Satélites e deteção remota para monitorizar a qualidade da água dos rios à escala global

A maioria das pessoas quase nunca pensa nos rios - a não ser quando um transborda ou quando fica seco. No entanto, os rios ligam tudo: oceanos, atmosfera, paisagens e as cidades de que milhares de milhões de pessoas dependem para ter água.

O problema é que muitos dos rios do mundo ficam em zonas remotas, são pouco estudados e são difíceis de acompanhar de forma sistemática. Isso está a começar a mudar.

Um novo artigo científico defende que a tecnologia de deteção remota por satélite já atingiu um ponto em que pode permitir aos cientistas acompanhar a qualidade da água e a saúde dos rios a uma escala verdadeiramente global.

A investigação foi co-liderada por Dongmei Feng, professora de engenharia do ambiente na Universidade de Cincinnati, e por Xiao Yang, da Southern Methodist University, com a colaboração de especialistas em hidrologia de vários países.

O estudo propõe uma nova abordagem para a ciência dos rios, assente na combinação de imagens de satélite, análise espectral da luz e modelação computacional.

O objetivo é analisar os rios não apenas como elementos locais, mas como um sistema planetário interligado.

Os rios são difíceis de estudar

À primeira vista, os rios parecem fáceis de seguir: são grandes, existem por todo o lado e são mapeados há séculos. Contudo, na prática, a situação é bem mais complexa.

“Os rios, sobretudo os pequenos cursos de água, são muito difíceis de definir. São variáveis e podem ser intermitentes”, afirmou Feng.

Muitos rios secam durante meses ou até anos seguidos, e inúmeros cursos de água mais pequenos são fisicamente inacessíveis. Mesmo decidir o que conta como “rio” em determinado momento está longe de ser uma questão simples.

A monitorização tradicional - enviar equipas com equipamento para recolher amostras - funciona razoavelmente bem em grandes rios perto de cidades, mas não é escalável. E isto é relevante porque o que acontece em rios remotos não fica confinado a esses locais.

Os rios transportam sedimentos, nutrientes e poluentes a jusante até aos estuários, que funcionam como berçários para peixes e outras formas de vida marinha. O que entra num rio a mil quilómetros do litoral acaba, inevitavelmente, por influenciar o oceano.

“No artigo, defendemos a ideia de que os rios devem ser estudados à escala global e individualmente”, explicou Feng.

“Cada rio é único, definido pelo seu clima específico, pelo ambiente envolvente e pela pegada humana.”

O que os satélites conseguem observar

A tecnologia que torna isto possível baseia-se na deteção de alterações no espectro da luz refletida pela água.

Nutrientes e contaminantes diferentes mudam a forma como a água absorve e reflete a luz, de maneiras que os satélites conseguem captar a partir da órbita.

Quando estes dados são combinados com modelação computacional, torna-se viável avaliar a qualidade da água à distância, de forma contínua e numa escala que a monitorização no terreno nunca conseguiria igualar.

“Isto será um objetivo ambicioso, mas valerá bem o esforço”, disse Yang.

As implicações vão para além da investigação. Em todo o mundo, os rios são a principal fonte de água potável para as cidades.

Noventa por cento da população mundial vive a menos de cerca de 10 quilómetros de um rio. Assim, os rios explicam em grande medida porque é que a maioria dos grandes aglomerados humanos existe onde existe.

“Cada grande cidade tem um rio que a define. Os rios forneceram os recursos essenciais que permitem o crescimento das cidades”, observou Feng.

O problema das algas

Uma das aplicações mais urgentes deste tipo de monitorização é o acompanhamento de florescências de algas.

O mecanismo é bem conhecido entre ecólogos. Quando há acumulação excessiva de nutrientes provenientes de fertilizantes, esgotos ou escorrências agrícolas, as algas reproduzem-se de forma explosiva.

As florescências espalham-se à superfície, bloqueiam a luz solar e matam as plantas aquáticas que ficam por baixo.

Quando as algas morrem, as bactérias que se alimentam dessa matéria consomem oxigénio, criando zonas mortas com baixos níveis de oxigénio que podem provocar mortandades massivas de peixes.

Este ciclo chama-se eutrofização e pode devastar ecossistemas de rios e lagos.

Consequências para a saúde humana

As consequências para a saúde humana são imediatas. Cianobactérias tóxicas presentes em florescências de algas podem causar irritações cutâneas, náuseas e até lesões hepáticas ou danos neurológicos.

As estações de tratamento de água podem ser forçadas a encerrar. Trechos inteiros de água tornam-se inseguros para nadar, andar de barco ou para qualquer utilização recreativa.

Tratar água que contém algas tóxicas exige um processo caro e com várias etapas.

“Podemos aprender muito ao estudar a dinâmica dos nutrientes. Pelo menos 40% dos rios dos EUA têm problemas com poluição por nutrientes”, afirmou Feng.

O seu plano passa por analisar 50 anos de dados globais sobre rios, para compreender como os nutrientes se deslocam pelos sistemas fluviais e, por fim, desenvolver sistemas de alerta precoce que possam avisar os gestores da água antes de uma florescência se instalar.

Um novo campo de estudo

A formação de Feng situa-se no cruzamento de duas áreas que só agora estão a ser plenamente integradas.

Tem um doutoramento em modelação hidrológica e deteção remota, e descreve o momento atual da sua área com algo muito próximo de entusiasmo.

“Nunca se sabe até se estudar. A deteção remota por satélite fornece um meio poderoso para o conseguir”, disse.

Monitorizar todos os rios da Terra, individualmente e em tempo real, ainda não é uma realidade. Mas as ferramentas para avançar nessa direção já existem.

Os rios moldaram a civilização humana. Compreender o que lhes está a acontecer - a todos eles, e não apenas aos que são fáceis de alcançar - já tarda.