VII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas
Sessão Especial IBGE – Rede Vertical Brasileira
Contribuições da Altimetria por Satélites ao
Estabelecimento de um Sistema Global de
Altitudes
Regiane Dalazoana
Sílvio Rogério Correia de Freitas
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
[email protected]
[email protected]
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CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO
ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES
Os oceanos ocupam mais de 70% da superfície da
Terra e apresentam-se como elementos fundamentais
para a compreensão do comportamento do planeta.
Fonte: www.gebco.net
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CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO
ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES
O acesso aos oceanos, antes da era espacial, era
realizado através de:
- medições esparsas (bóias, navios, marégrafos)
- irregulares
- limitado às regiões acessíveis geográfica e
politicamente
- execução demorada
A Altimetria Satelital revolucionou os estudos
relacionados ao oceano, hoje em dia também com
aplicações sobre a superfície, lagos e gelo
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CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO
ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES
Os satélites altímetros propiciam dados do nível do
mar com ampla amostragem espacial e temporal.
Trilhas T/P
Crédito: W. Bosch
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CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO
ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES
Os satélites altímetros propiciam dados do nível do
mar com ampla amostragem espacial e temporal.
Trilhas T/P
Trilhas T/P GFO ERS
Crédito: W. Bosch
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CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO
ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES
Os satélites altímetros propiciam dados do nível do
mar com ampla amostragem espacial e temporal.
ERS1 e Geosat
T/P GFO ERS
Crédito: W. Bosch
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CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO
ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES
O crescente interesse na Altimetria Satelital
deve-se:
- Cobertura global do mar
- Amostragem frequente
- Viável em regiões de difícil acesso
- Evolução na determinação das órbitas
- Melhorias nas medidas dos altímetros
- Política de fácil acesso aos dados
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ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES
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Princípio da medida:
Medem: intensidade, forma e tempo de percurso do sinal
Órbita do sa télite
RS
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intensidade
Pulso enviado
tempo
intensidade
Pulso recebido
tempo
Crédito: E. Schrama
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CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO
ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES
Altimetria Satelital - Vantagem:
- Dados num referencial geocêntrico
- A série temporal, apesar de relativamente curta, é
contínua e homogênea
- Resolução espacial e temporal
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Altimetria Satelital - Problema:
- Perda de resolução próximo à costa
FONTE: G. Acuña; W. Bosch, 2002
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Altimetria Satelital - Problema:
- Extrapolação dos dados até a costa
→ MSL
→ Geóide
→ Modelo hidrodinâmico
- Reprocessamento dos dados brutos (re-tracking)
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CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO
ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES
A superfície dos oceanos difere de uma superfície
equipotencial global em ± 2m (TNMM).
Como a
TNMM está associada com fenômenos dinâmicos,
tais como: correntes oceânicas, salinidade,
temperatura, entre outros; uma série de ciências
tem na Altimetria Satelital valiosa fonte de
informações para suas pesquisas.
Na Geodésia o relacionamento da superfície do mar
com o geóide consiste numa grande fonte de
informações para o estabelecimento de um Sistema
de Altitudes Global, por exemplo.
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BRASIL
COLÔMBIA
?
