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Telemetria por Satélites

Publicado Por: INPE
Última Modificação: Abr 03, 2018 14h07

(Autoria Dra. Mónica Muelbert, FURG)

A Antártica é uma das regiões do globo que mais esta sofrendo as conseqüências de mudanças globais e climáticas. Pesquisadores da NASA demonstraram uma relação clara entre fenômenos “El Niño (ENSO)”, mudanças climáticas e a cobertura de gelo ao redor do Continente Antártico. A relação mais forte foi observada na região de Amundsen, Bellingshausen e Mar de Weddell no oeste da Antártica. Os efeitos observados podem ter profundo impacto, já que episódios “El Niño (ENSO)” afetam diretamente os mares de Ross e Weddell, áreas-fonte de água fria e densa de fundo, que por sua vez influenciam a circulação global dos oceanos.

Recentemente, a partir do IV Ano Polar Internacional/API foi criado o projeto “Marine Mammal Exploring the Oceans Pole to Pole” (MEOP – Proj. no. 153). O projeto MEOP reúne um time interdisciplinar com especialistas (biólogos, oceanógrafos e metereologistas) de dez nacionalidades diferentes, o que permite combinar:

  • o estudo da ecologia de mamíferos aquáticos árticos e antárticos;
  • e a coleta de dados oceanográficos singulares.

Elefantes-marinhos, baleias beluga, focas-encapuçadas, focas-cinzentas, focas-de-Weddell, focas-carranguejeiras são equipadas pelos pesquisadores do MEOP com uma nova geração de mini-CTDs ligadas a Plataformas de Coleta de Dados (PCDs). Os números identificadores dessas PCDs são fornecidos pelo INPE sem custos ao projeto como uma contribuição ao PROANTAR. As PCDs transmitem seus dados via satélites através do serviço ARGOS. Esses instrumentos permitem a coleta e transmissão, em tempo quase real, do movimento e de perfis de temperatura e salinidade georeferenciados obtidos no momento dos mergulhos destes predadores.

Esta estratégia permite ao MEOP estudar a repartição e a migração dos mamíferos marinhos polares; melhor compreender onde eles preferem se alimentar e a qual profundidade eles mergulham; e, avaliar as conseqüências das mudanças oceanográficas em curso sobre estas espécies através de uma melhor caracterização dos ambientes que eles freqüentam.

O sucesso alimentar de predadores-topo está ligado ao bom aproveitamento e reconhecimento de condições oceanográficas favoráveis a suas presas. O elefante-marinho do sul, por exemplo, privilegia a alimentação em grandes estruturas frontais do oceano polar; enquanto outras espécies apresentam maior dependência da presença de blocos de gelo. Estas espécies são particularmente afetadas nos anos em que a superfície da calota polar é reduzida como conseqüência da diminuição no estoque de krill, sua presa principal.

Estas mudanças ocorrem em diferentes escalas, e somente informações coletadas ao longo de vários anos permitirem avaliar a influência das condições oceanográficas a curto, médio e longo prazo sobre a distribuição, o sucesso alimentar e reprodutivo, e a demografia destes predadores. Trabalhos integrados como este permitem avaliar a capacidade de adaptação destas espécies às mudanças climáticas.

Como coletam informações ambientais simultaneamente, os dados recolhidos por estes organismos têm aplicações diversas para a oceanografia. Eles contribuem para a observação em tempo real dos oceanos, permitem descrever a circulação das massas d’águas, os fenômenos climáticos e oceanográficos de grande escala assim como o fornecimento em fluxo contínuo de dados assimilados aos modelos oceano-clima.

Oceanos polares estão entre as regiões mais inacessíveis do planeta, notadamente no período invernal e nas zonas cobertas pela calota de gelo. Cruzeiros oceanográficos e bóias de deriva, utilizados para estudar estes oceanos e avaliar as conseqüências oceanográficas resultantes do aquecimento global, não conseguem atingir estas regiões reguladoras do clima mundial. Esta deficiência não é encontrada pelos mamíferos marinhos.

A titulo de comparação, em 2004-2006 cerca de 200 perfis históricos de temperatura e de salinidade obtidos por meios oceanográficos convencionais foram coletados na região antártica do Oceano Indico e integrados à base de dados CORIOLIS no âmbito do projeto SeaOS. Em menos de 5 meses os elefantes-marinhos do sul coletaram mais de 2000!

