Radar


Radar é a abreviatura normalmente utilizada para RAdio Detection And Ranging (Detecção e Telemetria por Rádio). Como sinal de medição, utiliza radiação de microondas com comprimentos de onda na ordem de mm, cm e dm. Esta técnica mede distâncias (ou seja, amplitudes) entre o sensor e o alvo.
 
As duas principais técnicas de radar utilizadas para monitorizar glaciares são a altimetria radar e a de Synthetic Aperture Radar (SAR). Em ambas as técnicas, um sensor envia um sinal de radar, o sinal de retorno é registado, sendo então analisado o seu tempo de trajecto para a Terra e de volta. São também analisadas a intensidade e outras propriedades do sinal.

A quantidade de energia de microondas que é retrodifundida (ou seja, reflectida) para o sensor depende de uma série de propriedades da neve e do gelo. As propriedades mais importantes da superfície e materiais que influenciam a retrodifusão de microondas são:

  • irregularidade (rugosidade) da superfície,
  • humidade da neve e do gelo,
  • a estrutura (em profundidade) da neve e do gelo, ou seja, derretimento ou camadas de gelo na neve.

 
 
 Devido a estes factores, a neve e o gelo poderão apresentar um aspecto muito diferente nas imagens de radar.

  • A neve e o gelo húmidos absorvem uma grande quantidade de energia de microondas e reflectem-na para longe do sensor. Ambos os processos são igualmente importantes. As quantidades efectivas de absorção e de reflexão dependem, entre outros factores, do comprimento de onda do radar, do ângulo de incidência (isto é, do ângulo em relação à vertical com que o sinal de radar atinge o solo) e da regularidade da superfície. Quando a absorção e a reflexão estão longe do sensor, pouca energia retorna ao sensor e a imagem de radar é escura.

  • A neve seca surge muitas vezes luminosa porque as microondas penetram na neve, onde são reflectidas por muitos delicados cristais de gelo e lentículas de gelo.

  • As ondas de radar propagam-se através da neve fria e seca, tornando essa neve quase invisível ao sensor de radar. A retrodifusão registada provém normalmente do material sob a neve seca, p. ex., gelo glaciar ou substrato rochoso.

  • O gelo irregular e húmido, p. ex., zonas de fendas (glaciares) ou neve irregular e húmida difundem uma grande quantidade de energia de microondas de volta para o sensor e, consequentemente, surgem com uma aparência luminosa na imagem de radar.

 
 
Gletsjer op een ASAR-opname (Advanced SAR) gemaakt door Envisat op 13 juni 2006 in de buurt van Kronebreen, Spitsbergen Secção glaciar de uma imagem Envisat Advanced SAR (ASAR) de 13 de Junho de 2006, na proximidade de Kronebreen, Svalbard
Winter ASAR image taken on 29 February 2008 over Kronebreen Esta secção de uma imagem Envisat ASAR foi obtida no Inverno (29 de Fevereiro de 2008) sobre Kronebreen, Svalbard

  
 
ALOS PALSAR
 
A área luminosa no centro desta secção de uma imagem de satélite ALOS do tipo em fase, banda L (PALSAR), 24 de Novembro de 2006
 
 
A principal vantagem das técnicas de radar comparativamente às ópticas é a capacidade de operação à noite, bem como através de nuvens. Estas duas propriedades radar são muito importantes em áreas frequentemente cobertas de nuvens, como é o caso de muitas regiões glaciares e das regiões polares, que durante grandes períodos do ano estão totalmente escuras devido à ausência do Sol (noites polares).
  
 
Envisat ASAR radar image of Kronebreen of 13 June 2008 Imagem de radar Envisat ASAR de Kronebreen a 13 de Junho de 2008
MODIS image taken on the same date and at the same time Imagem de MODIS obtida na mesma data, aproximadamente à mesma hora, com a mesma área oculta sob as nuvens.

Envisat ASAR radar image of Kronebreen of 26 February 2008 Imagem de radar Envisat ASAR de Kronebreen, obtida a 26 de Fevereiro de 2008
MODIS image taken on the same date and at the same time Imagem MODIS da mesma data, obtida aproximadamente à mesma hora, com a mesma área iluminada por um ângulo do sol muito baixo

  
 
 As comparações abaixo mostram uma imagem óptica e de radar da mesma região em maior detalhe.

