A atmosfera de Titã
[Livremente traduzido daqui: Unraveling the Chemistry of Titan’s Hazy Atmosphere ]
Pesquisa busca informações sobre como uma molécula chave na atmosfera de Titã é formada e dá algumas pistas sobre a evolução das atmosferas de Titã e da Terra
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Vista de Saturno e Titã criada pela combinação de imagens obtidas pela espaçonave Cassini em janeiro de 2008. |
15 de setembro de 2009
Uma equipe internacional de cientistas anunciou a confirmação de uma reação química chave para a formação de moléculas de triaceltileno na atmosfera ultra resfriada da lua de Saturno, Titã.
Uma vez que se acredita que a atual atmosfera de Titã seja semelhante à atmosfera primeva da Terra, o estudo sugere que o triacetileno também pode ter se formado na atmosfera primeva da Terra e fornece pistas para a evolução da atmosfera terrestre que existiu antes do aparecimento da vida no planeta, a cerca de 3,5 bilhões de anos.
As descobertas aparecem na edição online de 14 de setembro de 2009 de Proceedings of the National Academy of Sciences. O estudo foi financiado pela Fundação Nacional de Ciências (NSF).
O triacetileno é uma substância da família dos poli-inos [polímeros de hidrocarbonetos não saturados com triplas ligações entre átomos de carbono]. Acredita-se que os poli-inos sirvam como escudos contra a radiação ultravioleta nos ambientes planetários, tal como o ozônio na atmosfera terrestre antes do surgimento da vida, e constituem componentes importantes da neblina alaranjada e composta de aerossóis que envolve Titã.
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Três vistas de Titã: um composto de cor natural, monocromático e falsa-cor. |
Os cientistas vem estudando o papel do triacetileno, bem como de outro poli-ino, o diacetileno, na evolução química da atmosfera de Titã nas últimas quatro décadas. O triacetileno e diacetileno são moléculas que consistem, respectivamente, de seis e quatro átomos de carbono e dois átomos de hidrogênio. Os átomos em cada molécula são conectados por ligações simples e triplas, alternadamente.
Infelizmente, os processos subjacentes que dão início e controlam a formação e o crescimento desses dois poli-inos são os menos conhecidos até a presente data. Com base em estudos limitados de laboratório sobre a formação de suspensões coloidais, os primeiros químicos planetários tentaram desenvolver modelos foto-químicos da atmosfera de Titã. Ralf Kaises, físico-químico da Universidade do Hawaii, co-autor do estudo, verificou que “surpreendentemente, os modelos foto-químicos revelearam mecanismos inconsistentes para a produção de poli-inos” (um “mecanismo” é a sequência de passos em uma reação química).
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Uma vista em ultravioleta do lado noturno da atmosfera superior de Titã e suas várias camadas de fina névoa. |
A chegada da espaçonave Cassini em Titã em 2004 e o pouso de sua sonda Huygens na superfície de Titã em 2005, confirmaram a abundância de diacetileno e acetileno em Titã. O acetileno [na nomenclatura IUPAC: etino] é composto de dois átomos de carbono e dois de hidrogênio, com os átomos de carbono interligados por uma ligação tripla. Também foi detectado o triacetileno na camada mais externa da atmosfera de Titã, um ion positivamente carregado de triacetileno com um átomo de hidrogênio a mais. A missão revelou, também, que a transformação de acetileno e diacetileno em poliacetilenos, tais como o triacetileno, são provavelmente um dos passos mais importantes na evolução das atmosferas planetárias.
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Da esquerda para a direita: imagens do radical etinil, acetileno, diacetileno e triacetileno. |
Para desvelar a formação do triacetileno e fornecer um modelo foto-químico mais preciso, Kaiser e seus colaboradores primeiramente confirmaram em seu laboratório na Terra que o triacetileno poderia ser formado pela colisão de um único radical etinil e uma molécula de diacetileno. O etinil é altamente reativo e composto de dois átomos de carbono conectados por uma ligação tripla e um elétron solitário no átomo de carbono externo. É esse elétron solitário (ou radical) que dá iníico ao ataque do etinil a outras moléculas (ver imagem ao lado). O etinil é produzido na atmosfera de Titã pela foto-dissociação do acetileno pela luz ultravioleta (a foto-dissociação é uma reação química que emprega fótons de luz para quebrar uma substância química).
