Comparação MSU e TP
Recorda-se que no post TOPEX-Poseidon ficou em suspenso a seguinte questão:
O IPCC não aceita a evolução das temperaturas registadas pelos satélites [tecnologia MSU]. Só aceita as medidas termométricas. Mas aceita as medidas dos satélites para a evolução do nível dos mares [tecnologia TP]. Porque será?
Esta questão leva ao estudo comparativo das tecnologias dos satélites que fornecem evoluções das temperaturas e dos níveis dos mares. É o que o MC fará proximamente. É necessário determinar se os sistemas dos satélites são significativamente diferentes de modo a confiarmos num e não no outro.
Chegou pois a altura de abordar esta questão. A diferença fundamental entre as tecnologias MSU – Microwave Sounding Unit e TP – TOPEX-Poseidon, corresponde aos respectivos sistemas. O MSU é um sistema “passivo” e o TP e um sistema “activo”.
O MSU mede a frequência e a intensidade da radiação natural das camadas baixas da atmosfera terrestre. Sendo um sistema passivo, os problemas tecnológicos são de mais fácil solução. Este sistema está em funcionamento desde 1979.
Pelo contrário, o sistema activo TP contém instrumentos de medida de origem norte-americana (TOPEX) e francesa (Poseïdon). Os impulsos de ondas de radar são transmitidos para a superfície terrestre afim de medir os ecos desses impulsos.
Os ecos partem da superfície terrestre e são recebidos de volta pelo satélite. Sendo um sistema activo, os problemas tecnológicos envolvidos são muito mais complexos do que os do sistema passivo MSU.
Deste modo, justifica-se uma maior precaução na interpretação dos resultados das medições do TP feitas durante curtos intervalos de tempo. Todos os sistemas de radar envolvem a medição da distância, da direcção e até mesmo da textura de um objecto distante. A medição é feita através da emissão de impulsos de microondas e da medição do tempo de retorno das reflexões dos objectos.
Além disso, o radar pode também comparar o estado do eco com o impulso original que o criou para verificar se houve alguma mudança no formato, no comprimento do impulso ou no comprimento de onda. Isso pode dar pistas sobre a natureza e até mesmo as características do movimento do objecto que está a ser alvo das emissões das ondas de radar.
Alguns objectos como metais e água, são excelentes reflectores das ondas radar, enquanto que outros como madeira, plásticos e areia mole, são muito pobres. Também é relevante o ângulo de incidência dos raios em relação aos objectos. O ângulo pode ser tal que resulte mais do que um eco reflectido para longe do radar.
O TP utiliza dois radares, um sintonizado para uma frequência de 10 GHz (gigahertz, ou seja dez mil milhões de ciclos por segundo), a que corresponde um comprimento de onda de 3 cm. O outro para 13,65 GHz (comprimento de onda de 2,3 cm).
Os radares emitem impulsos em direcção à superfície dos mares e mede os ecos de retorno. Cada impulso dura cerca de 3 ns (nanosegundos, ou três milésimos do milionésimo de segundo).
Cada impulso tem um comprimento de aproximadamente 90 cm. Em cada segundo são transmitidos pouco mais do que 1000 impulsos que é a frequência de repetição dos impulsos.
A velocidade da luz no vazio (constante universal) é de aproximadamente 300 mil quilómetros por segundo. Desde que os impulsos de radar e os seus ecos viajem a esta velocidade, existe um pequeno intervalo de tempo entre o impulso emitido e os ecos de retorno para medir a distância entre o radar e o alvo. Esta medida permite então calcular o nível dos mares.
O único problema aparente é que a precisão exigida para a medição do nível dos mares é de ± 1,2 m com base num único impulso e do seu eco. Ora, um simples marégrafo pode fazer a medição com uma precisão mil vezes superior.
Mas, entra então em jogo a média estatística. O TP não envia um impulso mas um milhar deles num segundo. Cada eco medido tem um erro potencial de ± 1,2 m. No entanto, a média resultante dos mil impulsos tem uma gama de precisão de aproximadamente ± 4,7 cm.
Sejamos claros quanto a este ponto, ± 4,7 cm é o valor da precisão derivada de um processo estatístico, não é o valor da precisão individual das medidas dos impulsos e dos seus ecos.
Consequentemente, não há limites para até quanto uma média estatística pode ser considerada até se atingir mesmo números ilusórios, aparentemente confiáveis mas completamente divorciados da realidade.
Enfim, não se compreende que o IPCC valide os resultados TP e não tenha em consideração os MSU de obtenção muito mais simples e com menos perturbações de leitura. O sensato seria considerar como boas as duas bases de dados desde que se tenha em consideração as respectivas limitações.
Mas coloca-se a questão da definição do nível dos mares. Na realidade, o mar não é redondo. A sua superfície é um geóide determinado pela força da gravidade. Não é exactamente um elipsóide de revolução achatado nos pólos.
O geóide é a superfície equipotencial do campo de forças da gravidade terrestre ajustada ao nível médio dos mares. O TP mostrou que, no Mar Mediterrâneo, a diferença de nível entre a parte mais elevada, na costa espanhola, e a depressão mais cavada, situada a sudoeste da ilha de Creta, atinge 40 m.
