Comunidades em todo o mundo dependem de reservatórios para água potável, energia hidrelétrica, irrigação e muito mais. Esses recursos hídricos críticos são afetados por mudanças sazonais e de longo prazo; os níveis de água nos reservatórios podem cair durante os quentes meses de verão ou devido a secas prolongadas, ou podem inundar após uma tempestade particularmente forte. Apesar de sua importância, existem lacunas significativas em nosso conhecimento sobre a estrutura e dinâmica dos reservatórios. Dois artigos recentes utilizam dados do Landsat para ajudar a preencher essas lacunas.
Pesquisadores da Universidade de Southampton usaram dados do Landsat para identificar onde a água avançou ou recuou de 1984 a 2022, criando o primeiro conjunto de dados global que aponta o ano exato de mudanças permanentes na superfície da água—como quando um reservatório se formou ou um riacho secou. O estudo pode rastrear mudanças em riachos tão estreitos quanto 30m e lagos tão pequenos quanto 900m². Em um estudo separado , pesquisadores da Texas A&M University usaram dados do Landsat para construir um conjunto de dados de batimetria global chamado '3D-LAKES' que permite aos gestores de água estimar a capacidade de armazenamento dos reservatórios.
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A animação acima mostra o Reservatório Amistad na fronteira do Texas e do México. Os dados batimétricos do conjunto de dados 3D-LAKES estão sobrepostos a uma imagem coletada pelo Thematic Mapper (TM) no Landsat 5 em 31 de julho de 1985 e um Modelo Digital de Elevação (DEM) do Copernicus. Neste resultado do conjunto de dados 3D-LAKES, o verde representa águas rasas, enquanto o roxo representa águas mais profundas.
Ross Walter/NASA
A animação acima mostra o Reservatório Amistad na fronteira do Texas e do México. Ela utiliza uma imagem do Landsat em cores naturais de 1985 sobreposta a um Modelo Digital de Elevação (DEM) do Copernicus e dados batimétricos do conjunto de dados 3D-LAKES. O relevo vertical é exagerado por um fator de quatro para enfatizar características topográficas e formas de relevo. O reservatório é gerido em conjunto pelos EUA e México através da Comissão Internacional de Limites e Águas (IBWC) para controle de inundações, recreação e energia hidrelétrica. Apesar de sua importância para os dois países, o reservatório está lentamente encolhendo. O conjunto de dados de transições de água superficial mostra os níveis de água recuando nas últimas décadas, com recessões significativas entre 2012 e 2016. O conjunto de dados 3D-LAKES revela a forma subaquática do reservatório. Juntos, esses conjuntos de dados complementam os dados de nível de água e condições in situ coletados ao longo do ano.
Rastreando Transições de Água Superficial
As comunidades humanas tanto moldam quanto são moldadas pela água. Desviamos rios, construímos reservatórios e erguemos ilhas artificiais, enquanto forças naturais—tempestades, rios sinuosos e mares em ascensão—reformam nossos cursos d'água e costas. Com dados de satélite como uma ferramenta importante para estudar a dinâmica dos ecossistemas, os pesquisadores começaram a construir uma compreensão global mais abrangente de onde a água está e como ela muda ao longo do tempo. Em seu estudo sobre transições de água, a equipe da Universidade de Southampton focou especificamente em mudanças permanentes em lagos, rios, costas e outros corpos d'água em todo o mundo.
Analisar mudanças de longo prazo na água superficial pode ajudar os cientistas a entender os fatores que impulsionam essas mudanças, disse Gustavo Willy Nagel, pesquisador principal do artigo. Saber quando um lago começou a recuar ajuda os gestores de água a investigar se a seca, a irrigação ou outras forças causaram o declínio.
Executando de 31 de julho de 1985 a 10 de novembro de 2025, esta animação mostra que os níveis do Reservatório Amistad flutuam com as estações, mas diminuem lentamente. A série temporal é composta por imagens dos Landsats 5, 7, 8 e 9.
Ross Walter/NASA
Cientistas, formuladores de políticas e gestores de água podem explorar o conjunto de dados interativo que Nagel e sua equipe criaram para visualizar mudanças perto de casa, bem como impactos globais marcantes, como o secamento do Mar de Aral, os lagos criados pelo derretimento de geleiras no Tibete e a construção das Ilhas Palm em Dubai.
