Áreas temáticas



Aplicações de Satélites para o Desenvolvimento Sustentável

PPGs Envolvidos: SER, ETE, CAP, MET, CST
Países: África do Sul; Alemanha; Argentina; Austrália; Áustria; Bélgica; Canadá; Chile; China; Colômbia; Dinamarca; Espanha; Estados Unidos; Finlândia; França; Holanda; Índia; Irlanda; Itália; Japão; México; Noruega; Nova Zelândia; Peru; Polônia; Portugal; Reino Unido; Rússia; Suécia e Suíça. [+]

Descrição: No contexto global das discussões sobre mudanças ambientais, desenvolvimento sustentável, saúde e segurança alimentar o Brasil tem posição de liderança no desenvolvimento de técnicas de monitoramento por satélite e geoprocessamento para recursos naturais, desenvolvimento de tecnologias em processamento de imagens e dados satelitais e serviços. Esta área temática, tem como principal objetivo formar pesquisadores e profissionais, com reconhecida competência e liderança para atuar em questões nacionais alinhadas com iniciativas globais. Assim, o tema visa formar lideranças científicas para subsidiar ações e criar soluções dentro de fóruns internacionais como a Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima (UNFCCC, na sigla em inglês), o Painel Intergovernamental para Mudanças Climáticas (IPCC, na sigla em inglês), a Convenção sobre Diversidade Biológica (CBD), a Convenção sobre Áreas Alagadas com Importância Internacional (RAMSAR Convention), a Convenção para o Combate a Desertificação (UNCCD) e o Sendai Framework for Disaster Risk Reduction (UNISDR). A atuação competente das lideranças formadas dentro desta linha temática, através do desenvolvimento de pesquisas de ponta, auxilia estrategicamente o Brasil a cumprir suas metas internacionais estabelecidas dentro da Política Nacional Sobre Mudança do Clima (PNMC – Lei no 12.187), incluindo oportunidades de mitigação; impactos, vulnerabilidades e adaptação; pesquisa e desenvolvimento; e educação, capacitação e comunicação. As pesquisas terão impacto direto na Estratégia Nacional para REDD+ no Brasil (ENREDD+), que formaliza, perante a sociedade brasileira e os países signatários da Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima, as ações para prevenção e controle do desmatamento e da degradação florestal, a promoção da recuperação florestal e o fomento ao desenvolvimento sustentável. Esta temática multidisciplinar exige não somente o entendimento de sistemas ambientais complexos, como também o domínio do processamento de imagens de satélites, o conhecimento e desenvolvimento de sensores para o monitoramento de alvos específicos e a habilidade de modelar esses sistemas. São previstos estudos nas seguintes linhas específicas, considerando o Corpo Docente multidisciplinar de vários PPGs do INPE:

  • Agricultura Tropical
  • Ecossistemas Tropicais e Ciências Ambientais
  • Mudanças Climáticas e de Uso da Terra
  • Recursos Florestais Tropicais
  • Oceanografia
  • Águas Interiores
  • Geologia e Geomorfologia
  • Estudos Urbanos
  • Geoprocessamento
  • Sensoriamento Remoto Hiperespectral e Espectrorradiometria
  • Processamento de Imagens de Sensoriamento Remoto
  • Sensores: Ópticos de Alta e Moderada Resolução, LIDAR E RADAR

Astrofísica Instrumental

PPGs Envolvidos: AST, GES, CAP, ETE
Países: Alemanha; Argentina; Austrália; Bélgica; Bolívia; Canadá; Chile; China; Colômbia; Coreia do Sul; Equador; Espanha; Estados Unidos; França; Holanda; Hong Kong; Hungria; Índia; Itália; Japão; México; Paraguai; Peru; Polônia; Portugal; Reino Unido; Rússia; Suíça; Taiwan; Uruguai e Venezuela. [+]

