Atração gravitacional ajuda a identificar estoques de água

Dados de satélite sobre a variações na gravidade da Terra estão redefinindo o campo da hidrologia

The New York Times |

Cientistas vêm utilizando pequenas variações da gravidade da Terra para identificar áreas conturbadas no mundo onde a população vem destruindo o lençol freático, uma das principais fontes de água potável do planeta.

Eles descobriram problemas em locais muito diferentes, como norte da África, norte da Índia e nordeste da China; além do Vale de San Joaquin, que fica na cidade de Sacramento e é o centro da indústria agrícola de US$ 30 bilhões do estado da Califórnia.

Jay S. Famiglietti, diretor do Centro de Modelagem Hidrológica, aqui na Universidade da Califórnia, afirmou que Grace (sigla em inglês para Gravity Recovery and Climate Experiment), depende da ação de dois satélites que monitoram um ao outro. Com nove anos de existência, os dois produziram alguns dos dados mais precisos até hoje sobre as variações gravitacionais do planeta. Os resultados estão redefinindo o campo da hidrologia, ciência que vem ganhando importância com o aumento das alterações climáticas e o crescimento populacional, uma vez que esses fatores levam a redução da provisão mundial de água potável.

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Dados de satélites sinalizam a proximidade da escassez da água nos aquíferos

O Grace observa “todas as alterações ocorridas no gelo, na neve e no armazenamento de água, toda a água da superfície e subterrânea, bem como a umidade do solo”, explica Famiglietti.

Porém, mesmo com as informações sinalizando a proximidade da escassez, os responsáveis pela formulação de políticas vêm sendo cautelosos em admitir as descobertas. Os gerentes de águas da Califórnia, por exemplo, têm tratado com certo ceticismo a nova descoberta de Famiglietti, que aponta uma redução nos aquíferos de 30.825 quilômetros cúbicos de outubro de 2003 a março de 2010 – quantia suficiente para encher quase por completo o lago Mead, maior reservatório dos Estados Unidos.

Segundo Greg Zlotnick, membro do conselho administrativo da Associação das Agências de Água da Califórnia, os gerentes temem que esses dados possam ser usados para o benefício de outras pessoas na competição pelo difícil fornecimento de água. “Há muita paranoia em relação a contadores de vantagem na política, dizendo 'para o diabo com a regularização’”, afirmou.

Outras reações ocorrem em regiões áridas do mundo todo mundo onde as bacias de lençóis freáticos são compartilhadas entre países vizinhos, às vezes pouco amigáveis. É o caso de Índia e Paquistão; Tunísia e Líbia ou Israel; Jordânia, Líbano, Síria e os territórios palestinos. Esses países tendem a desconfiar do uso excessivo do recurso pelos vizinhos.

Famiglietti provavelmente não estava pensando em política de águas quando ouviu falar de Grace. Em 1992, ao se candidatar a um emprego na Universidade do Texas, ele foi entrevistado por Clark R. Wilson. Geofísico da universidade, Wilson descreveu um experimento planejado para medir as variações no campo gravitacional da Terra.

“Eu entrei no escritório dele e retirei de lá um pedaço de papel com os dizeres: Estou tentando descobrir de que forma a distribuição de água faz a Terra oscilar”, afirma Famiglietti. "O ano era 1992 e eu fiquei atônito.

Passei a gostar dele no mesmo momento. Eu disse, “Isto é inacreditável, é maravilhoso e um esclarecimento para toda a área”.

Nessa altura, o experimento de Grace ainda esperava em uma fila de projetos da Nasa. Porém, ele e Matt Rodell, estudante de doutorado sob sua supervisão, começaram a investigar a funcionalidade de Grace. Realizando a prova de conceito, eles revelaram que os dados do projeto eram confiáveis e podiam embasar estudos de lençóis freáticos.

“Estávamos entrando um campo amplo”, afirmou Modell, que atualmente atua como pesquisador do Centro Goddard de Voos Espaciais, da Nasa. “Éramos como crianças em uma loja de doces. Havia muito a ser feito”.

Quando foi concebido por um grupo de cientistas dirigido por Byron D.

Tapley, diretor do Centro de Pesquisas Espaciais da Universidade do Texas, Grace era o projeto favorito dos geodesistas - pessoas que estudam as variações no tamanho, formato e eixo rotacional da Terra. Os climatologistas também estavam bastante interessados em usá-lo para estudar o derretimento da calota polar, mas os hidrólogos prestavam pouca atenção no início. Porém, lembra Wilson, “o Jay se dedicou inteiramente ao projeto”.

