Cientistas desenvolvem contadores de partículas a bordo que permitem a detecção em tempo real de condições de gelo por drones.
As trajetórias de vôo dos drones usados para medir parâmetros meteorológicos são dificultadas pela presença de nuvens constituídas por gotículas super-resfriadas na atmosfera. Os cientistas conseguiram agora detectar a presença de gotículas perigosas de nuvens usando um contador de aerossóis de baixo custo, o que melhora a detecção de formação de gelo em drones. Isto permite que os operadores de drones reajam em tempo real, melhorando a segurança durante a investigação meteorológica e, em última análise, melhorando a nossa capacidade de compreender melhor as condições atmosféricas.
A coleta de dados meteorológicos precisos em ambientes remotos e desafiadores, como regiões polares e montanhas, pode ser extremamente difícil. Estas áreas carecem muitas vezes da infra-estrutura e dos recursos necessários para as estações meteorológicas tradicionais, e as condições climáticas adversas podem tornar perigoso o acesso e a manutenção destas estações por parte dos seres humanos.
Os drones podem navegar nestes terrenos desafiantes, recolher dados e transmiti-los aos investigadores, tornando-os uma ferramenta indispensável para colmatar estas lacunas de dados. Infelizmente, os voos nas nuvens ainda representam um desafio, com a formação de gelo proveniente de gotículas de nuvens super-resfriadas que podem danificar componentes vitais dos drones, tornando-os inoperantes.
Para resolver este problema, os Drs. Jun Inoue e Kazutoshi Sato, do Instituto Nacional de Pesquisa Polar do Japão, se uniram para conceber uma solução criativa: eles integraram contadores de aerossóis a bordo em um grupo de drones usados durante a Expedição Japonesa de Pesquisa Antártica de 2022/2023. O estudo foi disponibilizado online em 16 de setembro de 2023 e está previsto para ser publicado no Volume 314 do Ambiente Atmosférico em 1 de dezembro de 2023. Os cientistas usaram contadores de aerossóis, que normalmente são usados para medir a concentração de partículas no ar, para detectar a presença de nuvens durante voos de drones.
“Sob condições normais na nossa expedição, normalmente observamos concentrações de menos de mil partículas por litro”, explicou o Dr. Jun Inoue. “No entanto, quando encontramos condições de formação de gelo, vemos concentrações de 5.000 partículas por litro ou até mais”. Essa mudança permite que os drones detectem e respondam prontamente a condições perigosas em tempo real.
Durante o perfil meteorológico vertical, que envolve a informação das condições atmosféricas em diferentes altitudes, os drones não precisam se deslocar muito horizontalmente, facilitando a decisão de quando descer em condições de gelo. O contador de aerossóis desempenha um papel fundamental neste cenário, pois permite que os operadores de drones tomem decisões informadas rapidamente.
Para confirmar ainda mais a confiabilidade deste método, os cientistas compararam as observações dos contadores com dados coletados de um ceilômetro lidar de bordo. O ceilômetro fornece informações críticas sobre as propriedades das nuvens, como sua altura e se consistem em água ou gelo. Os autores examinaram o coeficiente de retroespalhamento atenuado, que indica como a luz reflete nas nuvens, e foram capazes de estabelecer uma conexão clara entre o aumento da contagem de partículas detectadas pelo contador de aerossóis com base em 47 voos nas nuvens e a presença de nuvens líquidas super-resfriadas.
Os contadores detectaram com sucesso condições de gelo em metade dos voos nas nuvens, que atingiram alturas de aproximadamente 1.000 metros acima do nível do mar. Esta informação ajudou os drones a evitar voar em condições perigosas de gelo.
Os drones podem ser uma ferramenta valiosa para estudar a atmosfera, especialmente em locais como as regiões polares, e estas descobertas podem melhorar a nossa compreensão das nuvens e do clima. “Com inovação e colaboração contínuas, os drones podem revolucionar a investigação meteorológica, beneficiando, em última análise, a nossa compreensão das nuvens, do clima e das suas implicações mais amplas”, conclui o Dr. Inoue.
FONTE: National Institute of Polar Research, Japan.