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Concepção artítica da descida da Sonda Huygens da ESA à superfície de Titã. |
Na experiência, o grupo de Kaiser usou uma máquina de “feixe molecular cruzado” para fazer colidir feixes supersônicos gasosos de eitinil e diacetileno. Medições com espectrômetro de massa dos produtos da reação confirmaram a formação de triacetileno, mais um átomo isolado de hidrogênio.
Para revelar o mecanismo envolvido na formação do triacetileno, Alexander Mebel, um químico teórico da Florida International University, combinou os resultados experimentais com modelos computacionais da reação do etinil e do diacetileno. Os modelos teóricos computacionais também contemplam a distribuição tridimensional dos elétrons nos átomos e, dessa forma, o nível de energia total de cada molécula.
As computações de Mebel confirmaram que o triacetileno pode ser formado a partir da reação de um único radical etinil que colida com uma molécula de diacetileno e a existência de três moléculas transientes intermediárias.
O que talvez seja mais importante, uma vez que a temperatura da atmosfera de Titã varia de -73ºC a -179ºC, o que torna imperativo que as reações químicas sejam exergônicas (liberem energia), as computações de Mebel confirmaram que a formação de triacetileno libera energia.
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Imagem de objetos semelhantes a pedras capturada pela sonda Huygens durante sua descida à superfície de Titã. |
Para completar os estudo, Danie Liang e Yuk Yung, cientistas planetárias na Academia Sinica de Taiwan e California Institute of Technology (Caltech), respectivamente, realizaram estudos de modelagem foto-química da atmosfera de Titã. Os modelos indicam que o triacetileno pode servir como matéria-prima para a formação de poli-inos maiores e mais complexos que seriam os precussores dos aerossóis que formam as camadas de neblina que envolvem Titã.
Para o futuro, Kaiser vai combinar os resultados de suas pesquisas com as observações com base na Terra da atmosfera de Titã. Alan Tokunaga, astrônomo da Universidade do Hawaii, está realizando atualmente essas observações através do telescópio infravermelho situado no topo do vulcão inativo Mauna Kea, no Hawaii.
Os co-autores do artigo são: Xibin Gu e Seol Kim, Universidade do Hawaii; Alexander Mebel, Florida International University; Danie Liang, Academia Sinica; e Yuk L. Yung, Caltech.
O estudo é financiado pela Divisão de Química e pelo Escritório Internacional de Ciências e Engenharia da NSF (Gu, Kim, Kaiser, Mebel), e pelo Conselho Nacional de Ciências de Taiwan (Liang).
Previsões para a vindoura Temporada de Furacões
01 de junho de 2009
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A Temporada de Furacões no hemisfério Norte está começando. Para efeitos de referência, o período começa em 1 de junho e vai até 30 de novembro para o Atlântico – no Pacífico, costuma ser entre 15 de maio e 30 de novembro. E o que se pode esperar para esta nova temporada? Quais são os indícios que se pode colher a partir da rede de satélites da NASA, e o que esses dados sugerem?
As previsões são feitas pelo Centro Nacional de Furacões (National Hurricane Center) da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (National Oceanic and Atmospheric Administration = NOAA) que acompanha todos os tipos de ciclones tropicais, isto é, furacões, tufões, tempestades tropicais e depressões tropicais nas costas do Atlântico e Pacífico. A NASA coleta os dados de satélites e seus cientistas realizam pesquisas sobre os ciclones tropicais.
A esquadra de satélites da NASA que fornecem dados para essas pesquisas e previsões compreende: o satélite da missão Tropical Rainfall Measuring Mission (Missão de Medição de Precipitação Tropical), Aqua, QuikScat, CloudSat, o Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES), JASON-1, OSTM/ Jason-2, Landsat e Terra. Exceto o GOES que é gerenciado pela NOAA, todas as missões são controladas ou pelo Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, em Greenbelt, Maryland, ou pelo Laboratório
de Propulsão a Jato da NASA, em Pasadena, Califórnia. O Escritório do Projeto GOES da NASA, no centro Goddard, gera as imagens e animações do GOES.