Dez anos depois, os dois satélites foram lançados das instalações espaciais russas em Plesetsk. Bem atrás estava um míssil balístico intercontinental usado. O projeto, uma colaboração entre a Nasa e o Centro Aeroespacial Alemão, passou a transmitir dados gravitacionais de volta para a Terra.

Conseguir dados para fins de pesquisa geral teria sido impossível antes do final da Guerra Fria. Isto porque os mapas indicando as ondulações normais do campo gravitacional da Terra eram usados para direcionar mísseis de longo alcance. Esses mapas, portanto, eram secretos.

Durante décadas, as medições de águas subterrâneas nos Estados Unidos foram feitas a partir de pontos na superfície da Terra, tomando medidas de profundidade em tempo real em 1.383 dos poços de observação do Instituto de Pesquisa Geológica dos Estados Unidos e leituras diárias em outros 5.908.

Essas leituras são complementadas pela medição dos níveis de água de centenas de milhares de outros poços, valas e escavações.

Os dois satélites têm o tamanho de um carro pequeno e percorrem órbitas polares distantes cerca de 170 quilômetros. Eles transmitem microondas um para o outro, calibrando a distância entre elas e chegando a intervalos menores do que a largura de fio de cabelo.

Caso a massa que está abaixo na trajetória do satélite líder aumente – o que pode ocorrer se a bacia inferior do rio Mississipi encher de água_o satélite irá acelerar e a distância entre os dois aumentará. Depois, a massa exerce atração sobre os dois e a distância diminui. Ela aumenta de novo quando o satélite à frente se move saindo do alcance, enquanto o satélite posterior é retido.

As medições da distância entre os veículos se traduzem na medida da massa da superfície em qualquer região determinada. Os dados são muito simples, afirma Famiglietti. De um instante até o próximo, “ele oferece apenas um número”, afirma. “É como avançar em uma escala”.

Para separar águas subterrâneas de outro tipo de umidade que exerça influência na gravidade são necessários poucos cálculos e a inclusão de informações sobre precipitação e escoamento superficial obtidas a partir de estudos da superfície ou modelos computacionais.

Os dados do Grace têm seus limites, como no caso de informações associadas a uma imagem. Os dados gravitacionais ficam mais escassos à medida que a área examinada diminui. Além disso, em áreas menores do que 194 mil quilômetros quadrados torna-se mais difícil chegar a conclusões sobre as provisões de águas subterrâneas. A maioria dos aquíferos tem área menor do que essa. O Vale Central, na Califórnia, tem extensão de 57 mil quilômetros quadrados e fica sobre diversas bacias de águas subterrâneas.

Famiglietti conseguiu calcular o nível de redução do lençol freático. Ele indicou que o problema é mais grave na região sul, próximo a cidade de Tulare. Porém, há muito poucos dados para se afirmar algo sobre a zona de conservação hídrica do rio Kings, que mede cerca de 4.800 quilômetros quadrados.

O Grace “oferece uma imagem grande,” afirma Felix Landerer, hidrólogo do Laboratório de Propulsão a Jato de Pasadena, enquanto que um gerente de águas possui alguns poucos poços para monitorar em uma zona determinada. “É difícil e pouco objetivo reunir essas informações”.

Em outras regiões do mundo, como no norte da Índia, a inovação contida nas medições_e possivelmente também as histórias contadas pela população_ geraram resistência, dizem os cientistas.

“Para um hidrólogo tradicional, é estranho imaginar que um satélite na atmosfera determine os níveis de provisão de águas subterrâneas”, afirma John Wahr, geólogo da Universidade do Colorado.

Como Famiglietti e Modell, Wahr e seu colega Sean Swenson enfrentaram resistência ao estudar o esgotamento dos aquíferos no norte da Índia.

Swenson explicou que, “quando você está na Índia e diz ¿as atividades que realizamos são insustentáveis e precisam ser modificadas, a população resiste à mudança, porque mudar sai caro”.

Ao mesmo tempo em que afirma não ter intenção de participar da política de águas, Famiglietti reconhece que isso será algo difícil de evitar. Isto porque a função dele é garantir a disponibilidade de informações sobre os lençóis freáticos, coletar e difundir todos os dados encontrados. Enquanto isso, os aquíferos secam e a carência de água aumenta.

“Percebam que a água já foi um recurso abundante”, afirma ele. Agora, com a ocorrência de alterações climáticas, o crescimento populacional e a contaminação do lençol freático em diversas regiões, os satélites nos mostram que estamos esgotando parte deste material.

“Acredito que não demos a atenção devida a esse fato e provavelmente teremos que mudar isso”.

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