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Em dezembro de 2022, a Organização Europeia para a Exploração de Satélites Meteorológicos (EUMETSAT) e a Agência Espacial Europeia (ESA) colocaram em órbita um novo satélite para observação da Terra. O Meteosat Third Generation Imager (MTG-I1) promete revolucionar a previsão do tempo, fornecendo imagens de monitoramento mais precisas da atmosfera, terra e oceanos.
Neste post, analisamos quais são os avanços das novas imagens fornecidas pelo satélite Meteosat de Terceira Geração, especialmente para a previsão do tempo no Brasil. As informações foram obtidas junto ao meteorologista Humberto Barbosa, fundador do Laboratório de Análise e Processamento de Imagens de Satélites (Lapis), que difunde os produtos da EUMETSAT no Brasil.
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O novo satélite MTG-I1 já enviou a primeira imagem da Terra, em 18 de março deste ano, às 11:50 UTC. O Tempo Universal Coordenado (UTC), também conhecido como tempo civil, é o fuso horário de referência a partir do qual se calculam todas as outras zonas horárias do mundo. A imagem inédita, gerada pelo sensor Flexible Combined Imager (FCI), mostra grande parte do Brasil coberto por nuvens.
A animação acima é composta por imagens do novo satélite MTG-I1, geradas no período de 18 a 19 de maço, no intervalo de 10 minutos.
Humberto Barbosa explica que a geração anterior do novo satélite é o satélite Meteosat de Segunda Geração (MSG), conhecido como Meteosat-11. O meteorologista comparou as imagens do novo satélite MTG-I1 com a imagem gerada na mesma data, pelo sensor SEVIRI, do Meteosat-11, às 11:45 UTC. Segundo ele, é possível identificar nitidamente que a geração anterior fornece imagens com menos informações do que o MTG-I1. Assim, eram imagens menos precisas para analisar a previsão meteorológica.
“Isso acontece porque o sensor SEVIRI, do Meteosat-11, possui menos canais do que o FCI, do novo satélite MTG-I1. O satélite de segunda geração fornece imagens da Europa, Brasil, África e Atlântico, a cada 15 minutos, em comparação com o mais recente satélite meteorológico europeu, com capacidade para fornecer imagens com maior frequência temporal, a cada 10 minutos”, afirma Humberto.
O tom azulado nas áreas de neve e nuvens altas de gelo se deve justamente ao fato de o instrumento SEVIRI dispor de menos canais. Os dados processados pelo SEVIRI são menos capazes de corresponder às cores vistas pelo olho humano. Já o sistema de satélites MTG consiste em três satélites: dois satélites de imageador e um satélite sondador, primeiro satélite de sondagem operacional, em uma órbita geoestacionária.
O Meteosat de terceira geração é o primeiro de uma nova geração de seis satélites, com a promessa de revolucionar a previsão meteorológica operacional. Ele vai fornecer dados críticos para detecção precoce e de curto prazo, de possíveis eventos climáticos extremos, nos próximos 20 anos.
Até o final de 2023, seus instrumentos e a infraestrutura terrestre, necessária para processar imagens, estão em fase de testes, calibração e validação. A expectativa é que, a partir do final deste ano, as imagens produzidas a cada 10 minutos, sejam liberadas operacionalmente, para uso em previsões meteorológicas.
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A comunidade científica ficou surpresa com o potencial das primeiras imagens enviadas pelo novo satélite. É grande a expectativa para utilizá-las de forma operacional. A tecnologia embarcada no satélite MTG-I1 torna possível uma varredura rápida da Terra, trazendo avanços para uma previsão do tempo mais rápida e precisa.
O satélite MTG-I1 é composto por dois sensores, que fornecem imagens da órbita geoestacionária: o Flexible Combined Imager (FCI) e o Lightning imager (LI). Eles possuem resolução espacial sem precedentes e resolução espectral aprimorada com 16 canais espectrais, que variam de 0,4 μm a 13,3 μm. A resolução espacial de 500 metros, com canal visível (VIS0.6), dobra a resolução do canal visível de alta resolução do SEVIRI e revela detalhes ainda menores do topo das nuvens convectivas.
Humberto Barbosa exemplifica que o novo canal visível (VIS2.25) oferece novos recursos para análise da microfísica das nuvens. Já o canal visível (VIS0.9) é um grande benefício para a previsão do tempo a curto-curtíssimo prazo de convecção, fornecendo informações sobre o conteúdo de umidade de baixo nível.
A tabela abaixo detalha a caracterização geral do radiômetro do sensor FCI.
Os 16 canais espectrais do MTG foram agrupados em cinco conjuntos de detectores (VIS, NIR, IR1, IR2, IR3). Cada conjunto de detector é baseado em uma matriz de sensor de imagem, montada em um pacote que incorpora filtros ópticos, uma janela permanente e uma fita flexível, terminada com um conector personalizado de 61 vias. Para garantir uma imagem completa ao longo da vida útil, e ser robusto a qualquer processo de operabilidade de pixel, uma redundância de quatro pixels é implementada em cada sensor.