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Usando todos esses satélites e seus instrumentos, os cientistas da NASA recolhem dados sobre vários fatores que dizem se um ciclone tropical irá ganhar ou perder força. Esses dados compreendem: ventos das tempestades e os de superfície; altitudes e temperaturas da superfície do mar; intensidade e área das chuvas; atividade elétrica das tempestades; água e vapor d’água nas nuvens; altitude das nuvens, extensão da cobertura das nuvens e temperatura, umidade e pressão das mesmas; desenvolvimento das nuvens; e o tamanho da tempestade.
Os dados da NASA indicam, atualmente, que as temperaturas da superfície do mar no Atlântico Tropical estão abaixo do normal. Essas temperaturas oceânicas mais frias podem “tirar o alimento” dos furacões nascentes, deixando-os “raquíticos”, uma vez que sua principal fonte de energia são as águas com temperaturas mais altas do que 27°C. Isso sugere que talvez nesta temporada haja menos furacões.
Embora as águas do Atlântico estejam mais frias do que o normal, a primeira depressão tropical desta estação no Atlântico se formou em 27 de maio, em torno do meio-dia (horário de Brasília), nas águas mais quentes da Corrente do Golfo, cerca de 310 milhas ao Sul de Providence, Rhode Island, e daí se moveu para longe do continente e para águas mais frias, o que levou a sua dissipação.
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Enquanto isso, no Pacífico Leste, as condições ditadas por La Niña nos últimos anos estão desaparecendo. Isso também é uma boa notícia, com respeito a temporada de furacões vindoura, já que La Niña tende a empurrar a Corrente de Jato mais para o Norte, o que diminui a força dos ventos nos trópicos que dissipam os furacões. A Corrente de Jato é uma faixa de ar em rápido movimento na troposfera superior que guia zonas de baixa pressão (tempestades) e frentes.
No entanto, ainda é muito cedo para previsões sobre a atividade de furacões, uma vez que muita coisa pode se modificar durante o verão (no Hemisfério Norte). Será que El Niño vai aparecer no Pacífico, ou será que La Niña vai reaparecer de surpresa? O Atlântico vai esquentar durante o verão? E ainda existem algumas “incógnitas”. Desde 1995, o Atlântico entrou em uma fase multi-decenal que favorece o aumento da atividade dos furacões – o que vicia os dados em favor de mais furacões.
No Pacífico, o padrão de “ferradura” quente e “cunha” fria da Oscilação Decenal do Pacífico (Pacific Decadal Oscillation = PDO) ainda é forte na temperatura da superfície do mar e nas imagens da altitude do nível do mar. Essa PDO é uma flutuação de longo prazo na temperatura do Oceano Pacífico que cresce e desaparece a cada 10 a 20 anos.
Os dados mais recentes colhidos pela NASA sobre a temperatura e a altitude da superfície do mar, ilustram claramente a permanência desse padrão que se estende por toda a bacia. “Embora esse padrão da PDO mostre uma tendência a tornar mais remota a formação do El Niño, as águas quentes no Pacífico Ocidental favorecem uma temporada de tufões (o equivalente aos furacões do Pacífico Oriental e do Atlântico) e inibem a dispersão ds furacões sobre o Atlântico e o Caribe”, observa o Dr. William Patzert do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL).
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No decorrer do outono as condições atuais podem se modificar. Uma maior vigilância e uma preparação antecipada ainda são as melhores maneiras de se preparar para uma Temporada de Furacões. “Ao longo de costas sujeitas a furacões, esteja pronto; você pode ser nocauteado, não importa qual é a opinião dos experts hoje”, acautela Patzert.
Sempre e seja onde for que um ciclone tropical se formar, os dados dos satélites da NASA fornecerão os dados que auxiliarão os meteorologistas a formarem uma idéia mais clara de como ele vai se comportar.
Matéria original de: Bill Patzert e Rob Gutro
Jet Propulsion Laboratory e Goddard Space Flight Center
Agência Espacial Européia estende a missão Envisat
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| O Envisat (concepção artísitca) |
5 de junho de 2009
Os Estados Membros da ESA votaram unanimemente pela extensão da missão Envisat até 2013. O Envisat – o maior satélite do mundo e o mais sofisticado já construído – vem proporcionando aos cientistas e utilizadores operacionais dados inestimáveis para monitoramento e previsões globais desde seu lançamento em 2002.