Na área de Astrofísica Instrumental (AI) tem-se por objetivo suprir as necessidades do INPE e do país no campo da instrumentação astronômica. O desenvolvimento instrumental abrange todo o espectro eletromagnético, desde a faixa de rádio, passando pelas bandas no infravermelho e óptico até a faixa de altas energias e invade um outro espectro completamente diferente, o da astronomia de ondas gravitacionais, com instrumentação para um detector brasileiro e para interferômetros de colaborações internacionais. No aspecto de desenvolvimento instrumental para a astronomia, a área AI é única no Brasil, em razão da sua diversidade e intensidade. Nela, investiga-se a constituição, formação, evolução e fenomenologia de objetos astrofísicos diversos por meio da coleta/análise de dados observacionais, desenvolvimento de instrumentação astronômica e construção de modelos teóricos. Em função da vocação para o desenvolvimento de instrumentação e fomento para geração de tecnologia, existe interação com empresas nacionais e atividades pontuais de transferência de tecnologia para indústrias locais.

A área de Astrofísica do INPE mantém colaboração com outras instituições nacionais atuantes no desenvolvimento instrumental com o intuito de expandir a infra-estrutura nacional de laboratórios disponíveis para pesquisas diversas. Os dois principais casos são o Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA) e o Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF/USP). A infra-estrutura de telescópios ópticos do LNA para projetos observacionais no óptico e infravermelho é bastante utilizada pelo PPG-AST que, em contrapartida, contribui de forma contínua, há décadas, com o desenvolvimento de instrumentos para esses telescópios. A colaboração com o IF/USP insere-se no desenvolvimento do detector de ondas gravitacionais Mario Schenberg e da instrumentação para o rádio telescópio BINGO, envolvendo o uso de laboratórios de eletrônica e criogenia. Dessa forma, o INPE é a principal instituição do país no efetivo desenvolvimento instrumental em astronomia. Como consequência direta, o PPG-AST produziu teses, com enfoque puramente instrumental, sobre instrumentos pioneiros, tais como “Desenvolvimento de transdutores paramétricos de alta sensibilidade para o detector de ondas gravitacionais Mario Schenberg” (Sergio Ricardo Furtado), “Polarização da radiação galáctica em 5 GHz: instrumentação, medidas e mapas” (Ivan Soares Ferreira), “Astrofísica de altas energias: desenvolvimento do telescópio MASCO e observações de GRO J1744-28 com o telescópio SIGMA” (Jorge Mejia Cabeza), “Investigações rádio- interferométrica de fenômenos solares e método de calibração usando satélites de GPS” (Felipe Hald Ramos Madsen).

Este enfoque experimental da AI, aliado a sua interdisciplinaridade com outros Programas do INPE é particularmente interessante para os estudantes estrangeiros, que veriam uma oportunidade de realizar teses experimentais no Brasil com mais ampla formação acadêmica. Além disto, a AI iria se beneficiar dos estudantes estrangeiros com perfil laboratorial adequado para realizá-las.

Por causa da componente observacional e de desenvolvimento de instrumentação, incluindo satélites artificiais, a pós-graduação da Astrofísica tem forte interação com a Engenharia Espacial. Além disso existe uma forte interação com a pós-graduação em Geofísica Espacial, pois o Programa de Pós-Graduação em Geofísica Espacial tem uma grande intersecção com temas de astrofísica, em especial em assuntos relacionados ao desenvolvimento de instrumentação para observação de fenômenos da física solar-terrestre e da física planetária. Finalmente, em razão da necessidade do tratamento de grande quantidade de dados astronômicos e de modelagens computacionais, existe uma significativa interação com a pós-graduação em Computação Aplicada.


Heliofísica

PPGs Envolvidos: GES, AST, CAP, ETE, MET, SER
Países: África do Sul; Alemanha; Argentina; Austrália; Áustria; Bélgica; Canadá; Chile; China; Cuba; Espanha; Estados Unidos; França; Índia; Itália; Japão; México; Nepal; Nigéria; Reino Unido e Suécia. [+]