Literatura aconselhada:
Satellite Observing Systems
Ocean Surface Topography from Space - Technology
TOPEX/Poseidon Frequently Asked Questions
AVISO TOPEX-Poseidon, Mean Sea Level Monitoring
Radar Altimetry (PDF)
Side-B TOPEX Altimeter Evaluation
O IPCC não aceita a evolução das temperaturas registadas pelos satélites [tecnologia MSU]. Só aceita as medidas termométricas. Mas aceita as medidas dos satélites para a evolução do nível dos mares [tecnologia TP]. Porque será?
Esta questão leva ao estudo comparativo das tecnologias dos satélites que fornecem evoluções das temperaturas e dos níveis dos mares. É o que o MC fará proximamente. É necessário determinar se os sistemas dos satélites são significativamente diferentes de modo a confiarmos num e não no outro.
Chegou pois a altura de abordar esta questão. A diferença fundamental entre as tecnologias MSU – Microwave Sounding Unit e TP – TOPEX-Poseidon, corresponde aos respectivos sistemas. O MSU é um sistema “passivo” e o TP e um sistema “activo”.
O MSU mede a frequência e a intensidade da radiação natural das camadas baixas da atmosfera terrestre. Sendo um sistema passivo, os problemas tecnológicos são de mais fácil solução. Este sistema está em funcionamento desde 1979.
Pelo contrário, o sistema activo TP contém instrumentos de medida de origem norte-americana (TOPEX) e francesa (Poseïdon). Os impulsos de ondas de radar são transmitidos para a superfície terrestre afim de medir os ecos desses impulsos.
Os ecos partem da superfície terrestre e são recebidos de volta pelo satélite. Sendo um sistema activo, os problemas tecnológicos envolvidos são muito mais complexos do que os do sistema passivo MSU.
Deste modo, justifica-se uma maior precaução na interpretação dos resultados das medições do TP feitas durante curtos intervalos de tempo. Todos os sistemas de radar envolvem a medição da distância, da direcção e até mesmo da textura de um objecto distante. A medição é feita através da emissão de impulsos de microondas e da medição do tempo de retorno das reflexões dos objectos.
Além disso, o radar pode também comparar o estado do eco com o impulso original que o criou para verificar se houve alguma mudança no formato, no comprimento do impulso ou no comprimento de onda. Isso pode dar pistas sobre a natureza e até mesmo as características do movimento do objecto que está a ser alvo das emissões das ondas de radar.
Alguns objectos como metais e água, são excelentes reflectores das ondas radar, enquanto que outros como madeira, plásticos e areia mole, são muito pobres. Também é relevante o ângulo de incidência dos raios em relação aos objectos. O ângulo pode ser tal que resulte mais do que um eco reflectido para longe do radar.
O TP utiliza dois radares, um sintonizado para uma frequência de 10 GHz (gigahertz, ou seja dez mil milhões de ciclos por segundo), a que corresponde um comprimento de onda de 3 cm. O outro para 13,65 GHz (comprimento de onda de 2,3 cm).
Os radares emitem impulsos em direcção à superfície dos mares e mede os ecos de retorno. Cada impulso dura cerca de 3 ns (nanosegundos, ou três milésimos do milionésimo de segundo).
Cada impulso tem um comprimento de aproximadamente 90 cm. Em cada segundo são transmitidos pouco mais do que 1000 impulsos que é a frequência de repetição dos impulsos.
A velocidade da luz no vazio (constante universal) é de aproximadamente 300 mil quilómetros por segundo. Desde que os impulsos de radar e os seus ecos viajem a esta velocidade, existe um pequeno intervalo de tempo entre o impulso emitido e os ecos de retorno para medir a distância entre o radar e o alvo. Esta medida permite então calcular o nível dos mares.
O único problema aparente é que a precisão exigida para a medição do nível dos mares é de ± 1,2 m com base num único impulso e do seu eco. Ora, um simples marégrafo pode fazer a medição com uma precisão mil vezes superior.
Mas, entra então em jogo a média estatística. O TP não envia um impulso mas um milhar deles num segundo. Cada eco medido tem um erro potencial de ± 1,2 m. No entanto, a média resultante dos mil impulsos tem uma gama de precisão de aproximadamente ± 4,7 cm.
Sejamos claros quanto a este ponto, ± 4,7 cm é o valor da precisão derivada de um processo estatístico, não é o valor da precisão individual das medidas dos impulsos e dos seus ecos.
Consequentemente, não há limites para até quanto uma média estatística pode ser considerada até se atingir mesmo números ilusórios, aparentemente confiáveis mas completamente divorciados da realidade.
Enfim, não se compreende que o IPCC valide os resultados TP e não tenha em consideração os MSU de obtenção muito mais simples e com menos perturbações de leitura. O sensato seria considerar como boas as duas bases de dados desde que se tenha em consideração as respectivas limitações.
Mas coloca-se a questão da definição do nível dos mares. Na realidade, o mar não é redondo. A sua superfície é um geóide determinado pela força da gravidade. Não é exactamente um elipsóide de revolução achatado nos pólos.
O geóide é a superfície equipotencial do campo de forças da gravidade terrestre ajustada ao nível médio dos mares. O TP mostrou que, no Mar Mediterrâneo, a diferença de nível entre a parte mais elevada, na costa espanhola, e a depressão mais cavada, situada a sudoeste da ilha de Creta, atinge 40 m.
Literatura aconselhada:
Satellite Observing Systems
Ocean Surface Topography from Space - Technology
TOPEX/Poseidon Frequently Asked Questions
AVISO TOPEX-Poseidon, Mean Sea Level Monitoring
Radar Altimetry (PDF)
Side-B TOPEX Altimeter Evaluation
posted by Rui G. Moura at 08:13
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