Aquarius: Uma missão para mapear a salinidade dos oceanos

O satélite Aquarius mapeia a salinidade dos oceanos — Comparação da **Salinidade da Superfície do Mar** (SSS). Dois mapas mundiais da salinidade da superfície do mar, medidos em gramas por quilograma (g/kg), ilustram as variações temporais entre 2011 e junho de 2015. A legenda de cores comum indica que as zonas vermelhas e laranja representam as salinidades mais altas (até 38 g/kg), enquanto as zonas azul escuro e violeta representam as salinidades mais baixas (até 33 g/kg). As terras emersas são mostradas em preto, e as zonas com dados faltantes são indicadas por um quadrado branco na legenda. Estas imagens permitem visualizar as estruturas permanentes de salinidade, como o Atlântico geralmente mais salino que o Pacífico, bem como as mudanças sazonais e interanuais, como a evolução das plumas de grandes rios e os efeitos de fenômenos climáticos.
Fonte da imagem: NASA/CONAE (nova janela).

Resumo científico

O artigo da Astronoo apresenta a missão Aquarius, um observatório espacial dedicado à medição da salinidade da superfície dos oceanos. Lançado em 2011, permitiu obter mapas globais com uma precisão inédita de 0,2 PSU (Practical Salinity Unit, ou seja, 0,2 gramas de sal por quilograma de água do mar) graças a um radiômetro passivo que opera na banda L (frequência de aproximadamente 1,4 GHz), cuja sensibilidade às variações de emissividade da superfície marinha permite deduzir o teor de sal. Este radiômetro foi associado a um espalhômetro ativo para corrigir os efeitos de rugosidade devidos ao vento e às ondas. Os dados revelaram a variabilidade sazonal e interanual da salinidade, influenciada pelos ciclos hidrológicos, pelo degelo e pelos grandes rios. Apesar de uma avaria em 2015, o Aquarius validou os modelos de circulação oceânica e estabeleceu as bases da hidro-climatologia espacial, servindo de referência para missões posteriores como SMOS e SMAP.

O que é a missão Aquarius e por que é essencial para a ciência climática ?

Este artigo é dedicado à missão Aquarius, um satélite desenvolvido pela NASA e pela agência espacial argentina CONAE. Mas por que esta missão é essencial para a ciência climática? A resposta reside na sua capacidade única de medir a salinidade da superfície dos oceanos a partir do espaço. Este parâmetro, durante muito tempo inacessível em grande escala, é um marcador chave do ciclo da água, das trocas atmosfera-oceano e da circulação termohalina. Antes do Aquarius, os dados provinham de bóias, navios ou modelos, com uma cobertura espacial e temporal limitada. Graças ao seu radiômetro em banda L, o Aquarius pôde sondar a emissividade da água, diretamente relacionada com o seu teor de sal, enquanto corrigia os efeitos perturbadores do vento e da temperatura da superfície. Durante quatro anos, forneceu mapas mensais de salinidade, revelando estruturas finas como as plumas de água doce do Amazonas ou as variações sazonais da Corrente do Golfo. A sua precisão de 0,2 PSU permitiu validar e refinar os modelos climáticos. Embora a missão tenha terminado prematuramente em 2015, o seu legado é imenso: abriu o caminho para uma nova disciplina, a hidro-climatologia espacial, e os seus dados continuam a ser uma referência para os satélites atuais como SMOS e SMAP, contribuindo assim para uma melhor compreensão da máquina climática terrestre.

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Por que medir a salinidade dos oceanos ?

Um indicador chave do ciclo da água

A salinidade da superfície dos oceanos desempenha um papel crucial na dinâmica oceânica mundial. Influencia a densidade da água, condiciona a circulação termohalina e interage com o ciclo da água e as trocas térmicas atmosfera-oceano. Uma variação da salinidade pode revelar processos climáticos à grande escala, como o El Niño ou as derivações sazonais da Corrente do Golfo. No entanto, até 2011, as medições eram essencialmente pontuais ou derivadas de modelizações. O lançamento do satélite Aquarius, concebido pela NASA e pela CONAE argentina, revolucionou este campo ao permitir uma observação espacial direta e regular da salinidade à escala global.