O termo "Heliofísica" pode ser entendido como a ampliação do termo "Geofísica", compreendendo conexões entre Sol, Espaço Interplanetário e planetas. A gênese desta temática iniciou-se em 1883 com o Primeiro Ano Polar Internacional (IPY-1), seguido do Segundo Ano Polar Internacional (IPY-2) em 1933, ambos os quais prepararam as bases para o Ano Geofísico Internacional (IGY), em 1957, que foi um evento de cooperação internacional até então sem precedentes. Por ocasião do IGY, foram criados os Centros de Dados Globais (WDC), que permitiram o livre acesso a dados de diversos instrumentos internacionais e foram determinantes para muitos avanços científicos. No período de 2007 a 2009, por ocasião dos 50 anos do IGY, realizou-se o Ano Heliofísico Internacional (IHY), com campanhas experimentais e atividades diversas, tendo sido apoiado oficialmente pela Organização das Nações Unidas (ONU) (http://www.unoosa.org/oosa/en/ourwork/psa/bssi/ ihy2007.html) e diversas agências espaciais internacionais. A Figura 1 ilustra a forma como o tema "Heliofísica" foi apresentado em relação às escalas e sua evolução histórica, no âmbito do IHY.

A área de Heliofísica tem por objetivo a formação de pessoal graduado preferencialmente nas áreas das ciências exatas e engenharias capacitando-os a atuar, em nível internacional, nas áreas de Pesquisa, Ensino e Aplicações em Universidades, Institutos de Pesquisa e Empresas, em questões que envolvam o conhecimento de ciência ou de tecnologias associadas ou advindas do desenvolvimento de tópicos relacionados à Física da Heliosfera, englobando temas de Física Solar, Planetária, Meio Interplanetário, Magnetosferas, Ionosferas, Atmosferas, Campos Magnéticos Planetários e de outros corpos.

Figura 1 - Ilustração do tema Heliofísica

Figura 1 - Ilustração do tema "Heliofísica" no contexto do "Ano Heliofísico Internacional" (IHY). FONTE: Adaptado de Davila et al. 2009 (https://datascience.codata.org/articles/abstract/10.2481/dsj.8.S2/)

Este tema prioritário está majoritariamente ligado, mas não restrito, ao PPG-GES e possui diversos tópicos de pesquisa, atualmente em desenvolvimento no INPE em colaboração com instituições internacionais:

  • Desenvolvimento de Instrumentação e Técnicas de Análise para Física Solar-Terrestre
  • Estudo de Magnetosferas Planetárias
  • Origem Solar e Interplanetária das Tempestades Geomagnéticas: Observações e Modelagem
  • Reconexão Magnética na Magnetosfera Terrestre
  • Previsão de Tempestades Geomagnéticas
  • Estudo da Dinâmica dos Cinturões de Radiação Terrestres
  • Variações Geomagnéticas
  • Análise Comparativa dos Dados de Cubesats e Dados de Solo
  • Dinâmica Nao-Linear do Ambiente Solar-Terrestre
  • Física de Plasmas Espaciais: Observação e Modelagem
  • Modulação de Raios Cósmicos pela Atividade Solar e Heliosférica
  • Ionosfera Equatorial: TEC, Imageador Óptico, Rádio Equipamento de Superfície
  • Irregularidades e Bolhas de Plasma Ionosféricas
  • Estudos da Ionosfera e Alta Atmosfera com Experimentos Lançados a Bordo de Foguetes e Satélites
  • Modelagem e Simulação dos Processos Ionosféricos e Termosféricos
  • Sprites e Outros Efeitos Luminosos Transientes
  • Ondas de Gravidade na Região da Mesosfera e Baixa Termosfera: Radar Meteórico, Radar de Laser e Imageadores CCD All-Sky
  • Estudo do Acoplamento entre a Atmosfera Neutra e Ionizada: Técnicas Óticas e de Rádio em Solo e Dados de Satélite
  • Fotoquímica e Dinâmica da Mesosfera e da Ionosfera via Aeroluminescência
  • Indução Eletromagnética
  • Estudos Geotectônicos
  • Sistema Integrado de Posicionamento GNSS para Estudos Geodinâmicos
  • Eletricidade Atmosférica
  • Química da Atmosfera

Meteorologia Tropical

PPGs Envolvidos: MET, SER, CST, CAP, GES
Países: Alemanha; Argentina; Austrália; Bolívia; Cabo Verde; Canadá; Chile; Colômbia; Cuba; Espanha; Estados Unidos; França; Holanda; Índia; Israel; Itália; Japão; México; Paraguai; Peru; Reino Unido; Suécia e Suíça. [+]

