA (Comprehensive Large Array-Data Stewardship System) em cerca de 10 horas após a coleta. Qualquer pessoa pode visitar CLASS e baixar esses dados.

Contudo, aqueles com interesse ou necessidade de obter os dados mais cedo - como agências meteorológicas para fins de previsão - podem instalar uma antena e hardware específico para receber dados em tempo real, diretamente do satélite. Poucos minutos após a digitalização no satélite, esses dados de transmissão direta são transmitidos aos receptores abaixo.

Nos países em desenvolvimento, onde adquirir e operar o equipamento adequado para receber e processar diretamente os dados pode ter um custo proibitivo, Gumley diz que por menos de US $ 1, 000 eles podem comprar uma pequena antena ou computador para receber retransmissões de outra fonte.

Para NOAA-20, a agência de satélite europeia EUMETSAT ou NOAA pode receber e processar os dados, conecte-o a um satélite de telecomunicações, e, em seguida, transmita-o de volta em um sinal semelhante ao de uma televisão digital.

A retransmissão não é feita diretamente no SSEC, Gumley diz, mas o centro ajuda a EUMETSAT com alguns dos dados para retransmiti-los pela Europa como parte de um sistema chamado EUMETCast.

"É gratificante ver que todo o dinheiro, experiência e trabalho árduo que entram na construção desses sistemas resulta em algo que é compartilhado para o bem global, "Gumley diz.

Conectando tomadores de decisão com dados de satélite

Dados de satélites como o NOAA-20 também desempenham um papel fundamental na tomada de decisões, especialmente quando o tempo é essencial. Cientistas como Gumley são essenciais para esse empreendimento.

O Satellite Data Services da SSEC ingere e arquiva dados diários de vários satélites. Com acesso quase imediato, Gumley e seus colegas podem visualizar e analisar fluxos de dados de satélite e imagens em 15 minutos ou menos.

Na verdade, sua equipe desenvolveu um pacote de software chamado Community Satellite Processing Package (CSPP) que pode ser baixado do site do programa, sem custo ou restrição, visa apoiar o processo de tomada de decisão nos EUA e torná-lo mais econômico para outros países.

Como parte de um esforço comunitário, SSEC e sites parceiros desenvolveram produtos CSPP que convertem sinais digitais de satélite em informações úteis. Os produtos podem ser usados ​​para detectar incêndios, obter informações sobre temperatura e vapor d'água, avaliar a vegetação e muito mais. Os dados podem ajudar na previsão do tempo e na resposta a desastres.

O imediatismo que oferece aos usuários, como o Serviço Meteorológico Nacional da NOAA, permite que avaliem rapidamente as situações que podem afetar a segurança pública. Por exemplo, a Banda Dia / Noite VIIRS no NOAA-20 pode detectar neblina noturna em vales. Se a névoa de baixo nível está cobrindo uma interestadual altamente viajada, meteorologistas podem informar rapidamente a patrulha rodoviária estadual ou outras agências relevantes para alertar os motoristas sobre a visibilidade reduzida.

Ou, observa Gumley, "incêndios podem ser detectados a partir de imagens de satélite, também. Se virmos um incêndio em uma determinada latitude e longitude, podemos notificar as agências de proteção contra incêndio para que possam despachar pessoal. "

Os pesquisadores também estão usando esses dados para estudar processos globais por um longo período de tempo (20-30 anos) para determinar as tendências climáticas. Por exemplo, os cientistas já determinaram que as nuvens são uma variável importante no orçamento global de radiação. Para hoje, diz Gumley, a questão é:"Estamos vendo nuvens mais ou menos altas como resultado da mudança climática?"

O NOAA-20 continuará com esses e outros tipos de observações coletadas e arquivadas de gerações anteriores de satélites nos últimos 25 anos, o que torna a identificação de tendências mais confiável.

Adicionalmente, O grupo de Gumley faz parte da equipe de solo encarregada de caracterizar os dados do NOAA-20 para sua integridade, validade, precisão e consistência. Começando três dias após o lançamento, e como os sensores a bordo da espaçonave foram ligados, sua equipe trabalhou com a NASA e a NOAA para garantir a integridade de vários terabytes de dados a cada dia.

"Agora que a NOAA deu luz verde, "diz Gumley, "estamos fornecendo aos centros NWP para que eles possam começar a avaliar os dados do NOAA-20, também."

Rastreando de volta ao NPP de Suomi e estendendo-se até NOAA-20, A SSEC também continua envolvida em um contrato com a NASA para criar produtos da atmosfera que apoiem estudos climáticos de longo prazo, denominado Science Investigator-led Processing Systems (SIPS). É o único dos seis grupos envolvidos no desenvolvimento de SIPS baseado fora da NASA.

Para Gumley, é gratificante trabalhar em uma colaboração global onde, apesar dos ambientes e locais diferentes, todos recebem os mesmos dados e têm interesse em usá-los para melhorar as previsões e estudar as condições ambientais.

"Não são apenas os EUA, mas por causa de seu exemplo, todas as principais operadoras de satélite estão participando, " ele diz.