Uma tecnologia de radiometria por micro-ondas de alta precisão

O radiômetro em banda L e o espalhômetro

O Aquarius estava equipado com um radiômetro passivo que operava a 1,413 GHz (banda L), sensível às pequenas variações de emissividade das águas superficiais induzidas pelo seu teor de sal. Para corrigir as perturbações atmosféricas e os efeitos de superfície (vento, temperatura, rugosidade), o satélite também transportava um radar ativo em banda L (espalhômetro). A órbita quase polar de 657 km permitia uma cobertura global em 7 dias com uma resolução espacial de aproximadamente 150 km. As medições de salinidade assim obtidas tinham uma precisão de aproximadamente 0,2 PSU (Practical Salinity Unit), suficiente para detetar anomalias regionais significativas.

Resultados científicos e fim da missão

Um contributo importante para a compreensão do oceano

Durante os seus 4 anos de atividade (de junho de 2011 a junho de 2015), o Aquarius forneceu mapas globais mensais da salinidade da superfície que permitiram:

Validar os modelos de circulação oceânica e de evaporação-precipitação.
Acompanhar as plumas de água doce provenientes do degelo ou de grandes rios (Amazonas, Congo).
Estudar a variabilidade sazonal e interanual da salinidade, em relação com os ciclos ENSO.

Em junho de 2015, uma avaria elétrica pôs fim à missão. No entanto, os dados recolhidos continuam a ser uma referência, especialmente para o acoplamento oceano-atmosfera e a calibração de satélites sucessores como o SMOS (ESA) e o SMAP (NASA).

Um legado para a oceanografia espacial

A hidro-climatologia espacial, uma nova disciplina

O Aquarius demonstrou que a salinidade podia ser medida com fiabilidade a partir do espaço. O seu sucesso abriu o caminho para uma nova disciplina: a hidro-climatologia espacial. Os dados do Aquarius, de livre acesso, continuam a alimentar os estudos sobre os balanços hidrológicos globais, a acidificação dos oceanos e a variabilidade climática. Combinando temperatura, salinidade e altimetria (por exemplo com o Jason-3), os investigadores dispõem agora de ferramentas coerentes para compreender os fluxos energéticos no oceano mundial.

Salinidade, humidade, altimetria: os satélites complementares do Aquarius

Principais satélites dedicados à salinidade e à oceanografia
Satélite	Agência(s)	Período	Parâmetro principal	Tecnologia utilizada	Resolução / Precisão
Aquarius	NASA / CONAE	2011–2015	Salinidade de superfície	Radiômetro banda L + espalhômetro	150 km / ±0.2 PSU
SMOS	ESA / CNES	2009–presente	Salinidade & humidade do solo	Interferometria micro-ondas banda L	50 km / ±0.2 PSU
SMAP	NASA	2015–presente	Humidade do solo + salinidade	Radiômetro passivo + radar (avariado)	~60 km / ±0.2 PSU
Jason-3	CNES / NASA / EUMETSAT / NOAA	2016–presente	Altura do mar (altimetria)	Altímetro radar Ku/C	~10 cm de precisão altimétrica

Referências

FAQ: Tudo o que precisa de saber sobre a missão Aquarius

O que é a missão Aquarius?

O Aquarius é um satélite de observação da Terra, desenvolvido pela NASA e pela CONAE (a agência espacial argentina), dedicado a medir a salinidade da superfície dos oceanos. Lançado em junho de 2011, funcionou até junho de 2015. Foi o primeiro satélite especificamente concebido para mapear a salinidade dos oceanos à escala mundial, com uma precisão de 0,2 PSU (Practical Salinity Unit, ou seja, 0,2 gramas de sal por quilograma de água do mar).

Por que é que a salinidade dos oceanos é um parâmetro importante para o clima?

A salinidade é um traçador essencial do ciclo hidrológico mundial. Reflete as trocas de água doce entre o oceano e a atmosfera (evaporação e precipitação), bem como as entradas de água doce continental (degelo, escoamento de rios). Ao influenciar diretamente a densidade da água do mar, a salinidade é um motor fundamental da circulação termohalina — a grande "passadeira rolante" oceânica que distribui o calor por todo o planeta e regula o clima. Uma variação da salinidade pode assim revelar perturbações climáticas à grande escala, como os episódios de El Niño ou as modificações da Corrente do Golfo.

Como é que o Aquarius media a salinidade a partir do espaço?