A previsão de tempo nos trópicos e um processo que tem um desenvolvimento mais lento, visto que a maioria dos centros de pesquisa e operação em nível global se encontram fora das regiões tropicais. Entretanto, para que se avance o conhecimento na área de modelagem do sistema terrestre é preciso entender o papel dos trópicos e este fato facilita a interação entre os diversos centros de pesquisa e operação. Fazendo uso de diversos experimentos meteorológicos, consolidados e em fase de coleta de dados, é possível expandir este conhecimento, o qual deve ser integrado nos processos de modelagem. Este desenvolvimento é feito em todas as escalas de tempo, horas, dias, semanas, etc, e em diversas resoluções espaciais.

O uso de modelos numéricos de previsão de clima global é fundamental para o entendimento dos fenômenos associados aos estudos do clima global e regional, assim como o uso da base de dados observacionais e de simulações. No desenvolvimento dos modelos serão incluídas as diversas componentes que afetam o clima, com ênfase na inclusão de aerossóis e química atmosférica.

O Programa de Pós-Graduação em Meteorologia trabalha fundamentalmente com o desenvolvimento de modelos de previsão numérica de tempo e clima em todas as escalas temporais e espaciais. Também tem uma grande interação com o tema de modelagem e análise de dados, pois desenvolve grandes sistemas de modelagem do sistema terrestre, em nível local, regional e global, nos quais envolve um grande número de variáveis meteorológicas, de controle e de dados observacionais. Com seu foco em processos atmosféricos de pequena e grande escala a PG-MET, traz um elemento crítico para a complementariedade e integração dos dados satelitais de superfície, da atmosfera e dados meteorológicos de campo para diagnósticos ambientais, de processos e impactos das mudanças ambientais e do clima nos ambientes terrestres, assim como a parametrização de modelos do sistema terrestre para avaliação desses impactos.

Esta área prioritária visa estudar os sistemas de circulação em larga escala da atmosfera tropical e analisa a dinâmica de tais sistemas. Os tópicos incluem:

  • Equilíbrio Radiativo-Convectivo;
  • Circulação meridional (Hadley) e zonal (Walker);
  • Monções;
  • Camada Limite de Regiões Tropicais;
  • Teoria da Resposta da Atmosfera Tropical a Anomalias Localizadas da Temperatura da Superfície do Mar;
  • Oscilações em diversas escalas temporais e espaciais;
  • Ondas Equatoriais;
  • El Niño / Oscilação do Sul;
  • Ondas do Leste e Ciclones Tropicas.

Missões Espaciais

PPGs Envolvidos: ETE, CAP, MET, SER, CST, GES, AST
Países: Alemanha; Argentina; Canadá; Chile; China; Colômbia; Costa Rica; Espanha; Estados Unidos; França; Guatemala; Holanda; Israel; Itália; Paraguai; Portugal; Reino Unido; Rússia e Suécia. [+]

Este tema abrange pesquisa e desenvolvimento de todos os segmentos de uma missão espacial dentro do escopo de suas teses e dissertações: (1) subsistemas / cargas úteis e até satélites completos, (2) lançadores e (3) sistemas de solo (comando e rastreio, centro de missão e centro de operação).

No PPG-ETE há uma série de parcerias técnicas com outras instituições estrangeiras bem como co-orientações de tese/dissertações. Exemplos de projetos interdisciplinares com perspectivas de colaboração internacional são:

  • Desenvolvimento do RaioSat, um cubesat 3U que abrigará carga útil de interesse do CCST para monitoramento de descargas atmosféricas. Há perspectiva de uma IES alemã desenvolver alguns subsistemas (Óptica e Controle Atitude) e compartilhar infraestrutura de controle com a Alemanha e Colômbia.
  • Desenvolvimento do BioMassSat, uma constelação de nanosatélites que avaliará informações relacionadas à atividade de fotossíntese em florestas tais como índice de vegetação e fluorescência da clorofila. Estes nanosatélites abrigarão cargas uteis óticas de interesse também do CCST para monitoramento da saúde de florestas e utilizaram prospectivamente uma constelação de forma a se obter monitoração com maior número de revisitas.
  • Investigação de fenômenos luminosos transientes (TLE) na CEA poderá se beneficiar de uma carga útil em cubesats. IES estrangeiras que demonstraram interesse incluem os países: Israel, Holanda, Itália, China, USA, UK, Argentina, Colômbia, Espanha, Japão e Rússia.