O MEOP-BR é o braço operacional no Brasil do projeto MEOP que instrumentou entre 2007 e 2010 trinta e tres exemplares de elefantes-marinhos do Sul a partir do Refugio Brasileiro Emilio Goeldi, nas Ilhas Shetlands do Sul com rastreadores satelitais acoplados a mini-CTDs. Como esta espécie mergulha profundo (> 1000 m), alimenta-se em áreas de alta produtividade (“hot-spots”) que são de interesse humano para pesca e com alto interesse oceanográfico, eles atuam como “indicadores ambientais”.

O MEOP-BR permitiu a coleta de dados oceanográficos de alta precisão durante todo o ano, representando um grande avanço para estudos de modelagem e dinâmica de massas de água nas regiões polares. Esta oportunidade única de coleta de dados integrados, com alta resolução, permitiu investigar áreas importantes, pouco amostradas e conhecidas sob o ponto de vista ambiental ao longo de todo o ano, verão e inverno. Este estudo também contribuiu para consolidar o conhecimento da ecologia e biologia de pinípedes no âmbito do PROANTAR e a participação brasileira em iniciativas importantes de avaliação da biodiversidade antártica. Quando combinamos levantamentos de abundância e distribuição espaço-temporal de pinípedes da Ilha Elefante e adjacências com o acompanhamento do comportamento de mergulho e forrageio de pinípedes em larga escala associado a coleta de dados oceanográficos e ambientais, é possível obter um panorama mais completo do ambiente em que estes organismos vivem.

Essas informações foram coletadas simultaneamente no Ártico e em outras áreas da Antártica com o intuito de integrar as informações no âmbito do projeto principal (MEOP–API) obtidas por pesquisadores das instituições co-participantes. Esta iniciativa representou um grande esforço internacional e esta sendo utilizada como modelo de estudo ecossistêmico e em sintonia com iniciativas como o Southern Ocean Observing System (SOOS) e com as estratégias de conservação e manejo de predadores-topo tanto do Comitê Cientifico para Pesquisas Antárticas (SCAR) quanto da Convenção para Conservação dos Recursos Marinhos Vivos da Antártica (CCAMLR). A continuidade do projeto enriquecerá e fortalecerá os conhecimentos obtidos na região da Península Antártica Oeste, uma das mais afetadas por processos mudanças climáticas.


Objetivos Principais

  1. Descrever o ambiente marinho encontrado ao longo dos movimentos de predadores-topo rastreados por satélite (elefantes-marinhos do sul, focas-de-weddell e focas-caranguejeiras entre outros) e a associação entre seu comportamento e variáveis oceanográficas/ambientais (massas de água, gelo, batimetria);
  2. Estabelecer uma serie temporal de observações do ecossistema antártico através de amostradores biológicos (predadores-topo) visando compreender alterações induzidas por mudanças climáticas.

Adicionalmente, as informações coletadas neste projeto contribuirão para:

  1. Entender o papel do Oceano Austral nos fluxos de calor no equilíbrio de água doce do planeta;
  2. Estudar e avaliar a estabilidade da circulação do Oceano Austral;
  3. O papel do oceano na estabilidade do manto de gelo antártico e sua contribuição para o aumento do nível do mar;
  4. O futuro da Antártica do gelo marítimo; e,
  5. Os impactos das mudanças globais sobre os ecossistemas do Oceano Austral.

Metodologia

Elefantes-marinhos do sul são instrumentados com mini-CTDs (SDLRs fabricados pela Sea Mammal Research Unit, SMRU) para monitorar sua localização, caracterizaras atividades de mergulho e forrageio dos indivíduos, bem como caracterizar as condições oceanográficas do ambiente aquático durante seus deslocamentos e mergulhos. Os indivíduos são instrumentados em fases especificas do seu ciclo de vida, o que fornece dados sobre sua ecologia e do ambiente durante as atividades de forrageio de elefantes-marinhos de diferentes idades e sexo.

Os animais são estudados principalmente na Ilha Elefante (61°05’S 055°20’W), Shetlands do Sul durante todo o ano e as atividades de pesquisa são realizadas a partir do refugio Emilio Goeldi, que fica situado na face oeste da ilha, caracterizando a única estrutura de pesquisa num raio de 100 milhas.