Avaliar mudanças de longo prazo na água superficial apresenta um desafio importante, uma vez que a água superficial é extremamente dinâmica. Flutuações sazonais e forças climáticas significam que rios, lagos e costas estão mudando o tempo todo. Para identificar mudanças permanentes na água enquanto exclui flutuações sazonais, os pesquisadores executaram dois algoritmos. O primeiro detectou se o corpo d'água estava avançando ou recuando ao longo do período de estudo usando o Índice de Diferença Normalizada de Água Modificado (mNDWI), que utiliza o infravermelho de onda curta (SWIR) em vez do infravermelho próximo (NIR). O segundo algoritmo usou o Índice de Diferença Normalizada de Água Verde-Vermelho (grNDWI)—um índice proposto pela equipe de pesquisa—para identificar o ano preciso em que o corpo d'água fez a transição. Uma mudança foi considerada “permanente” se não revertesse à sua condição anterior durante o período de estudo de 1984 a 2022.
“O conjunto de dados está mostrando, para cada local no planeta, áreas onde a água avançou ou recuou e o ano dessa mudança,” disse Nagel.
Esta captura de tela da
ferramenta de Detecção de Mudança de Água
no Google Earth Engine mostra o Reservatório Amistad recuando ao longo do tempo. Vermelho e laranja representam áreas onde a água recuou, enquanto azul representa áreas onde a água avançou. Recessões significativas ocorreram entre 2012 e 2016.
Ross Walter/NASA
Visualizando Lagos em 3D
O Landsat pode nos ajudar a monitorar a água superficial. Mas e quanto ao que está debaixo da superfície?
Em um estudo publicado na Scientific Data em outubro de 2025, pesquisadores da Texas A&M University fundiram dados do Landsat e do ICESat-2 para criar mapas batimétricos para meio milhão de lagos e reservatórios globais. A equipe de pesquisa, liderada por Huilin Gao, usou imagens do Landsat para calcular a área superficial dos corpos d'água, delinear onde a água encontra a terra e rastrear como a extensão da água muda ao longo do tempo. Em seguida, combinaram a altimetria a laser do satélite ICESat-2 para inferir a batimetria subaquática dos corpos d'água. Com essas medições, os cientistas refinaram as relações área-altitude, uma métrica chave para entender como o armazenamento de água muda com o nível da água.
Esta captura de tela do
conjunto de dados 3D-LAKES
mostra a batimetria no Reservatório Amistad. Verde representa águas rasas, enquanto roxo representa águas mais profundas. Comparando esta captura de tela com os resultados da ferramenta de detecção de mudança de água, parece que as áreas onde a água recuou se alinham com as porções mais rasas do reservatório.
Ross Walter/NASA
O conjunto de dados resultante, chamado 3D-LAKES , é estático, uma vez que a batimetria tende a não mudar significativamente de ano para ano. “Este conjunto de dados pode apoiar muitas aplicações, desde o monitoramento do armazenamento de água até o refinamento de modelos hidrológicos,” disse Chi-Hsiang Huang, o autor principal do estudo.
O 3D-LAKES pode ser usado em combinação com mapas baseados em Landsat—como a pesquisa de transição de superfície ou o popular Conjunto de Dados de Água Superficial Global —para ajudar os gestores de recursos hídricos a avaliar o volume de água contido em um reservatório ou lago. Isso permite que eles avaliem o risco de inundações, mapeiem habitats ou calculem quanto água está disponível durante uma estação particularmente seca. Os pesquisadores também podem rastrear a mudança no volume de água ao longo do tempo, ajudando a entender tendências de longo prazo no armazenamento de água.
Medir a topografia subaquática historicamente foi caro e impraticável em escalas globais. O conjunto de dados 3D-LAKES agora fornece aos pesquisadores e gestores dados batimétricos cruciais para lagos e reservatórios em todo o mundo. “Com este novo conjunto de dados, podemos alcançar uma compreensão mais abrangente dos impactos dos lagos e reservatórios na climatologia regional, segurança hídrica e serviços ecossistêmicos,” disse Gao. Ambos os estudos fornecem aos gestores de água e terra ferramentas sem precedentes para gerenciamento e planejamento de recursos—do Reservatório Amistad ao Outback Australiano até a Amazônia Brasileira.
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