Por mais de 50 anos, o Landsat tem imageado as terras da Terra e as superfícies próximas à costa enquanto os satélites descem em uma órbita de meio da manhã, quando a luz solar diária é ideal. É exatamente isso que eles sempre fizeram.
Atualmente, os Landsat 8 e Landsat 9 orbitam o globo e, ao mesmo tempo, aproveitam melhor suas trajetórias ascendentes, “enxergando” a escuridão para atender solicitações especiais.
As bandas espectrais visíveis do Landsat — as mesmas cores de comprimentos de onda azul, verde e vermelho que nossos olhos conseguem ver — normalmente não são tão úteis quando coletadas no nó da órbita ascendente (também conhecido como “imagem noturna”). A exceção é o crepúsculo ou a escuridão nos polos da Terra, que pode fornecer observações surpreendentemente nítidas nas bandas espectrais do infravermelho térmico, nas quais as temperaturas de neve, gelo e água podem ser recuperadas quando o Sol está no horizonte ou abaixo dele.
Através das bandas do infravermelho de ondas curtas (SWIR) no instrumento Operational Land Imager (OLI) do Landsat, é possível detectar fontes de calor intensas, como vulcões ou incêndios ativos, enquanto o Thermal Infrared Sensor (TIRS) mede temperaturas da superfície que variam de gêiseres geotérmicos a gelo sólido.
Há um interesse crescente em ver o que o Landsat consegue capturar enquanto ascende sobre o lado escuro da Terra, segundo o Dr. Christopher Crawford, Cientista do Projeto Landsat no U.S. Geological Survey (USGS) Earth Resources Observation and Science (EROS) Center. Crawford lidera e supervisiona a estratégia de aquisição de dados de longo prazo do Landsat para o USGS.
“Eu tenho visto um aumento perceptível no número de solicitações especiais de imageamento noturno. Essa é uma área de ciência de medição muito ativa e inovadora para o Landsat agora”, disse Crawford.
“Temos vulcões ativos, temos um ambiente de gelo que está mudando e as ocorrências de incêndios florestais estão crescendo cada vez mais até se tornarem ameaças que colocam em risco a segurança humana, a infraestrutura e a vida selvagem, entre outros problemas. O imageamento noturno é uma solução para todos os fins, meio como a mistura para bolos Jiffy Baking Mix.”
R. Greg Vaughan, do USGS Astrogeology Science Center, realiza trabalho de campo no Yellowstone National Park. Foto do USGS
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Observando Vulcões e Yellowstone
Uma solicitação específica de imageamento noturno que se transformou em “observação sistemática”, disse Crawford, é o Yellowstone National Park. A área vulcânica tem 10.000 feições térmicas, como gêiseres, nascentes termais ou saídas de vapor, que podem ficar mais quentes ou mais frias, e podem aparecer ou desaparecer.
Crawford se interessa por vulcões em geral e reconhece o valor de imageá-los de dia e de noite. Depois do lançamento do Landsat 9 em 2021, quando dois satélites com sensores de alta qualidade semelhantes juntos gerariam uma imagem de cada área de terra a cada oito dias, pareceu um bom momento para iniciar uma campanha anual consistente para capturar vulcões ativos à noite, disse ele.
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Assista a um vídeo sobre imagens relacionadas à descoberta de uma nova área térmica em Yellowstone.
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R. Greg Vaughan, do USGS Astrogeology Science Center, que pesquisa vulcões ativos, forneceu a ele uma lista. Vaughan usou dados do Landsat e outros métodos de sensoriamento remoto para monitorar feições térmicas em mudança em sua função como líder de sensoriamento remoto do Yellowstone Volcano Observatory.
Vaughan também ensinou a Crawford algo sobre como imagear feições térmicas de Yellowstone à noite — que a melhor estação para localizá-las é durante o inverno. É quando o contraste entre as feições aquecidas e a área circundante mais fria é maior.
“O que eu provavelmente tirei mais é que você precisa adquirir dados para então entender quais dados continuar a adquirir”, disse Crawford.
Vaughan identificou uma surpresa empolgante ao revisar os dados noturnos do TIRS do Landsat 8 para Yellowstone adquiridos em abril de 2017. Ao comparar áreas quentes nas imagens com feições térmicas mapeadas anteriormente, ele encontrou um “grande aglomerado de pixels brilhantes e quentes” que não correspondia a nada no mapa.
Depois de descartar a possibilidade de que fosse um lago em degelo ao lado de uma área congelada, ele examinou a área isolada com imagens aéreas diurnas. Os sinais característicos de uma nova feição térmica em crescimento estavam lá: solo alterado hidrotermalmente e árvores mortas e em processo de morte.
Vaughan discutiu sua descoberta e seu uso de dados do Landsat em um episódio recente do podcast Eyes on Earth, produzido pelo USGS EROS.
“É por isso que eu amo tanto o Landsat 8 e o 9. Esses instrumentos adquirem dados regularmente, não apenas durante o dia, mas também podem ser programados para adquirir dados à noite de forma regular. E isso é realmente crítico para o meu trabalho”, disse Vaughan.
Vaughan foi nomeado membro da atual Landsat Science Team, um grupo de especialistas científicos e técnicos em assuntos relacionados ao Programa Landsat que fornecem análises e recomendações. Sua pesquisa nessa função se concentrará em vulcões ativos.
Incêndios, Chamas e Áreas Urbanas Entre as Solicitações
A comunidade de incêndios no oeste dos Estados Unidos também encontra valor no imageamento noturno do Landsat, disse Crawford — incluindo a indústria de energia e sua infraestrutura.
O Pacific Northwest National Laboratory, do Department of Energy, envia solicitações especiais anuais para imageamento noturno proativo de incêndios florestais sazonais, para apoiar a tomada de decisões no terreno.
“Fizemos isso por três temporadas seguidas, e os resultados são bem notáveis em termos do que conseguimos ver”, especialmente com as bandas SWIR, disse Crawford. Esses resultados se comparam bem ao sensoriamento infravermelho feito a partir de voos de baixa altitude sobre os mesmos incêndios florestais.
O Landsat também pode detectar flare de gás, úteis para funções da indústria de petróleo e gás. “Há solicitações especiais regulares enviadas para monitorar locais globais que produzem Liquefied Natural Gas, ou LNG”, disse Crawford.
Além disso, ele vê solicitações de imagens noturnas sobre cidades específicas para mapear a temperatura urbana, que pode ser mais alta do que a de áreas circundantes mais frias.
Uma solicitação recente foi além do monitoramento já rotineiro de vulcões ativos na Islândia e incluiu todo o país e sua costa, em uma grande campanha sazonal para levantar informações sobre a atividade vulcânica geral.
Crawford avalia esse tipo de solicitação com cuidado, levantando perguntas como: “Isso avança a missão científica? Isso está atendendo à comunidade de usuários?”
Para a Islândia, a resposta foi sim.
“Eu procuro áreas onde os dados de imageamento do Landsat podem estar sendo subutilizados, bem como áreas para avanço estratégico da missão científica e benefícios para a sociedade, e, de muitas maneiras, essas áreas de crescimento podem ser viabilizadas pelo processo de aquisição de dados”, disse Crawford.
As bandas espectrais do infravermelho térmico, do infravermelho de ondas curtas e do infravermelho próximo do Landsat 8 revelam a frente avançando do Caldor Fire ao sul do Lake Tahoe, na Califórnia, em uma imagem noturna de 29 de agosto de 2021.
Um Salto à Frente
Um avanço significativo no aprendizado sobre as capacidades not