“A decisão de estender as operações da missão Envisat, tomada durante o último encontro da Direção do Programa de Observação da Terra da ESA, é um reconhecimento do sucesso da missão, em termos do grande número de usuários científicos e operacionais atendidos, e do bom estado técnico do satélite após sete anos de funcionamento”, declarou o Gerente da Missão Envisat, Henri Laur.
O Envisat – sigla para ENVIronmental SATellite (Satélite Ambiental) – tem uma singular combinação de 10 instrumentos diferentes que coletam dados acerca da atmosfera, das terras, dos mares e das superfícies geladas da Terra – fornecendo aos cientistas o quadro mais detalhado, até hoje, do estado do planeta.
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| Mapa da cobertura global do Envisat |
Os dados do Envisat jamais tiveram tanta procura como hoje em dia e muitos dos serviços estabelecidos dependem da obtenção dos dados em tempo quase-real (near-real time = NRT). Os dados estão sendo cada vez mais empregados em aplicações de rotina, tais como o monitoramento das calotas de gelo sobre os mares, vazamentos de petróleo e repressão à pesca ilegal, que precisam do acesso mais rápido possível aos dados, de forma a permitir a rápida tomada de decisões.
Os dados em NRT do Envisat possibilitam fornecer diariamente temperaturas da superfície do mar, mapas de incêndios por todo o mundo, previsões de níveis de radiação UV e de ozônio, tudo acessível através da página Today’s Earth check-up no website da ESA.
Outro motivo para a extensão da missão foi a necessidade dos cientistas de poderem acessar dados que cubram longos períodos de tempo, a fim de identificar e analisar tendências e mudanças climáticas de longo prazo (tais como as concentrações de gases de efeito-estufa, temperaturas da superfície do mar, níveis dos mares e extensão das calotas de gelo sobre os mares).
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| Interferograma do Envisat do terremoto em L’Aquila |
O Envisat obtém isso mantendo a continuidade do fluxo de dados que começou, no início dos anos 1990, com os satélites anteriores da ESA, ERS-1 e ERS-2. Com a prorrogação, o Envisat vai cobrir a lacuna nos dados que existiria até o lançamento dos satélites da série Sentinel que farão parte da iniciativa Global
Monitoring for Environment and Security (GMES) (Monitoramento Global para Ambiente e Segurança).
O Sentinel-1 vai assegurar a continuidade do imageamento por radar. O Sentinel-3 vai dar continuidade às funções de altímetro por radar e sensores ópticos do Envisat. E a missão precussora do Sentinel-5 vai dar continuidade aos sensores atmosféricos do Envisat.
A missão Envisat gera uma grande quantidade diária de dados, através da rede de estações de aquisição e centros de processamento, que se estende por toda a Europa. O acesso aos dados do Envisat tem recebido contínuos upgrades desde seu lançamento, disponibilizando uma crescente quantidade de dados online inteiramente de graça.
Monitoramento de plataformas “offshore” – tecnologia vinda do espaço
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Usando tecnologia espacial para monitorar campos de petróleo e gás “offshore”
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| Controle por satélite para o monitoramento de instalações de prospecção de petróleo e gás “offshore”
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2 de junho de 2009
Com o auxílio da tecnologia da ESA empregada no monitoramento e controle de satélites, uma nova companhia no Centro de Incubação de Negócios da ESA desenvolveu um sistema para o monitoramento remoto de instalações de prospecção de petróleo e gás “offshore”.
“Nosso sistema batizado de Remote Intuitive Visual Operations system (RIVOPS) (Sistema de Operações Remoto Visual Intuitivo) é baseado em anos de experiência da ESA no monitoramento de satélites e na administração de situações de emergência. É um sistema de alarme e monitoramento que se sobrepõe aos sistemas de controle convencionais comercializados e usados pelas companhias de exploração “offshore” de pertróleo e gás”, explica Alexandre Van Damme da companhia franco-holandesa EATOPS.