Em ambos projetos envolvendo tecnologia de nanosatélites (RaioSat e BioMassSat) as seguintes ações de projeto são necessárias e que envolvem as quatros áreas da PPG ETE majoritariamente em parceria com outras PPGs do INPE:

  • Realização o projeto conceitual dos nanosatélites - Utilizando a infraestrutura de Engenharia Simultânea CPRIME da DSE/ETE/INPE definir a arquitetura de missão mais adequada e viável bem como avaliar os principais balanços de envelope de sistemas espaciais. Definição de órbita e planejamento preliminar de eventual constelação (4 áreas da PPG-ETE bem como demais outras PPGs INPE)
  • Desenvolvimento do subsistema de potência dos nanosatélites (Área CSE). - Definição do painel solar, topologia de regulação e principais elementos para provisão de potência ao nanosatélite.
  • Desenvolvimento do subsistema de computação de bordo com blindagem a radiação dos nanosatélites (Área CSE / CMS) - Definição de matérias de blindagem radioativa e da topologia da computação de bordo, telemetrias, telecomandos, políticas de FDIR (Failure Detection, Isolation and Recovery).
  • Desenvolvimento do subsistema de carga útil dos nanosatélites (Área CSE) - Definição e fabricação da ótica da câmera de detecção (Parceria prospectiva internacional) e posterior processamento de imagem a bordo da mesma.
  • Desenvolvimento do subsistema de controle da atitude dos nanosatélites (Área CMC) - Definição e implementação do controlador de atitude em 3 eixos para a missão (Parceria prospectiva internacional).
  • Definição do segmento de lançamento dos nanosatélites (Área PCP/CMC/CSE) - Avaliação de possibilidade de lançadores, estudo de viabilidade e Custo-Benefício bem como posterior contato para agendamento do lançamento (Parceria prospectiva com uso de lançadores nacionais - IAE/DCTA ou EUA, Índia, Rússia, Japão ou China).
  • Realização das atividades de Montagem, Integração e Testes (AIT) do nanosatélite (Área CSE / CMS / CMC / PCP) - Serão realizados testes de subsistemas dos nanosatélites com posterior integração a e testes em nível de sistemas. Para testes de subsistemas, parceria prospectiva internacional.
  • Desenvolvimento e Operação do segmento de solo dos nanosatélites (Área CMC/CSE) - Definição da topologia do segmento de solo para rastreio e controle do nanosatélite com banco de dados de telemetrias, telecomandos, políticas de solo para operação e FDIR. (Parceria prospectiva com uso de estações terrenas na América Latina, EUA, Europa, África do Sul, Índia, Rússia, Japão ou China).

Modelagem e Análise de Dados da Terra e do Espaço

PPGs Envolvidos: CAP, ETE, MET, SER, CST, GES, AST
Países: África do Sul; Alemanha; Argentina; Brasil; Canadá; Chile; China; Cuba; Espanha; Estados Unidos; França; Holanda; Índia; Irlanda; Itália; Japão; México; Portugal; Reino Unido; Rússia e Suécia.[+]

