Quando alguém utiliza um aplicativo de navegação no celular, dificilmente imagina que a mesma tecnologia responsável por indicar rotas também pode ajudar cientistas a monitorar a atmosfera e compreender eventos climáticos extremos. Isso é possível graças a um fenômeno que, no campo do posicionamento por satélite, costuma ser tratado como uma fonte de erro: o Atraso Zenital Total (ZTD, na sigla em inglês).
Esse parâmetro está relacionado à influência das condições atmosféricas sobre os sinais do GPS e de outros sistemas de navegação por satélite. Ao atravessar a atmosfera, esses sinais sofrem atrasos e podem comprometer a precisão das coordenadas calculadas com os sinais obtidos pelos receptores. Mas aquilo que representa um problema para a localização pode se transformar numa fonte de informação para a meteorologia: como o ZTD é diretamente influenciado por variáveis como temperatura, pressão atmosférica e umidade, sua análise permite investigar e monitorar o comportamento da atmosfera em diferentes regiões.
É esse potencial que vem sendo explorado por um grupo de pesquisadores da Unesp, liderados pela docente Daniele Barroca Marra Alves, da Faculdade de Ciências e Tecnologia, câmpus de Presidente Prudente. Em um estudo recente, o grupo demonstrou como os sinais de sistemas globais de navegação por satélite (GNSS), como o GPS, podem também ser utilizados para investigar o comportamento da atmosfera. A pesquisa, intitulada Brazilian neutrospheric delay (ZTD) temporal series and development of a climatology over nine-years data from soundering and GNSS, e publicada na revista Applied Geomatics, analisou nove anos de dados coletados entre 2014 e 2022 por 31 estações GNSS e 31 estações de radiossondagem distribuídas pelo território nacional.
O trabalho resultou em uma série de mapas climatológicos do Brasil, demonstrando como o ZTD varia dentro do território nacional. Apesar da existência de modelos meteorológicos gerais, aplicáveis no mundo inteiro, a pesquisadora destaca a importância de conhecer a meteorologia em nível regional, especialmente em um país como o Brasil, que conta com um comportamento atmosférico complexo. “O Brasil é um país com vasta extensão territorial e sua atmosfera é muito peculiar. Temos a Floresta Amazônica, que é bastante úmida; regiões mais secas no centro do país; um litoral extenso e a Região Sul mais fria. Isso faz com que o estudo da atmosfera seja bastante interessante, porque conseguimos ter várias realidades em um mesmo território”, explica a docente.
A influência atmosférica nos sinais de GPS
O ZTD é tradicionalmente conhecido pelos especialistas em posicionamento por satélite como uma importante fonte de erro. Quando os sinais emitidos pelos satélites atravessam a atmosfera terrestre, eles sofrem um atraso provocado pela interação com os gases atmosféricos e, principalmente, com o vapor d’água presente na atmosfera. Esse fenômeno altera o tempo de propagação do sinal e pode comprometer a precisão das coordenadas obtidas com o GNSS. Dependendo das condições atmosféricas e da qualidade dos modelos utilizados para corrigi-lo, o impacto do ZTD pode gerar erros superiores a 2,5 metros na direção zenital caso esse efeito não seja adequadamente considerado.
Esse erro já é considerável em atividades que demandam precisão de centímetros, como o monitoramento de barragens, obras de engenharia e agricultura de precisão. Porém a pesquisadora explica que, por se tratar de uma medida calculada na direção zenital — ou seja, diretamente acima do observador —, o impacto pode ser muito maior quando o sinal chega de forma inclinada, próximo ao horizonte. Nesses casos, o atraso atmosférico pode alcançar até dez vezes o valor registrado no zênite, chegando a aproximadamente 25 metros. Isso porque, quanto mais próximo do horizonte está o satélite, maior é o caminho percorrido pelo sinal dentro da atmosfera. Ao atravessar uma camada atmosférica mais extensa, o sinal sofre uma influência mais intensa, ampliando o atraso.
Os pesquisadores comentam que esse atraso, por sua vez, pode indicar regiões mais ou menos úmidas ou com maior chance de precipitação, já que parte dele é influenciado diretamente pelo vapor d’água presente na atmosfera. Assim, essa seria a premissa inicial para conseguir transformar o que antes era erro em informação meteorológica.
Leia a reportagem completa no Jornal da Unesp.
Com informações da Unesp
Imagem de capa gerada com IA
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