Os diferentes estágios de convecção, bem como as características que ocorrem durante o desenvolvimento da tempestade, são apresentados a partir dos dados MTG FCI e LI. Os novos canais permitem a composição de imagens RGB e produtos derivados, para diferentes áreas de aplicação. Essa informação é corrigida pelos dados do sensor LI, indicando a atividade do raio nas tempestades. Esses dados fornecem um grande impulso para previsões de curto prazo e modelos numéricos de previsão do tempo.
O sensor FCI possui as dimensões aproximadas de 1,55 × 1,4 × 2 metros, possuindo uma massa de cerca de 470 kg, que permite acomodar o sensor LI. O FCI é capaz de escanear leste/oeste, em velocidade de até 2 graus por segundo e, em seguida, realizar retorno de 180°, em menos de 0,8 segundo. O imageador de dois eixos possui um espelho de abertura de 300 mm, controlado em circuito fechado por sua eletrônica. Fornece uma excelente precisão de apontamento e alta flexibilidade, permitindo varredura rápida da Terra.
Dentre os benefícios do novo satélite europeu, estão os diferentes estágios de convecção, bem como características que ocorrem durante o desenvolvimento da tempestade, apresentados em seus dados.
Eventos de tempo severo (rajadas de vento, granizo, microexplosões e tornados) têm sido associados ao rápido aumento da atividade elétrica, no interior das tempestades, conhecido como “lightning jump”. Essa relação entre a atividade elétrica e tempo severo pode ser explicada a partir da relação entre a dinâmica e microfísica, no processo de eletrificação das nuvens. Os processos de formação de raios nas nuvens são fortemente controlados pela atividade das correntes ascendentes e formação da precipitação.
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O Sistema EUMETCast é um sistema de baixo custo, fácil operação e permite receber, de forma descentralizada, dados de satélite dos principais provedores globais. O Laboratório Lapis é o principal usuário de dados da rede EUMETCast no Brasil. Por isso, disponibiliza diariamente, em seu canal do Youtube, imagens do satélite Meteosat-11, que consistem em produtos dos canais visível, vapor d’água e infravermelho, além de imagens coloridas RGB (realce, composição e diferença entre os canais).
A recepção única dos dados, sem um apoio de visualização, interpretação e cruzamento de informações, é ineficaz, necessitando de um enorme esforço, nem sempre presente, e uma atividade específica dedicada. Por isso, desde 2007, o Laboratório treina usuários do Brasil para processar dados e analisar imagens de satélite obtidas pelo Sistema EUMETCast, a tecnologia descentralizada da EUMETSAT instalada no Laboratório. Para saber mais sobre essa história e como funciona o treinamento online do Laboratório Lapis, assista a este vídeo.
Em 2022, o Lapis registrou a invenção do software MTGproc, uma ferramenta que permite fazer a interface entre o usuário e os dados de satélite. O MTGproc vai permitir visualizar dados recebidos pelo MTG-I1, via sistema EUMETCast. O algoritmo foi originalmente desenvolvido para análise de temperaturas de brilho (Tb) do topo das nuvens, mas devido a sua sofisticação, é utilizada para avaliar outras variáveis, principalmente as que têm uma relação com Tb, como por exemplo, a precipitação.
O Livro "Sistema EUMETCast", de autoria do meteorologista Humberto Barbosa, explica passo a passo como funciona essa estação descentralizada de recepção de dados de satélites.
Os serviços regionais de meteorologia necessitam de dados em tempo real e ferramentas para realizar previsão imediata, avaliar impacto na população dos eventos climáticos extremos ou contínuos de chuva.
A previsão imediata do tempo, tecnicamente chamada de nowcasting, consiste na previsão de fenômenos de tempo, prevendo desde minutos até poucas horas antes do seu início. O MTG fornece observações cruciais para a detecção precoce e previsão de tempestades severas de rápido desenvolvimento, previsão de condições meteorológicas e monitoramento do clima.
As imagens do novo satélite geoestacionário MTG-I são geradas para integrar e sustentar observações da Terra, incluindo: pesquisa e instrumentação operacional; redes de observação com sensores sobre plataformas fixas e móveis; “links” de comunicação entre plataformas que fazem as medidas; laboratórios de modelagem, centros de desenvolvimento e aplicações; competência computacional, desenvolvimento e provisão de instrumentos de decisão; além de sistemas de gestão de dados e produtos de informação.
A melhor maneira de se observar a Terra como um todo, em seus detalhes e para os mais diversos fins, é a partir do espaço. O espaço é um local seguro para se observar a superfície do Planeta, caso se disponha de instrumentos adequados. Dependendo dos sensores que embarcaram, satélites de sensoriamento remoto são apropriados para este fim, como é o caso do novo MTG.
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LETRAS AMBIENTAIS. [Título do artigo]. ISSN 2674-760X. Acessado em: [Data do acesso]. Disponível em: [Link do artigo].
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