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O novo satélite Aeolus da ESA mede de forma confiável a velocidade do vento também em camadas de ar mais altas e, portanto, em uma região da atmosfera onde outras medições diretas do vento global são relativamente esparsas. Este é o resultado de um estudo para o qual os dados do satélite foram comparados com observações de vento de balões estratosféricos. Balões estratosféricos forneceriam dados altamente precisos sobre a velocidade do vento horizontal e, portanto, também são adequados para a validação de futuras missões de satélite. Os futuros satélites eólicos devem aumentar a resolução vertical para resolver melhor as ondas de gravidade nos trópicos, escreve a equipe de pesquisadores do Instituto Leibniz de Pesquisa Troposférica (TROPOS), da Agência Espacial Européia (ESA), do Centro Europeu de Previsões Meteorológicas de Médio Alcance (ECMWF), a Universidade de Hamburgo e a empresa Google Loon. O estudo já foi publicado no Jornal trimestral da Royal Meteorological Society.
A qualidade dos modelos numéricos de previsão do tempo e, portanto, das previsões do tempo depende muito dos dados disponíveis. Nas últimas décadas, foi construído um sistema de observação global que também inclui perfis de vento de balões meteorológicos, dados de aeronaves ou sistemas de radar de perfis de vento. No entanto, a maioria desses dados vem do hemisfério norte densamente povoado. No hemisfério sul, sobre os oceanos e principalmente nos trópicos, a rede de medições diretas ainda é relativamente esparsa.
O lançamento do primeiro satélite eólico da Agência Espacial Europeia (ESA), Aeolus, em 22 de agosto de 2018, foi, portanto, um grande passo para as medições globais do vento. Este novo satélite tem um poderoso laser a bordo, o Atmospheric Laser Doppler Instrument (ALADIN). ALADIN é o primeiro Doppler wind lidar no espaço a fornecer perfis de velocidade horizontal do vento da superfície da Terra ou do topo de nuvens espessas até uma altura de cerca de 30 km em escala global. Para fazer isso, o satélite emite pulsos curtos de laser ultravioleta enquanto orbita a Terra. Uma pequena parte desses pulsos de luz é espalhada de volta ao satélite por moléculas de ar, aerossóis e nuvens e coletada e processada no detector de lá. Para uma circunavegação do globo, o Aeolus leva 90 minutos, dentro de uma semana o satélite coleta dados de vento em todo o globo. Esses dados são assimilados por centros de previsão do tempo em todo o mundo para melhorar suas previsões. Uma vez que até agora não houve missões de satélite comparáveis, os dados são verificados de forma particularmente crítica e comparados com outras medições de vento.
Um estudo publicado recentemente usou dados de 229 balões estratosféricos do projeto Loon entre julho de 2019 e dezembro de 2020 da América Latina tropical, Oceano Atlântico, África e Oceano Índico para comparação. Loon foi um projeto comercial que forneceu a regiões remotas acesso à Internet por meio de balões de hélio na estratosfera. Os balões, que tinham cerca de 12 metros de diâmetro, funcionavam como estações flutuantes de telefonia móvel em altitudes de 16 a 20 quilômetros acima do solo. Para manter a rede, os balões tiveram que corrigir automaticamente a direção do vento alterando a altitude. Isso criou um extenso conjunto de dados sobre a velocidade do vento nessas camadas atmosféricas, que preenche parcialmente a lacuna nos dados do vento nessa altitude no sistema de observação global. O projeto Loon foi descontinuado em 2021 por razões econômicas, mas um conjunto de dados altamente interessante permanece para pesquisa atmosférica.
“Nossa análise confirma que o satélite Aeolus fornece medições de vento quase sem viés na troposfera superior e na estratosfera inferior. Em contraste, o modelo meteorológico ECWMF atual sistematicamente subestima a velocidade do vento em cerca de 1 metro por segundo, o que pode ser demonstrado pelo Dados de Aeolus e Loon. Esses resultados são importantes para entender melhor os processos dinâmicos na troposfera superior e na estratosfera inferior e para melhorar ainda mais os modelos climáticos”, enfatiza o Dr. Sebastian Bley da TROPOS, que trabalhou para o estudo na ESA em Frascati, Itália. Outra recomendação dos pesquisadores é realizar medições mais verticais para poder fornecer mais informações sobre o vento nas camadas atmosféricas. Isso poderia melhorar ainda mais a precisão dos próximos satélites eólicos. Além da velocidade do vento, o Aeolus também fornece informações sobre aerossóis e nuvens, mas apenas por meio de uma parte da luz retroespalhada. “Esperamos que futuras missões eólicas também sejam capazes de medir a despolarização, a rotação da luz quando ela é refletida. Isso seria um marco porque o satélite poderia fornecer mais informações sobre aerossóis”, explica Bley.
O Aeolus foi desenvolvido como uma missão exploradora com uma vida útil esperada de 3 anos para demonstrar a tecnologia de um Doppler wind lidar no espaço. No entanto, as expectativas foram superadas e a Aeolus já fornece dados valiosos há mais de 4 anos. Os dados do vento são agora utilizados nas previsões meteorológicas de vários serviços meteorológicos em toda a Europa, como o Serviço Meteorológico Alemão (DWD), e têm sido convincentes devido à sua influência positiva na qualidade das previsões meteorológicas. O caminho a seguir para a missão de acompanhamento Aeolus-2 foi recentemente decidido na reunião ministerial da ESA e será desenvolvido em conjunto pela ESA e pela EUMETSAT.
Em setembro, pesquisadores dos EUA integraram os dados do Aeolus no modelo de furacão (HWRF) da agência meteorológica e oceanográfica dos EUA, NOAA, em caráter experimental, a fim de prever melhor as tempestades tropicais. A conclusão deles é que o uso dos dados do vento Aeolus é mais eficaz onde não há voos de reconhecimento dos furacões e, portanto, pode ter o maior impacto positivo na previsão de ciclones tropicais nos oceanos Pacífico e Índico.
Com esses dois novos estudos dos trópicos, aumentam as chances de que os dados do Aeolus também sejam usados fora da Europa e que uma missão de acompanhamento possa melhorar as previsões do tempo.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Instituto Leibniz de Pesquisa Troposférica (TROPOS). Original escrito por Tilo Arnhold. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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