Observações críticas de costas afundando – Strong The One

“É como um tapete sobre o deserto”, disse Shirzaei, professor associado de engenharia de sensoriamento remoto por radar e segurança ambiental, sobre uma projeção recente de terra no Arizona. “Você pode ver claramente que a área está afundando maciçamente no solo. E criamos esses mapas para dezenas de grandes cidades nos Estados Unidos e monitoramos outros 50 aeroportos em todo o mundo.”

Usando imagens de satélite publicamente disponíveis, Shirzaei e os 15 estudantes e pesquisadores de pós-doutorado do Laboratório de Observação e Inovação da Terra da Virginia Tech medem milhões de ocorrências de afundamento de terras, conhecidas como subsidência de terras, ao longo de vários anos. Eles então criaram algumas das primeiras representações de alta resolução do aluimento da terra, que quando combinadas com outras observações, como o aumento do nível do mar, fornecem uma projeção mais clara do impacto potencial de inundações e desastres naturais durante os próximos 100 anos.

Mais recentemente, o mapeamento do laboratório serviu de base para as descobertas do aluno de pós-graduação Leonard Ohenhen publicadas na Natureza Comunicações, uma revista científica britânica. Usando dados obtidos por satélite de 2007-21, Ohenhen mapeou toda a Costa Leste para demonstrar como a inclusão de subsidência de terra revela que muitas áreas são mais vulneráveis ​​a inundações e erosão do que se pensava anteriormente.

“Vimos lugares como Nova York e Charleston [South Carolina] estão afundando até dois milímetros por ano”, disse Ohenhen, um dos alunos de pós-graduação do laboratório. “Isso realmente mostra a vulnerabilidade oculta da costa leste do Atlântico ao aumento do nível do mar.”

Os mapas exclusivos de alta resolução elaborados no Earth Observation and Innovation Lab também chamaram a atenção de várias agências governamentais. Isso levou ao investimento de milhões de dólares externos em um esforço para preencher uma lacuna crítica de informações e ajudar as pessoas a planejar melhor nos níveis local, estadual, federal e global.

“Uma das grandes incertezas que temos é como a terra está se movendo para cima ou para baixo ao longo do tempo, então nos voltamos para Manoo”, disse Patrick Barnard, geólogo pesquisador do Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS). “Essa informação é necessária, ninguém mais a está fornecendo, e Manoo entrou nesse nicho com seu conhecimento técnico e está fornecendo algo extremamente valioso.”

O movimento da terra pode ser resultado de processos naturais, como tectônica, ajuste isostático glacial, carregamento de sedimentos e compactação do solo, mas também pode resultar de comportamentos humanos, como extração de água subterrânea e produção de gás e petróleo.

Barnard disse que as taxas de movimento vertical da terra fornecidas ajudaram o USGS a produzir melhores modelos e fornecer melhor orientação a outras agências em termos de gerenciamento e mitigação do risco de inundação. Isso afeta tudo, desde valores imobiliários e planos de construção até rotas de evacuação de furacões e a localização de futuros diques.

O Earth Observation and Innovation Lab desempenhou um papel fundamental nas recentes projeções do USGS sobre perigos futuros na costa atlântica. O projeto consiste em vários conjuntos de dados que mapeiam futuras inundações costeiras e riscos de erosão devido ao aumento do nível do mar e tempestades para a Flórida, Geórgia e Virgínia com uma variedade de cenários plausíveis até 2100.

“Ter essa colaboração nos ajuda a refinar o risco de vidas e dólares que as comunidades enfrentam com o aumento do nível do mar e as tempestades”, disse Barnard. “Este é um conjunto de dados realmente valioso que eles fornecem.”

Colocar essas realidades em foco para a pessoa comum está no centro dos esforços de Shirzaei e do trabalho do laboratório.

“Estamos criando acesso a dados acionáveis ​​que ajudarão as pessoas a se tornarem resilientes quando se trata de segurança nacional e ambiental”, disse Shirzaei. “Os dados que estamos fornecendo, estamos tornando mais do que apenas acesso aberto, estamos tornando-os utilizáveis ​​por todos. Você não precisa ter um Ph.D. para usá-los. Esse é o nosso nicho aqui.”

Shirzaei ingressou na Faculdade de Ciências no outono de 2020, ao lado de sua esposa, Susanna Werth, professora assistente de hidrologia e sensoriamento remoto. O Laboratório de Observação e Inovação da Terra de Shirzaei e o Laboratório de Inovação Hidrológica e Sensoriamento Remoto de Werth trabalham em conjunto, utilizando o mesmo espaço, grande parte da mesma tecnologia e até compartilhando estudantes pesquisadores.

Tendo trabalhado anteriormente juntos no Arizona, a dupla foi atraída por todo o país pela sensação da comunidade que encontraram em New River Valley.

“A Virginia Tech é uma ótima escola, mas o que realmente gostamos é do ambiente que Blacksburg oferece para nossa família”, disse Shirzaei.

Ambos estudantes de geodésia – a ciência da modelagem da geometria, gravidade e orientação espacial da Terra – Werth disseram que seu trabalho com métodos de sensoriamento remoto de satélites explora interesses que ela tinha há muito tempo.