Dados do Espaço e da Terra são aqueles que permitem a compreensão da Terra e do Espaço como sistemas dinâmicos compostos de subsistemas (como, por exemplo, a atmosfera, as florestas e áreas urbanas, a geosfera, os oceanos, o meio interplanetário, etc.) que interagem diferentes escalas espaciais e temporais. Os resultados são usados em aplicações de monitoramento sistemático dos recursos ambientais com impacto em questões de saúde, desenvolvimento urbano, segurança alimentar e para monitorar impactos e alterações no clima e meio ambiente. Os dados necessários são coletados por sensores de diversos tipos, finalidades e características, desenvolvidos para que os sistemas medidos possam ser entendidos através da aplicação do conhecimento científico. O INPE é, desde sua criação, referência internacional em coleta, análise e distribuição de dados de sensores ambientais e espaciais, e em pesquisa aplicada envolvendo estes dados. Alguns dos exemplos dos dados coletados e/ou analisados pelo INPE são as imagens de sensoriamento remoto obtidas de plataformas como o CBERS (China-Brazil Earth Resources Satellite) ou dados de referência sobre uso e cobertura da Terra obtidos por campanhas em campo como o projeto FOTOTECA (banco de dados geográficos que armazena fotos dos trabalhos de campo feitos pelo INPE e parceiros). O INPE tem ainda laboratórios que coletam, in situ, dados biogeofísicos por instrumentação como o LabIsa – Laboratório de Instrumentação de Sistemas Aquáticos. Dados sobre o Sol e sua influência na Terra também são coletados e disponibilizados pelo projeto Clima Espacial. Outros dados ambientais são coletados por redes de sensores pelo Projeto SINDA.

Usando dados de sensores remotos de observação da Terra juntamente com outros dados de superfície, o INPE produz, através de projetos institucionais ou projetos conjuntos com outras instituições federais, dados de monitoramento ambiental. São exemplos desses dados (1) mapas de desmatamento dos biomas brasileiros produzidos pelos projetos PRODES, DETER e FIP-Cerrado; (2) informações sobre queimadas e risco de fogo produzidos pelo programa Queimadas; (3) estimativas anuais de emissões de gases do efeito estufa por mudanças de cobertura da terra no Brasil; (4) mapeamento do potencial eólico nacional; (5) monitoramento climatologia de descargas atmosféricas e eventos severos.

Dados do Espaço e da Terra são volumosos e diversos, uma vez que são coletados sistematicamente ao longo do tempo por diferentes medidas obtidas por diferentes sensores. Para modelar e analisar esses dados, várias questões devem ser abordadas; incluindo desde a organização e gerenciamento desses dados de maneira integrada (informações de fontes diversas, escalas espaciais e temporais distintas e acesso a dados históricos) até a criação de métodos e ferramentas de análise que permitam o seu uso para resolver questões científicas importantes. Além da análise de dados de sensores da Terra e do Espaço existe também a necessidade de criar, aplicar e avaliar modelos numéricos e computacionais para tentar entender melhor os diversos fenômenos relacionados aos subsistemas da Terra e do Espaço. Dada a complexidade destes sistemas e o conhecimento sobre seu funcionamento é preciso procurar sempre novas técnicas numéricas e de execução dos modelos em tempo aceitável.

O objetivo área temática é formar especialistas e cientistas capazes de criar e aplicar modelos e técnicas computacionais para a análise de dados dos diversos subsistemas da Terra e do Espaço com atividades nas seguintes linhas de pesquisa:

  • Geoprocessamento.
  • Modelagem de Sistemas Complexos.
  • Análise de Dados Espaço-Temporais.
  • Análise de Dados Socioambientais.
  • Análise de dados do Clima Espacial e de Astronomia e Astrofísica.
  • Sistemas Computacionais para Coleta, Armazenamento e Análise de Informações.

Mudanças Ambientais Globais

PPGs Envolvidos: CST, ETE, CAP, MET, SER, GES
Países: Alemanha; Argentina; Bélgica; Estados Unidos; França; Holanda; Reino Unido e Suécia.[+]

As recém-lançadas metas de desenvolvimento sustentável ("Sustainable Development Goals" - SDG) visam orientar as agendas e políticas públicas dos Estados membros da Organização das Nações Unidas (ONU) até o ano de 2030 e pesquisas neste tema prioritário podem contribuir significativamente na produção de indicadores relevantes para algumas SDGs e para o processo de desenvolvimento sustentável do planeta. Neste contexto, na área temática de Mudanças Ambientais Globais, propõe-se desenvolver pesquisas interdisciplinares e conhecimento na busca de soluções e tecnologias cientificamente embasadas que promovam o caminho em direção um desenvolvimento sustentável, seguro e socialmente justo, minimizando impactos negativos de mudanças ambientais regionais, particularmente na região tropical, e globais, nos sistemas socioeconômicos e naturais vitais para a sustentabilidade ambiental e para o bem estar humano, no que se refere ao acesso à alimentação, recursos hídricos, energia e saúde.

