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Acima das nuvens: por que o radar de ondas milimétricas é a melhor ferramenta para explorar nuvens?
À medida que as alterações climáticas e a frequência de eventos climáticos extremos aumentam, a comunidade científica presta cada vez mais atenção ao estudo das nuvens. A natureza e a dinâmica das nuvens afetam diretamente a precisão das previsões meteorológicas e dos modelos climáticos. Nesse sentido, o radar de ondas milimétricas é considerado uma das melhores ferramentas para explorar a estrutura das nuvens e sua dinâmica. Este sistema de radar de alta tecnologia oferece uma resolução sem precedentes, permitindo aos investigadores analisar as propriedades microfísicas das nuvens e até acompanhar a sua evolução.
Como funciona o radar de ondas milimétricas
O radar de ondas milimétricas é um sistema de radar especialmente projetado para monitorar nuvens. Sua faixa de frequência operacional é geralmente entre 24 e 110 GHz. Comparado com o radar de banda S tradicional, seu comprimento de onda é mais curto, cerca de 1 mm a 1,11 centímetro. Essa característica permite que o radar de ondas milimétricas detecte com mais sensibilidade gotículas de água menores ou cristais de gelo nas nuvens.
Com sua alta resolução temporal e de alcance, o radar de ondas milimétricas pode identificar com precisão os limites das nuvens e suas propriedades microfísicas, ajudando assim os cientistas a compreender melhor o processo de reflexão, absorção e conversão de energia radiante das nuvens.
O radar de ondas milimétricas normalmente opera na banda Ka a 35 GHz e na banda W a 94 GHz, as duas frequências com melhor transmissão atmosférica. Seu alto domínio de tempo e resolução de distância permitem aos pesquisadores obter dados entre 1 e 10 segundos e observar diferentes características das nuvens com precisão de vários metros.
Diversas aplicações do radar de ondas milimétricas
Esses radares não são usados apenas para medir as propriedades físicas das nuvens, mas também são amplamente utilizados para estudar outros tópicos importantes, como neblina, insetos e aerossóis. Como o radar de ondas milimétricas pode detectar quase todos os alvos de insetos em um dia sem nuvens, ele demonstrou seu valor único na pesquisa entomológica. Além disso, esses radares também podem detectar grandes aerossóis, ajudando os cientistas a compreender a distribuição e a intensidade dos aerossóis.
Por exemplo, o Cloud Profile Radar (CPR) operando no satélite CloudSAT desde 2006 é um exemplo de aplicação bem-sucedido de radar de ondas milimétricas.
Características técnicas do radar de ondas milimétricas
O radar de ondas milimétricas possui uma variedade de tecnologias avançadas, incluindo recursos de medição de polarização, que podem medir o tamanho e a forma de gotículas de água e cristais de gelo nas nuvens. O desenvolvimento desta técnica é particularmente importante para o estudo de nuvens de fase mista na atmosfera, uma vez que a forma dos cristais de gelo é um fator importante que leva a erros na recuperação de tamanho e concentração numérica em observações lidar e radar combinadas verticalmente.
Além disso, a diversidade dos radares de ondas milimétricas também se reflete em suas formas de instalação, incluindo sistemas no solo, no ar e no espaço. Por exemplo, muitas aeronaves de pesquisa científica estão equipadas com radar de ondas milimétricas, como a aeronave HALO e a aeronave de pesquisa KingAir do Wyoming, que permite aos pesquisadores fazer medições de nuvens em diferentes altitudes e ambientes.
Desenvolvimento e desafios futuros
Embora o radar de ondas milimétricas tenha demonstrado excelentes capacidades na pesquisa de nuvens, ele ainda enfrenta vários desafios. Por exemplo, como melhorar a resolução dos dados de radar para capturar com precisão pequenas mudanças e lidar com a incerteza do ambiente atmosférico ainda é um problema difícil que a comunidade científica precisa de superar.
A missão Earth Clouds, Aerosols and Radiation Explorer (EarthCARE), que será lançada em março de 2023, também levará esta tecnologia a novos patamares. Este é o primeiro radar de perfil de nuvem espacial com capacidades Doppler.
Considerações Finais
O desenvolvimento e a aplicação do radar de ondas milimétricas continuam a avançar na nossa compreensão das nuvens, ajudando a melhorar a precisão das previsões meteorológicas e climáticas. No entanto, face aos sistemas climáticos em constante mudança, quer se trate de tecnologia ou de métodos, poderemos continuar a fazer avanços na exploração e preparar o caminho para futuras pesquisas climáticas?
