Estudando as mudanças climáticas com um drone de radar de gelo

Este sistema orçamental investiga sob o gelo para descobrir os seus segredos

O Peregrine, um sistema de radar de penetração no gelo baseado em drones, foi testado na geleira Slakbreen, na Noruega, em março.

EU'estou em pé em cima de 100 metros de gelo, observando um drone cruzar a geleira Slakbreen no arquipélago norueguês de Svalbard, mais de 600 quilômetros ao norte do continente. Faço parte de uma equipe que testa o Peregrine – um veículo aéreo não tripulado (UAV) de asa fixa equipado com um radar miniaturizado de penetração no gelo, que pode visualizar o gelo glacial até o leito rochoso abaixo.

A temperatura está –27 °C, caindo abaixo de –40 °C com a sensação térmica – bem abaixo da temperatura operacional da maioria dos equipamentos comerciais que trouxemos para esta expedição. Nossos telefones, laptops e câmeras estão falhando rapidamente. O último de nossos computadores que ainda está funcionando está em cima de uma pequena almofada térmica dentro de sua própria barraca.

Por mais rigoroso que seja o clima, pretendemos que o Peregrine opere em condições ainda mais difíceis, pesquisando regularmente as camadas de gelo da Antártica e da Groenlândia. Estas grandes massas armazenam água suficiente para elevar o nível global do mar em 65 metros, caso derretam completamente. Embora não se preveja que nenhum dos mantos de gelo derreta completamente tão cedo, a sua incrível escala faz com que mesmo pequenas mudanças tenham consequências para o futuro do nosso planeta. E os dados que Peregrine irá recolher ajudarão os cientistas a compreender como estas áreas críticas responderão às alterações climáticas.

Thomas Teisberg, Ph.D. em engenharia elétrica. candidato na Universidade de Stanford, lança Peregrine na geleira Slakbreen, na Noruega.

Os cientistas há muito que observam as mudanças na altura da superfície das camadas de gelo, utilizando dados recolhidos por altímetros laser transmitidos por satélite. Esses dados vieram em grande parte do ICESat, lançado em 2003, e de seu sucessor, ICESat-2, lançado em 2018. Com informações desses satélites da NASA, os cientistas medem a mudança na elevação, que usam para inferir o impacto líquido da superfície. processos como a queda de neve e o derretimento e as taxas com que as camadas de gelo liberam icebergs no oceano.

Estas medições são importantes, com certeza, mas a altimetria a laser não fornece informações diretas sobre o que está acontecendo abaixo da superfície, incluindo como o gelo se deforma e como desliza sobre a rocha subjacente.

E à medida que tentamos compreender como as camadas de gelo estão a responder aos novos extremos climáticos, estes processos são fundamentais. Como as mudanças na temperatura afetarão a taxa de deformação do gelo sob seu próprio peso? Até que ponto a água líquida que atinge o fundo de um glaciar lubrificará o seu leito e fará com que o gelo deslize mais rapidamente para o oceano?

Obter respostas a essas perguntas exige ver além da superfície. Entra em cena o radar de penetração no gelo (IPR), uma tecnologia que usa ondas de rádio para obter imagens das camadas internas das geleiras e do leito abaixo delas. Ao contrário de outros métodos mais trabalhosos, como a perfuração de furos ou a instalação de conjuntos de geofones para recolher dados sísmicos, os sistemas DPI, desde os seus primeiros dias, têm sido utilizados em aeronaves.

Peregrine pousa após um voo de teste na Noruega.

Na década de 1960, como parte de uma colaboração internacional, um transporte Lockheed C-130 Hercules da Marinha dos EUA foi convertido em uma aeronave de coleta de dados IPR. O projeto (que discutirei com mais detalhes em um mostrou que era possível coletar rapidamente esse tipo de dados até mesmo nas partes mais remotas da Antártica. Desde então, os instrumentos de DPI têm ficado cada vez melhores, assim como o meios de analisar os dados e utilizá-los para prever a futura subida do nível do mar.

Enquanto isso, porém, as aeronaves usadas para coletar os dados mudaram comparativamente pouco. Os instrumentos modernos costumam voar em de Havilland Canada DHC-6 Twin Otters, que são turboélices de dois motores, ou Basler BT-67, que são Douglas DC-3 modificados. (Alguns Baslers que voam em missões na Antártica hoje voaram em missões da Segunda Guerra Mundial em suas vidas passadas.) E embora o apoio a essas operações varie de acordo com o país, a demanda por novos dados está ultrapassando a capacidade das aeronaves tripuladas de coletá-los – pelo menos com um preço etiqueta que não a coloca fora do alcance de todos, exceto das operações mais bem financiadas.