O Aquarius utilizava um radiômetro passivo que operava na banda L (frequência de aproximadamente 1,4 GHz), uma gama de frequências particularmente sensível às variações da emissividade da superfície da água. Esta emissividade diminui quando a concentração de sal aumenta. Para obter medições fiáveis, o Aquarius tinha de corrigir as perturbações atmosféricas (vapor de água, nuvens) e os efeitos de rugosidade da superfície (vento, ondas). Foi por isso que também transportava um espalhômetro ativo (radar em banda L) que media a rugosidade da superfície e permitia eliminar a sua influência nos dados do radiômetro. Esta combinação única de radiômetro e espalhômetro permitiu uma precisão inédita.

Qual foi a duração de vida do Aquarius e por que terminou?

A missão Aquarius durou quatro anos, de junho de 2011 a junho de 2015. O satélite forneceu dados de forma contínua durante este período, permitindo estabelecer mapas mensais da salinidade da superfície dos oceanos. Em junho de 2015, uma avaria elétrica importante afetou o sistema de alimentação do satélite, impossibilitando a continuação das operações científicas. Embora a missão tenha sido encurtada — estava inicialmente prevista para durar pelo menos três anos com uma possível extensão — a quantidade e a qualidade dos dados recolhidos superaram largamente os objetivos científicos.

Quais são os principais resultados científicos do Aquarius?

O Aquarius forneceu resultados importantes que transformaram a nossa compreensão do oceano. Permitiu validar e refinar os modelos de circulação oceânica e de evaporação-precipitação. Os dados revelaram estruturas finas de salinidade até então inacessíveis, como as plumas de água doce de grandes rios (Amazonas, Congo, Ganges) ou do degelo do Ártico. O Aquarius também evidenciou a variabilidade sazonal e interanual da salinidade, em relação com os ciclos ENSO (El Niño / La Niña) e os deslocamentos das correntes oceânicas. Estas observações permitiram compreender melhor as interações oceano-atmosfera e o seu papel na regulação do clima.

Qual é o legado da missão Aquarius para a ciência?

O Aquarius demonstrou de forma irrefutável que a salinidade dos oceanos podia ser medida com fiabilidade e regularidade a partir do espaço. O seu sucesso abriu o caminho para uma nova disciplina científica, a hidro-climatologia espacial. Os dados do Aquarius, de livre acesso, continuam a alimentar estudos sobre os balanços hidrológicos globais, a acidificação dos oceanos e a variabilidade climática. A missão também serviu como referência para a calibração de satélites sucessores como o SMOS (ESA) e o SMAP (NASA). Combinando os dados de salinidade (Aquarius, SMOS, SMAP) com os de temperatura e altimetria (Jason-3, Sentinel-6), os investigadores dispõem agora de um sistema coerente para monitorizar em tempo real os fluxos energéticos e hidrológicos do oceano mundial.

Qual é a diferença entre Aquarius, SMOS e SMAP?

Estes três satélites medem a salinidade mas com tecnologias e objetivos ligeiramente diferentes. O Aquarius (NASA/CONAE) combinava um radiômetro e um espalhômetro em banda L, oferecendo uma precisão de 0,2 PSU com uma resolução espacial de 150 km. O SMOS (ESA/CNES), lançado em 2009 e ainda ativo, utiliza um radiômetro interferométrico em banda L, com uma melhor resolução espacial (~50 km) mas uma precisão comparável. Também mede a humidade do solo. O SMAP (NASA), lançado em 2015, está principalmente dedicado à humidade do solo, mas inclui uma capacidade de medição da salinidade oceânica com um radiômetro em banda L. Embora o seu radar tenha avariado pouco após o lançamento, continua a fornecer dados de salinidade úteis, com uma resolução de aproximadamente 60 km. Estas três missões são complementares e os seus dados são frequentemente utilizados em conjunto.

Onde posso aceder aos dados do Aquarius?

Os dados do Aquarius são de livre acesso ao público. Estão alojados em vários centros de dados, incluindo o PO.DAAC (nova janela) (Physical Oceanography Distributed Active Archive Center) da NASA/JPL, bem como o AVISO (nova janela) em França. Os dados estão disponíveis em diferentes formatos e níveis de processamento (níveis 2 e 3), que vão desde as medições brutas até aos mapas globais mensais. Também são oferecidas ferramentas de visualização e download para facilitar a sua utilização pela comunidade científica e pelo público em geral.