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| Plataforma de pretróleo “offshore”
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Em uma instalação “offshore”, milhares de parâmetros têm que ser monitorados continuamente. Combinando os parâmetros monitorados em conglomerados e aplicando uma série de algorítimos de filtragem, a EATOPS fornece uma visão geral limpa, gráfica e intuitiva de todas as situações de emergência que podem ocorrer em uma plataforma de petróleo ou outra estrutura “offshore” similar.
O sistema RIVOPS da EATOPS acrescenta funcionalidade aos sistemas de monitoramento já em uso para a supervisão das instalações e auxiliar os operadores das instalações de petróleo e gás a detectar e identificar os problemas de modo mais rápido e eficiente.
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| Controle de satélites
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A tecnologia espacial aumenta a segurança
Na ESA, o conceito de agrupar parâmetros em conglomerados principais para monitoramento foi desenvolvido e refinado ao longo dos anos para o controle de satélites. O modo de organizar o monitoramento dos parâmetros dos satélites e o emprego de técnicas de visualização intuitiva se provou ser uma metodologia segura que permite uma tomada de decisões mais rápida.
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| Envisat
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Isso tornou possível operar e monitorar continuamente uma grande gama de parâmetros com um número relativamente pequeno de operadores. Para o Envisat, o maior satélite europeu, os operadores têm que monitorar continuamente mais de 20 000 parâmetros, o que é um número comparável ao de uma grande instalação “offshore” de petróleo e gás.
“Dentro de segundos, o operador consegue identificar de onde estão se originando os alarmes e, o que é mais importante, como eles se relacionam entre si. O RIVOPS pode supervisionar constantemente grandes instalações, tais como os campos de pretróleo e gás, e proporcionar aos operadores uma clara compreensão do cenário de uma emergência em tempo real, o que aumenta a segurança geral das instalações”, explica Van Damme.
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| Operação do sistema RIVOPS
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Van
Damme é um dos inventores do RIVOPS. Este sistema foi desenvolvido a partir do emprego de tecnologia comprovada da ESA com controles ergonômicos para o controle de seus satélites que consiste de um console que fornece uma visão geral inteligente das situações de alarme. Ele foi desenvolvido no Centro de Incubação de Negócios da ESA no European Space Research and Technology Centre (ESTEC) (Centro Europeu de Pesquisa e Tecnologia Espaciais) em Noordwijk, Holanda, com o apoio dos controladores de voo da ESA, assim como da perícia dos centros de controle de petróleo e gás “offshore” do Mar do Norte localizados em Den Haag
e Den Helder na Holanda, e em Stavanger na Noruega.
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| O RIVOPS apresenta o status em displays em três dimensões.
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Um novo display tridimensional para uma melhor supervisão
Outro aspecto inovador do sistema RIVOPS, em comparação com muitos sistemas convencionais de monitoramento industrial, é que ele usa representações em três dimensões para exibir o estado de todos os parâmetros. Isso foi desenvolvido para o controle de satélites a fim de melhorar a visibilidade. Transferido para o RIVOPS, ele foi melhorado com toda uma nova gama de recursos especificamente projetados para instalações “offshore” de petróleo e gás.
O sistema RIVOPS está, atualmente, passando por avaliações or parte de várias instalações no Mar do Norte em águas holandeseas e norueguesas. Van Damme antevê que o sistema RIVOPS poderia dar uma segurança extra para as futuras prospecções planejadas para o Mar Ártico, onde o frágil ecossistema polar, combinado com condições climáticas extremamente rudes, exige um monitoramento extra-cuidadoso, como, por exemplo, o vasto campo de gás de Shtokman no Mar de Barents, que se estima ser um dos maiores campos de gás do mundo.
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| Plataforma de exploracão de petróleo “offshore”
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“Localizado a
600 km ao Norte da Peninsula de Kola, os icebergs, ondas de 27 metros e temperaturas de até -50°C, fazem exigências extremas sobre as tecnologias e sistemas necessários a uma extração e transporte seguros desse gás até os litorais da Europa, Rússia e América do Norte”, diz Van Damme.
“Para tais instalações, nosso sistema RIVOPS poderia prover uma segurança extra”.
Fruto do Centro de Incubação de Negócios da ESA
“Este é um excelente exemplo de como a tecnologia espacial pode trazer benefícios para a sociedade”, explica Bruno Naulais, Gerente de Incubação de Negócios da ESA.
