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Rede Vertical Brasileira Contribuições da Altimetria por Satélites ao
VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas Sessão Especial IBGE – Rede Vertical Brasileira Contribuições da Altimetria por Satélites ao Estabelecimento de um Sistema Global de Altitudes Regiane Dalazoana Sílvio Rogério Correia de Freitas UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ [email protected] [email protected] VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES Os oceanos ocupam mais de 70% da superfície da Terra e apresentam-se como elementos fundamentais para a compreensão do comportamento do planeta. Fonte: www.gebco.net VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES O acesso aos oceanos, antes da era espacial, era realizado através de: - medições esparsas (bóias, navios, marégrafos) - irregulares - limitado às regiões acessíveis geográfica e politicamente - execução demorada A Altimetria Satelital revolucionou os estudos relacionados ao oceano, hoje em dia também com aplicações sobre a superfície, lagos e gelo VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES Os satélites altímetros propiciam dados do nível do mar com ampla amostragem espacial e temporal. Trilhas T/P Crédito: W. Bosch VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES Os satélites altímetros propiciam dados do nível do mar com ampla amostragem espacial e temporal. Trilhas T/P Trilhas T/P GFO ERS Crédito: W. Bosch VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES Os satélites altímetros propiciam dados do nível do mar com ampla amostragem espacial e temporal. ERS1 e Geosat T/P GFO ERS Crédito: W. Bosch VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES O crescente interesse na Altimetria Satelital deve-se: - Cobertura global do mar - Amostragem frequente - Viável em regiões de difícil acesso - Evolução na determinação das órbitas - Melhorias nas medidas dos altímetros - Política de fácil acesso aos dados CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas Princípio da medida: Medem: intensidade, forma e tempo de percurso do sinal Órbita do sa télite RS hS Níve l Insta n tâ n e o d o Ma r hNIM Elip só intensidade Pulso enviado tempo intensidade Pulso recebido tempo Crédito: E. Schrama id e VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES Altimetria Satelital - Vantagem: - Dados num referencial geocêntrico - A série temporal, apesar de relativamente curta, é contínua e homogênea - Resolução espacial e temporal VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES Altimetria Satelital - Problema: - Perda de resolução próximo à costa FONTE: G. Acuña; W. Bosch, 2002 VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES Altimetria Satelital - Problema: - Extrapolação dos dados até a costa → MSL → Geóide → Modelo hidrodinâmico - Reprocessamento dos dados brutos (re-tracking) VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES A superfície dos oceanos difere de uma superfície equipotencial global em ± 2m (TNMM). Como a TNMM está associada com fenômenos dinâmicos, tais como: correntes oceânicas, salinidade, temperatura, entre outros; uma série de ciências tem na Altimetria Satelital valiosa fonte de informações para suas pesquisas. Na Geodésia o relacionamento da superfície do mar com o geóide consiste numa grande fonte de informações para o estabelecimento de um Sistema de Altitudes Global, por exemplo. 1 2 VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES BRASIL COLÔMBIA ? Buenaventura (Datum 2) P Imbituba (Datum 1) H2P H1P NMM (1951-1968) W2 NMM (1949-1957) W1 TNMM2 TNMM1 Geóide Global W0 Elipsóide Problemas associados VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES http://iag.ign.fr/abstract/pdf/Ihde_REFAG2010.pdf VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES Fonte: Sánchez (2009) www.iag2009.com.ar CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas Topografia Dinâmica SSH (Sea Surface Height) compreende dois efeitos principais: - Geóide - Circulação oceânica, etc → topografia dinâmica ↓ (SSH – geóide) Fonte: www.space.dtu.dk VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES Topografia do Nível Médio do Mar – TNMM - tanto hNMM quanto N devem possuir resoluções similares - as ondulações geoidais, provenientes do modelo global, devem ser dadas num sistema de marés consistente com o usado no cálculo de hNMM - o sistema de referência no qual baseia-se o modelo do geopotencial geralmente não é idêntico ao utilizado pela Altimetria por Satélites. Com isso é necessária a transformação para um sistema de referência comum VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES Conhecimento acerca da Superfície do Mar - estimativa da altura do nível médio do mar (hNMM) a partir dos dados da Altimetria por Satélites gera modelos de superfície para o NMM, como o modelo CLS01 - este modelo é uma combinação do NMM com o EGM96 nos continentes - o NMM foi calculado com base nos dados das missões ERS-1/2, GEOSAT e T/P. O modelo abrange as latitudes 80ºS a 82ºN com uma resolução espacial de 2’ - nos continentes foi utilizado o modelo EGM96, sendo que a conexão entre os dois modelos foi feita de forma a ter-se um gradiente suavizado nas regiões costeiras VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES Conhecimento acerca da Superfície do Mar Na geração de modelos globais da superfície média do mar a partir de dados da Altimetria por Satélites, podem ser utilizados dados: - de um determinado número de ciclos de uma missão - de todo o período de uma missão, - ou a partir da combinação de dados de diferentes missões A combinação destes dados permite aumentar a resolução temporal e espacial com a qual a superfície do mar é mapeada. CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas NÍVEL MÉDIO DO MAR Alturas relativamente ao elipsóide de referência CLS01 Hernandez & Schaeffer 2001 VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES Conhecimento acerca do Geóide: - erros na estimativa da TNMM são provenientes, na sua maioria, dos erros do modelo geoidal, assim a estimativa está limitada pelos erros no conhecimento do campo da gravidade - possibilidades de melhoria no desenvolvimento de modelos globais do geopotencial com os resultados das missões espaciais (CHAMP, GRACE e GOCE) - a vantagem em utilizar os resultados destas missões é o fato destes independerem dos referenciais verticais clássicos VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES As informações vindas da Altimetria Satelital possibilitaram o incremento significativo da base de dados para: - Determinação do campo de gravidade da Terra e suas variações temporais, - Geração de modelos globais de marés oceânicas - Geração de modelos hidrodinâmicos - Variações do nível médio do mar - Superfície do fundo oceânico - entre outros VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES Modelagem do campo de gravidade da Terra Fonte: www.space.dtu.dk VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES Marés oceânicas Fonte: www.space.dtu.dk VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES Variação do NMM por Altimetria por Satélites Determinações da média global (cm) Tendência média global (mm/ano) FONTE: Bosch, 2002 A análise da média global do NM indica uma tendência de elevação do nível do mar de ~2mm/ano. CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas Topografia do Nível Médio do Mar Superfície média do mar menos geóide do GRACE Estimativas para as principais correntes oceânicas Crédito: DGFI VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES CONSIDERAÇÕES FINAIS: A altimetria por satélites, mais que uma técnica promissora para a Geodésia, é hoje uma ferramenta essencial para os métodos geodésicos, quer em escala global quer para aplicações mais específicas; A disponibilidade de dados é uma característica que permite amplo acesso quer para grupos de pesquisa consolidados na área como também para grupos emergentes; A integração da altimetria por satélites com outras missões espaciais, tais como as dedicadas à gravimetria apresenta um potencial elevado para a substituição de métodos convencionais, que por seus custos e demandas apresentam-se inviáveis.