True colour optical satellite image of Brøggerhalvøya Imagem de satélite óptica a cores de Brøggerhalvøya, Svalbard, Noruega. A imagem foi obtida a 23 de Julho de 2006, utilizando o sensor Thematic Mapper no satélite Landsat.
Envisat ASAR image of the same area Imagem Envisat ASAR da mesma área que a fotografia anterior. A imagem foi obtida a 13 de Junho de 2008

  
 
 Na imagem obtida pelo instrumento ASAR a bordo do satélite Envisat, as porções inferiores do glaciar aparecem escuras devido ao derretimento de gelo e neve, que torna a superfície húmida. As porções superiores dos glaciares não parecem estar ainda afectadas por derretimento e, por isso, as microondas conseguem penetrar no bloco de neve, onde são retrodifundidas para o sensor (chamada dispersão de volume). Neste caso, a dispersão do volume está em muitas camadas de gelo, lentículas de gelo e cristais de neve na camada de neve. A dispersão do volume ocorre no interior do material. Por conseguinte, o sinal tem de penetrar no material, onde normalmente ressalta e se reflecte de diferentes componentes no material.
 
 
ASTER optical image taken on 12 July 2002 over Kronebreen Imagem óptica ASTER obtida a 12 de Julho de 2002 sobre Kronebreen, Svalbard
ALOS PALSAR radar image of 24 December 2006 of the same area Imagem de radar ALOS PALSAR obtida a 24 de Dezembro de 2006, da mesma área

  
 
 Mesmo tendo a imagem PALSAR acima sido obtida no Inverno, quando a área estava totalmente coberta de neve fria, podemos reconhecer claramente grandes variações no grau de retrodifusão de microondas (ou seja, amplitude). As áreas luminosas são provocadas por irregularidade pronunciada da superfície – neste caso fendas. No Inverno estão cobertas de neve e, como tal, quase invisíveis ao olho humano. Os sinais de microondas podem, contudo, penetrar através da cobertura de neve fria e seca, até às fendas, onde são retrodispersados.

  • Imprima a imagem de radar PALSAR acima, coloque uma transparência por cima e contorne as áreas muito claras. Em seguida, imprima o cenário ASTER acima e coloque a transparência sobre ele. O que são as áreas claras? Por que motivo podem as imagens de radar ser utilizadas para detectar zonas de fendas em glaciares na estação fria do Inverno, quando as fendas estão cobertas de neve e invisíveis ao olho humano?

    Poderá comparar as duas imagens (Aster_12july2002 e ALOS_PALSAR_24dec2006) utilizando o LEOWorks e a sua ferramenta de animação.

  • Obteríamos os mesmos resultados na Primavera, quando a neve já começou a derreter e está muito húmida?

 
 
  
Last update: 28 Fevereiro 2014


Análise de glaciares utilizando imagens de radar

 •  Introdução (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_PT/SEMNJ5D6UQH_0.html)

Informação de Base

 •  Radar de Abertura Sintética (SAR - Synthetic Aperture Radar) (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_PT/SEMFX5D6UQH_0.html)

Exercícios

 •  Exercícios LEOWorks - Introdução (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_PT/SEM726D6UQH_0.html)
 •  Exercício 1: Dados de radar multitemporais e dados ópticos multiespectrais (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_PT/SEM046D6UQH_0.html)
 •  Exercício 2: A influência das condições atmosféricas nas imagens de radar (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_PT/SEMZ27D6UQH_0.html)
 •  Conclusões (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_PT/SEMZ47D6UQH_0.html)

Eduspace - Software

 •  LEOWorks 4 (MacOS) (http://leoworks.asrc.ro/download/leoworks.app.zip)
 •  LEOWorks 4 (Windows) (http://leoworks.asrc.ro/download/leoworks.exe)
 •  LEOWorks 4 (Linux) (http://leoworks.asrc.ro/download/leoworks.jar)

Eduspace - Download

 •  Images_Glaciers.zip (http://esamultimedia.esa.int/eduspace/Leoworks-material.zip)
 •  GoogleEarth file (http://esamultimedia.esa.int/eduspace/GoogleEarth_file.kmz)