O atual cenário de exploração de óleo e gás no Brasil, aliado às recentes descobertas de reservas desses recursos em camadas profundas, remete fortemente à busca de tecnologias que auxiliem nos processos de pesquisa e exploração desses bens naturais, tanto no que se refere à aquisição de dados quanto às metodologias de processamento e geração das informações de interesse propriamente ditas. Neste contexto, os sistemas SAR, ou Radar de Abertura Sintética, constituem uma das principais fontes de dados por sensoriamento remoto aplicáveis com sucesso na detecção de óleo em ambiente offshore, seja este proveniente de exsudações naturais ou de derramamentos decorrentes das atividades de exploração (extração e transporte).
A exploração de petróleo em águas profundas é um desafio que apresenta sérios riscos de projeto e que consome grande quantidade de recurso, obtendo, por vezes, resultados pouco expressivos. Esse risco, contudo, pode ser reduzido com a utilização de imagens SAR, uma vez que esses dados podem indicar a existência de processos atuais de geração e migração de óleo, associados a sistemas petrolíferos ativos, como no caso da imagem Radarsat ScanSAR Narrow do Golfo do México, apresentada na figura a seguir, onde é possível identificar inúmeras feições (manchas pretas circulares) relacionadas a exsudações de óleo na superfície do mar. Com base nas informações provenientes de imagens como esta, as companhias petrolíferas podem melhor direcionar seus recursos, partindo para o estágio de exploração com muito mais confiança.
Imagem Radarsat ScanSAR Narrow, Golfo do México <
A identificação de feições indicativas da presença de óleo na superfície da água, através de imagens de radar, é possibilitada pelo princípio físico de aquisição dos dados, inerentes aos sistemas de sensoriamento remoto ativos, associado aos diferentes mecanismos de interação com a superfície imageada. Nesses sistemas, a energia emitida interage com superfície da água de diversas formas, dependendo da rugosidade da superfície, dada pela presença ou não de ondas (ver quadro).
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Superfície calma – brisa leve, altura das ondas menor que 0,3 metro. A interação da energia do radar é especular, ou seja, a superfície da água funciona como um espelho que reflete a energia emitida em direção oposta ao sensor, que não registra nenhum sinal de retorno, tanto na superfície de óleo quanto na superfície sem óleo, ou seja, nessa situação o óleo não pode ser diferenciado da superfície da água. |
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Superfície de rugosidade moderada – brisa forte, altura das ondas menor que três metros. Condição ideal para detecção do óleo, pois a energia do radar, devido à altura das ondas, interage com superfície da água que não tem óleo e retorna ao sensor que registra essa energia na imagem, contrastando com a superfície do óleo (lisa) que não apresenta nenhuma resposta na imagem devido à reflexão especular. O resultado desse processo é uma imagem com contrastes de texturas, onde o óleo é facilmente identificado como manchas pretas (baixo sinal de retorno) contrastantes com o entorno (sinal de retorno alto, mais claro). |
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Superfície de rugosidade alta – situação de ressaca, tempestade. Nessa situação, não é possível detectar o óleo, pois as altas ondas quebram a tensão superficial imposta pela substância, ocasionando resposta alta de retorno em toda a superfície. Não há diferença de textura na imagem. |
Esses mecanismos de espalhamentos resultam em diferentes padrões de textura nas imagens, os quais podem ser facilmente identificados e relacionados aos alvos de interesse (por exemplo: óleo, embarcação, água, etc.), como ilustrado na imagem Radarsat a seguir.
É importante ressaltar, contudo, que as técnicas de interpretação dessas imagens devem ser combinadas com dados auxiliares de condições meteorológicas e oceanográficas, a fim de eliminar falsos-alvos, uma vez que, assim como o óleo, outros fatores como ausência de vento, presença de células de tempestade e filmes biológicos contribuem para que a superfície da água se apresente lisa ao sensor, levando a interpretações equivocadas de manchas de óleo. A presença de tais fatores deve ser identificada na imagem através da utilização de informações auxiliares, como temperatura da superfície do mar e de topo de nuvens, concentração de clorofila no oceano e velocidade do vento a 10 metros de altitude, advindas de diferentes plataformas orbitais.
Outro ponto importante a ser considerado na utilização de dados de radar para a detecção de óleo na superfície da água está relacionado com a escolha apropriada da imagem, no que diz respeito aos parâmetros de aquisição ideais para essa aplicação, especialmente o ângulo de incidência e a polarização da onda. Ângulos de incidência baixos, menores que 40°, favorecem a detecção da superfície com óleo, pois o contraste de textura entre água e óleo é realçado, ao contrário de incidências altas, onde esse contraste é atenuado, dificultando a distinção entre alvos. No caso da polarização, a VV oferece melhor contraste, comparada com as demais polarizações (HH, HV e VH). A detecção dependerá ainda do tamanho da feição (extensão da superfície com óleo) e da resolução espacial da imagem.
Os sistemas Radarsat-1 e 2, que operam na banda C (5,6 centímetros de comprimento de onda), oferecem diversos modos de aquisição, ou beam modes, que são historicamente utilizados com sucesso para essa aplicação. Dentre eles, destacam-se os modos ScanSAR Narrow A (incidência de 20° a 38°), o ScanSAR Wide (incidência de 20° a 48°), o Wide 1 e 2 (incidência de 21° a 38°), com diferentes resoluções e áreas de cobertura. Além dos dois satélites poderem operar simultaneamente, em órbitas distintas (ascendente e descendente), aumentando a frequência de recobrimento, o Radarsat-2 (www.radarsat2.info) possui a capacidade de visada para os dois lados da plataforma (direito e esquerdo), o que aumenta ainda mais as possibilidades de aquisições sobre uma mesma área, em intervalo de tempo reduzido. Além disso, o Radarsat-2 é um sistema polarimétrico e, portanto, dispõe de todas as polarizações. Tais características, aliadas ao serviço rápido de entrega dos dados, fazem dos sistemas Radarsat uma solução em radar eficaz e de excelente custo-benefício para a detecção e monitoramento de derramamento de óleo. No Brasil, esses dados são representados com exclusividade pela empresa Threetek Soluções em Geomática, a qual agrega, também, o serviço de detecção de óleo com base nos conceitos abordados neste artigo.
Waldiza Brandão
Geóloga, gerente técnica da Threetek
waldiza@threetek.com.br
Douglas Fraga
Oceanógrafo
douglas@threetek.com.br