Com estes aparelhos podemos determinar a posição geográfica, perfis de temperatura e salinidade do ambiente bem como taxas de ascensão e descida nos mergulhos, duração do mergulho, profundidade, tempo no fundo, taxas de deriva e afundamento. A montagem e fixação dos aparelhos segue metodologia previamente testada e descrita para várias espécies. Devido ao alto valor de cada mini-CTD, procura-se recuperar o instrumento ao final de cada período de instrumentação. Este procedimento vem sendo usado com sucesso em várias espécies de vertebrados marinhos.

O acompanhamento do movimento dos animais instrumentados com rastreadores satelitais é feito praticamente em tempo real pelo British Antarctic Survey (BAS) e/ou pelo INPE via sistema ARGOS. Até o momento, foram instrumentadas pelo projeto MEOP-BR 25 fêmeas e 6 machos de elefante-marinho do sul, M leonina, na Ilha Elefante. Temos a previsão de instrumentar mais 8 indivíduos nos períodos pós-reprodutivo em colaboração com demais parceiros no projeto MEOP internacional.


Resultados Esperados

  1. Melhoria do nosso conhecimento da ecologia destes animais fascinantes durante os diferentes estágios do seu ciclo de vida;
  2. Aumento do nosso conhecimento dos oceanos polares através da coleta eficaz de dados durante o inverno;
  3. Estabelecimento de reações individuais e especificas frente às diferentes condições oceanográficas encontradas;
  4. Avaliação de possíveis adaptações às mudanças climáticas.

A presente iniciativa contribuirá para consolidar o conhecimento da ecologia e biologia de pinípedes, que tiveram inicio no âmbito do Programa Antártico Brasileiro (PROANTAR) em 1997. Este estudo permitirá a participação brasileira em iniciativas importantes de avaliação da biodiversidade antártica no âmbito tanto do Comitê Cientifico para Pesquisas Antárticas (SCAR) quanto da Convenção para Conservação dos Recursos Marinhos Vivos da Antártica (CCAMLR). As inovações tecnológicas propostas tem aplicações trans-disciplinares e permitem integração com estudos na área de mudanças climáticas.

Além do projeto MEOP-BR, estudos de telemetria satelital também são desenvolvidos no recém-aprovado Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia do Mar (INCT Mar) Centro de Oceanografia Integrada (COI), INCT-Mar COI, sediado no Instituto de Oceanografia da Universidade Federal do Rio Grande (IO-FURG).

O INCT-Mar COI é formado por pesquisadores distribuídos por vários estados brasileiros agrupados em áreas do conhecimento, representando grupos de pesquisas brasileiros já consolidados. O INCT-Mar COI contará ainda com apoio de inúmeras instituições internacionais de renome, engajadas com os temas científicos do INCT-Mar COI, confirmando a sua abrangência, influência e excelência técnico-científica.

Os objetivos mais importantes do INCT-Mar (COI) são:

  1. melhoria significativa da infra-estrutura de pesquisa oceanográfica no Brasil;
  2. emprego de novas tecnologias em Oceanografia;
  3. desenvolvimento e inovação tecnológica;
  4. melhoria na formação e capacitação de futuros profissionais, através de cursos profissionalizantes, de graduação, e de pós-graduação oferecidos pelas instituições co-participes;
  5. diminuição das diferenças regionais na capacitação e formação de recursos humanos; e,
  6. estudos sobre novos estoques pelágicos na plataforma brasileira.

O projeto esta divido em redes temáticas com sub-propostas, entre elas a sub-proposta 2.2 intitulada “Tempo de residência de organismos pelágicos em Áreas Ecologicamente Significativas (AES – Hot spots)” cujos responsáveis são Mônica M.C. Muelbert (FURG) e José H. Muelbert (FURG) que utilizará a telemetria como ferramenta principal.




Equipe

Mônica Muelbert – Coordenador (FURG)
Gilberto Fillmann – Vice-coordenador (FURG)
Ronald Buss de Souza (CRS/INPE)
Ilana Wainer (IO-USP)
Marcelo Santini (INPE)


Colaboradores Estrangeiros

Kit M. Kovacs, Norwegian Polar Institute (NPI)
Mike Fedak, University St. Andrews (SMRU)
Susan L. Gallon (U Tas)
Mark A. Hindell (U Tas)
Mirtha N. Lewis (CENPAT)