A complexidade das interações dos componentes do sistema natural (oceanos, atmosfera, criosfera, solo-vegetação) entre si, assim como a modelagem da interação deste sistema (biogeofísica, biogeoquímica e biodiversidade) com os sistemas humanos (instituições, políticas, cultura, economia, demografia, etc) exige uma abordagem transdisciplinar que só pode ser alcançada com a participação de várias áreas de pesquisa do INPE. Deve-se envolver, por exemplo, aspectos de engenharia e desenvolvimento de tecnologias espaciais, ciências atmosféricas e da física planetária, além de técnicas computacionais e de geoprocessamento para aplicações de sensores orbitais em problemas relacionados a agricultura tropical, ecossistemas tropicais e ciências ambientais, buscando entender a dinâmica da complexa interação de sistemas naturais e sociais. Busca-se priorizar ações visando promover parcerias internacionais em pesquisas em áreas de:

  • Modelagem do Sistema Terrestre
  • Diagnósticos e Cenários de Interações Sócio-Ambientais
  • Redes de Observação do Sistema Terrestre
  • Nexo Água-Energia-Segurança Alimentar

Na área de modelagem, um dos grandes desafios científicos é a capacidade em representar o sistema terrestre, abrangendo não somente as dimensões físicas e biológicas, como também as dimensões humanas. O desafio de estudar de forma integrada estas dimensões é algo embrionário globalmente, sobretudo nos países em desenvolvimento. Dentre as várias ações de pesquisas sólidas e aprofundadas realizadas no PPG-INPE, existem diversos esforços colaborativos, nas áreas de desenvolvimento de arcabouço computacionais de modelagem que representem os diferentes componentes do Sistema Terrestre, assim como parametrização de modelos existentes, como por exemplo, modelagem da dinâmica da biosfera terrestre, modelos de mudanças de uso e cobertura da terra e emissões de gases de efeito estufa, modelos ecohidrológicos e agrícolas, assim como modelagem climática regional visando a construção de cenários e impacto das mudanças climáticas a nível regional.

Outro eixo de atividades busca pesquisas para sintetizar bases de dados observacionais confiáveis, com histórico e perspectiva futura que permitam captar os efeitos de mudanças ambientais globais, em diferentes domínios da superfície terrestre, como por exemplo, redes de medições de gases de efeito estufa e ciclos biogeoquímicos, caracterização do potencial para produção de energias renováveis e detecção de descargas elétricas atmosféricas.

São também incentivadas pesquisas visando a formulação de cenários para desenvolvimento sustentável, integrando resultados de atividades de observação e modelagem, propondo-se a transição da lógica de pesquisa tradicional, focada em estudos de impactos socioambientais, para a análise das trajetórias, limites e padrões espaço-temporais sob os quais a estabilidade dos sistemas naturais pode ser sustentada. Esta transição representa um dos maiores desafios à ciência moderna e também um aspecto fundamental para subsidiar a formulação de políticas públicas mais consistentes.

Finalmente, destaca-se que em face às crescentes pressões aos recursos naturais no contexto das mudanças ambientais atuais, a inter-relação das ações antrópicas com o meio ambiente no Brasil tem papel fundamental no sistema climático global, devido à grande área territorial do país, à riqueza de recursos e biodiversidade de seus biomas e à significativa interdependência da base econômica com os recursos naturais renováveis e com sua cobertura vegetal.

O progresso das pesquisas científicas na área de Ciências para a Sustentabilidade tem como uma das suas temáticas centrais o nexo entre água, energia e segurança alimentar e requer o entendimento do problema em múltiplas escalas. Assim, sua gestão requer abordagens inovativas que possam capacitar a tomada de decisão nas esferas públicas e privadas em favor da sustentabilidade com equidade e bem-estar humano.