Comportamento das zonas de neve entre 2015-2023 na região norte da Península Antártica com dados do Sentinel-1 e ambiente de computação de nuvem

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Idalino, Filipe Daros
• Orientador(a): Rosa, Kátia Kellem da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Glaciologia; Geomorfologia glacial; Sensoriamento remoto; Fácies de neve; Computação em nuvem; Retroespalhamento; Imagens SAR; Antártica, Península (Antártica)
• Palavras-chave em Inglês: Antarctic Peninsula Northern region; Cloud computing environment; CryoSat2; Radar glacier zones; Sentinel-1; Snow facies variation; Backscatter coefficient; Multitemporal false-color SAR images
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/279787

A região norte da Península Antártica está entre as regiões do planeta que apresentaram maior aquecimento atmosférico regional nas últimas décadas. O conhecimento sobre as variações nas zonas de neve de radar possibilita compreender as mudanças na altitude de linha de neve seca em resposta às mudanças climáticas recentes, os fatores que influenciam na sua variabilidade espaço-temporal, bem como as implicações para o balanço de massa do manto de gelo. A tese investiga a variação de área das zonas de neve seca e úmida de radar no período de 2015-2023, e sua relação com as variáveis meteorológicas de temperatura superficial do ar e de precipitação total em áreas continentais da Península Antártica, em latitudes ao norte de 65,20°S. Objetivou-se investigar o comportamento anual dos valores de retroespalhamento nas imagens Sentinel-1 ao longo para o início de verão, final de verão inverno desde 2015 considerando diferentes elevações do manto de gelo. Dados do Sentinel-1, na banda C, juntamente com dados do modelo digital de elevação CryoSat2 e dados meteorológicos de reanálise atmosférica do ERA5 foram processados e analisados na plataforma de processamento em nuvem do Google Earth Engine. Foi desenvolvido um código fonte de processamento dos dados que combina etapas de filtragem, pré-processamento com os dados do CryoSat2 e processamento dos dados, obtenção e análise dos resultados. Para a distinção das zonas de neve de radar, foram aplicados os limiares de retroespalhamento de -6,5 decibéis e de temperatura do ar de -11°C para separar as áreas que podem possuir ocorrência derretimento superficial, juntamente com os limites de altitude para distinguir áreas de zona de gelo exposto das demais. A análise de séries temporais de retroespalhamento em imagens Sentine1 foi aplicada em diferentes elevações e para início de verão, final de verão e inverno. Foi realizada a análise visual de imagens mosaico do Sentinel-1 com a aplicação da composição de bandas RGB falsa-cor para identificar as variações anuais das fácies glaciais na área de estudo. As séries temporais de dados de retroespalhamento foram submetidas ao teste estatístico Mann-Kendall para dados não paramétricos para avaliar possíveis tendências nos dados obtidos pelo processamento. Os resultados demonstraram uma redução da área das zonas de neve seca de radar para os períodos 2019/2020 e 2020/2021 em comparação com 2018/2019 e um aumento da elevação da linha da zona seca, assim, essas flutuações têm um impacto direto no balanço de massa glacial na Península Antártica. A variação anual da área de zonas de neve seca de radar, quando considerados os períodos de inverno austral (junho a agosto), mostrou uma leve diminuição durante o período 2015-2023, como resposta a fatores como o aumento na temperatura média do ar nas últimas décadas e a eventos extremos de derretimentos ocorridos nos períodos de verão. A área da zona de neve úmida demonstrou uma tendência a aumento desde 2015. O aumento progressivo da extensão da zona de neve úmida, principalmente nos períodos de 2015-2016 e 2019-2020 possui relação com as anomalias positivas de temperatura superficial do ar desde 2016. A precipitação e a temperatura média superficial do ar influenciam o comportamento anual das zonas de neve de radar. Os valores de retroespalhamento variaram entre início de verão, final de verão e inverno e em diferentes faixas de altitude durante os anos da análise. Altitudes acima de 2000 m apresentaram menores variações nos valores de retroespalhamento entre 2016 e 2023, e áreas com altitude de <500m exibiram as maiores alterações no início de verão, final de verão e inverno ao longo da série. A variabilidade dos valores de retroespalhamento entre 2019 e 2022 em locais com altitude menores que 2000 m evidenciaram os efeitos da temperatura positiva do ar no derretimento superficial. As fácies de neve seca, percolação e úmida apresentam distintos padrões quando comparados os diferentes períodos do ano devido às mudanças superficiais no pacote de neve. A série de valores de retroespalhamento por altitude mostrou uma tendência negativa mais pronunciada no início de verão e no inverno no período 2016-2023. A composição das imagens multitemporais de três bandas em RGB falsa cor permitiu a identificação e representação visual das alterações anuais das fácies de neve. A utilização de processamento em nuvem no Google Earth Engine proposta pode ampliar o monitoramento das zonas de neve de radar da Península Antártica