“A EATOPS baseou seu sistema em tecnologia bem comprovada que usamos na ESA para
monitorar todos os nossos satélites. Ficando localizada no Centro de Incubação de Negócios da ESA no ESTEC, a EATOPS conseguiu acelerar a aplicação da tecnologia para os negócios de “offshore”. Nossos especialisras em monitoramento de satélites auxiliaram a EATOPS a transferir a comprovada funcionalidade de nossas aplicações para seu novo sistema”.
Escritório do Programa de Tranferência de Tecnologia da ESA (Technology Transfer Programme Office = TTPO)
A principal missão do ESA-TTPO é facilitar o uso de tecnologia espacial e sistemas espaciais para aplicações não espaciais, e demonstrar de forma cabal os benefícios do programa espacial europeu para os cidadãos europeus. O TTPO é responsável pela estratégia geral de transferência de tecnologias espaciais, inclusive a incubação de núcleos de companhias e seu financiamento.
A navegação na Europa vista do espaço
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| Mapa de emissões de NO2 sobreposto ao mapa das rotas de navegação |
Mapas da ESA revelam as rotas de navegação européias como nunca feito antes
22 de maio de 2009
Uma visão sinóptica das rotas de navegação européias pode ser vista agora pela primeira vez graças a um novo mapa criado a partir de sete anos de dados de radar coletados pelo satélite Envisat da ESA (Agência Espacial Européia).
Os satélites de observação da Terra têm prestado serviços de detecção de navios por muitos anos, mas esta é a primeira vez que essa quantidade de dados, coletados por um período assim extenso, foi processada para produzir uma visão geral dos padrões das rotas dos navios
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O Dr Vincent Kerbaol e Guillaume Hajduch da CLS (Collecte Localisation Satellite, uma subsidiária do Centre national d’études spatiales, CNES, da França) criaram o mapa com base em um novo algoritmo de detecção de navios, desenvolvido por eles. Usando esse algoritmo, eles processaram dados produzidos em tempo quase real pelo Advanced Synthetic Aperture Radar (ASAR) do Envisat de 2002 a 2009.
Hajduch calibrou os dados recuperados do arquivo da ESA e então, como os navios aparecem como pontos brilhantes nas imagens de radar, identificou os pontos mais brilhantes nas áreas marítimas.
Embora os navios apresentem uma eficiência energética maior do que outras formas de transporte comercial, muitos motores marítimos funcionam com combustíveis extremamente sujos que causam grandes emissões de poluidores da atmosfera, tais como o dióxido de enxofre (SO2) e o dióxido de nitrogênio (NO2).
As emissões de SO2 e NO2 vindas de navios são responsáveis por chuvas ácidas que são danosas para o meio ambiente, e partículas finas de matéria que são danosas para as pessoas. Assim como é para detectar as emissões industriais e de outros meios de transporte comerciais, as emissões de NO2 de navios podem ser medidas a partir do espaço ao longo das prinicipais rotas de navegação. Para ilustrar esse fato, na animação acima foram sobrepostos um mapa de emissão de NO2 e um mapa das rotas de navegação. As rotas correspondem claramente ao padrão de NO2 detectado.
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Rotas de navegação ao largo de Portugal
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O monitoramento dos navios na superfície do mar é muito importante para a observação do transporte marítimo e pode auxiliar as autoridades marítimas a verificarem que as rotas prescritas vem sendo obedecidas.
Por exemplo, o Comitê de Segurança Marítima modificou os esquemas de separação de tráfego ao largo da costa de Portugal em 2005 para adicionar duas novas rotas e afastar as rotas da costa. As imagens do ASAR à direita, obtidas antes e depois de serem implantados os novos esquemas, mostram que foram implementados com sucesso.
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| Distribuição dos navios pelos portos da Europa |
Além de por em evidência as rotas de navegação, as vistas de satélite também detectam quais portos estão recebendo navios, como mostra a imagem do ASAR do Mar do Norte à esquerda. Os portos de Calais na França, Antuérpia na Bélgica, Bremen e Hamburgo na Alemanha e o Europoort na Holanda (um dos portos mais movimentados do mundo), todos aparecem apinhados de navios nesta imagem (denotados pelos pontos azuis mais densos).