“Sempre fui muito fascinado em observar as coisas do espaço, como sem tocar o solo, você pode ver as coisas muito melhor”, disse Werth. “E eu também era muito fascinado pela água, então observar o ciclo da água com métodos de observação espacial é o ideal.”

Shirzaei disse que teve a ideia de usar dados de satélite para observar a Terra, em vez de ir a locais físicos, durante uma conferência de geofísica e sensoriamento remoto há cerca de 20 anos.

“Eu vi todos como eu sujos vindo do trabalho de campo, exceto um bando de caras italianos de gravata e terno”, disse ele. “Suas mãos estavam limpas. Eles cheiravam a perfume. E eu disse, eu quero ser esses caras.”

O grupo apresentou um paper sobre o uso do Radar Interferométrico de Abertura Sintética, comumente chamado de InSAR, obtido de satélites. O InSAR faz medições de alta densidade em grandes áreas usando radar para medir mudanças na altitude da superfície terrestre em altos graus de resolução de medição e detalhes espaciais.

Shirzaei aproveitou a oportunidade para aprender esse novo método de pesquisa, mas enfrentou obstáculos iniciais devido à sua cidadania iraniana.

“Agora sou americano, mas na época, se eu quisesse acessar os dados, apenas enviar um e-mail para um deles seria uma violação”, disse Shirzaei. “Então eu tive que construir tudo sozinho e comecei a escrever código do zero. Demorou um pouco mais, mas acho que foi bom para mim.”

As ferramentas desenvolvidas por Shirzaei serviram de base para o Laboratório de Observação e Inovação da Terra, que, segundo ele, está em constante evolução com base nos problemas mais relevantes que precisam ser resolvidos.

“Esses dados existem há anos. O que tornou os dados revolucionários é a maneira como os processamos”, disse Shirzaei. “Para obter esses tipos de mapas, você precisa de uma tecnologia rara. E então, tudo o que fazemos é procurar um bom aplicativo de nicho para agregar valor a ele e comunicar isso às pessoas.”

Os projetos atuais do laboratório incluem:

• Um projeto de $ 3,3 milhões do Departamento de Defesa para prever inundações nas bases do Exército dos EUA em todo o mundo.
• Um projeto do Departamento de Energia de US$ 1,75 milhão para estudar o impacto da injeção de fluidos na mudança da elevação do solo e nos riscos de terremotos.
• Um projeto de US$ 1,5 milhão da National Science Foundation para estudar o impacto de soluções baseadas em ecossistemas na proteção de comunidades costeiras.

“Somos financiados pelos impostos, então realmente queremos garantir que nosso trabalho seja relevante para os contribuintes”, disse Shirzaei. “Por essa razão, mudei completamente a direção do meu laboratório nos últimos oito ou nove anos. Como a missão é importante, vale a pena correr o risco.”

A missão do laboratório atraiu o interesse de uma população diversificada de estudantes pesquisadores. Alunos como Sonam Sherpa, um estudante de pós-graduação que seguiu Shirzaei do Arizona, e Mohammad Khorrami, um estudante de pós-graduação que mudou de curso como resultado da experiência de laboratório, formam uma equipe de estudantes representando oito nacionalidades diferentes.

“Isso ajuda a entender como diferentes grupos no mundo percebem o desafio que enfrentamos, especialmente com o aumento do nível do mar”, disse Oluwaseyi Dasho, um dos alunos de pós-graduação do laboratório. “Isso realmente nos ajuda a resolver ainda mais esses problemas.”

Shirzaei disse que o laboratório tem financiamento e carga de trabalho para atender até 25 alunos e espera expandir assim que o espaço físico permitir. Ela planeja se mudar para o Virginia Tech Corporate Research Center em maio.

O Laboratório de Observação e Inovação da Terra é a razão pela qual Ohenhen decidiu frequentar a Virginia Tech. Ele disse que trabalhar no laboratório não apenas permite que ele faça o tipo de pesquisa em seu artigo publicado recentemente, mas também ecoa sua paixão por ajudar a comunicar informações acionáveis ​​a outras pessoas.

Juntamente com as projeções de inundações para toda a Costa Leste, parte do artigo publicado na Nature destaca a vulnerabilidade das zonas úmidas, que muitas vezes fornecem uma barreira entre as inundações e as pessoas, absorvendo lentamente as águas das inundações. Ohenhen disse que espera que sua pesquisa deixe clara a importância desse ecossistema para os residentes dessas áreas.

“Proteger as zonas úmidas é a mensagem geral para a pessoa comum”, disse Ohenhen. “A maioria das pessoas tenta proteger apenas o suficiente de suas propriedades e deixar outras áreas, como os pântanos, para basicamente cuidar de sua própria sobrevivência. Mas quando fazemos isso, estamos apenas criando uma ameaça maior para nós mesmos.”

Shirzaei disse que espera que os mapas criados para o artigo de Ohenhen sejam usados ​​por formuladores de políticas e líderes para evitar que áreas permaneçam indefesas das enchentes. Da mesma forma, ele espera que o Laboratório de Observação e Inovação da Terra como um todo continue a ser utilizado de maneira a ajudar as pessoas a entender melhor e se preparar para riscos potenciais.

“No momento, o problema de muitas pessoas é que elas não sabem o perigo que pode vir no futuro”, disse Shirzaei. “Nossos dados os ajudarão a entender isso e a elaborar planos melhores para o futuro.”