Buenaventura
(Datum 2)
P
Imbituba
(Datum 1)
H2P
H1P
NMM (1951-1968)
W2
NMM (1949-1957)
W1
TNMM2
TNMM1
Geóide Global
W0
Elipsóide
Problemas associados
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ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES
http://iag.ign.fr/abstract/pdf/Ihde_REFAG2010.pdf
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CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO
ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES
Fonte: Sánchez (2009)
www.iag2009.com.ar
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ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES
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Topografia Dinâmica
SSH (Sea Surface Height) compreende dois efeitos principais:
- Geóide
- Circulação oceânica, etc → topografia dinâmica
↓
(SSH – geóide)
Fonte: www.space.dtu.dk
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CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO
ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES
Topografia do Nível Médio do Mar – TNMM
- tanto hNMM quanto N devem possuir resoluções
similares
- as ondulações geoidais, provenientes do modelo
global, devem ser dadas num sistema de marés
consistente com o usado no cálculo de hNMM
- o sistema de referência no qual baseia-se o modelo do
geopotencial geralmente não é idêntico ao utilizado pela
Altimetria por Satélites. Com isso é necessária a
transformação para um sistema de referência comum
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CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO
ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES
Conhecimento acerca da Superfície do Mar
- estimativa da altura do nível médio do mar (hNMM) a partir
dos dados da Altimetria por Satélites gera modelos de
superfície para o NMM, como o modelo CLS01
- este modelo é uma combinação do NMM com o EGM96
nos continentes
- o NMM foi calculado com base nos dados das missões
ERS-1/2, GEOSAT e T/P. O modelo abrange as latitudes
80ºS a 82ºN com uma resolução espacial de 2’
- nos continentes foi utilizado o modelo EGM96, sendo que
a conexão entre os dois modelos foi feita de forma a ter-se
um gradiente suavizado nas regiões costeiras
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Conhecimento acerca da Superfície do Mar
Na geração de modelos globais da superfície média do
mar a partir de dados da Altimetria por Satélites, podem
ser utilizados dados:
- de um determinado número de ciclos de uma missão
- de todo o período de uma missão,
- ou a partir da combinação de dados de diferentes
missões
A combinação destes dados permite aumentar a
resolução temporal e espacial com a qual a superfície do
mar é mapeada.
CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO
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NÍVEL MÉDIO DO MAR
Alturas relativamente ao elipsóide de referência
CLS01 Hernandez & Schaeffer 2001
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Conhecimento acerca do Geóide:
- erros na estimativa da TNMM são provenientes, na sua
maioria, dos erros do modelo geoidal, assim a estimativa
está limitada pelos erros no conhecimento do campo da
gravidade
- possibilidades de melhoria no desenvolvimento de
modelos globais do geopotencial com os resultados das
missões espaciais (CHAMP, GRACE e GOCE)
- a vantagem em utilizar os resultados destas missões é
o fato destes independerem dos referenciais verticais
clássicos
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CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO
ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES
As informações vindas da Altimetria Satelital
possibilitaram o incremento significativo da base de
dados para:
- Determinação do campo de gravidade da Terra e
suas variações temporais,
- Geração de modelos globais de marés oceânicas
- Geração de modelos hidrodinâmicos
- Variações do nível médio do mar
- Superfície do fundo oceânico
- entre outros
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Modelagem do campo de gravidade da Terra
Fonte: www.space.dtu.dk
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Marés oceânicas
Fonte: www.space.dtu.dk
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CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO
ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES
Variação do NMM por Altimetria por Satélites
Determinações da média global (cm)
Tendência média global (mm/ano)
FONTE: Bosch, 2002
A análise da média global do NM indica uma tendência
de elevação do nível do mar de ~2mm/ano.
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Topografia do Nível Médio do Mar
Superfície média do mar menos geóide do GRACE
Estimativas para as principais correntes oceânicas
Crédito: DGFI
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CONTRIBUIÇÕES DA ALTIMETRIA POR SATÉLITES AO
ESTABELECIMENTO DE UM SISTEMA GLOBAL DE ALTITUDES
CONSIDERAÇÕES FINAIS:
A altimetria por satélites, mais que uma técnica
promissora para a Geodésia, é hoje uma ferramenta
essencial para os métodos geodésicos, quer em escala
global quer para aplicações mais específicas;
A disponibilidade de dados é uma característica que
permite amplo acesso quer para grupos de pesquisa
consolidados na área como também para grupos
emergentes;
A integração da altimetria por satélites com outras
missões espaciais, tais como as dedicadas à gravimetria
apresenta um potencial elevado para a substituição de
métodos convencionais, que por seus custos e
demandas apresentam-se inviáveis.