Internal Waves Service
O Internal Waves Service (IWS) deteta ondas internas solitárias (ISWs) em imagens do Copernicus Sentinel-1, sem intervenção humana, processando imagens em tempo quase real à medida que são adquiridas. Coordenado pelo AIR Centre em colaboração com uma rede internacional de parceiros, o serviço transforma mais de uma década de aquisições por satélite num registo aberto e em crescimento contínuo da ocorrência destas ondas.
Porque é que as ondas internas interessam?
As ISWs estão entre os fenómenos mais energéticos do oceano. Propagam-se ao longo da picnoclina, transportando energia, massa e momento através de bacias oceânicas inteiras, produzindo algumas das maiores velocidades verticais e valores de cisalhamento encontrados em oceano aberto.
A sua importância estende-se, por isso, muito para além da oceanografia. Promovem a mistura oceânica, influenciando a forma como o oceano armazena e transporta calor. Transportam nutrientes para as camadas superiores e contribuem para o transporte de larvas. Podem também exercer forças significativas sobre estruturas offshore, afetar a navegação submarina e condicionar operações marítimas, muitas vezes sem qualquer sinal visível à superfície.
O que estava a faltar
Quase todo o conhecimento sobre os locais onde ocorrem ISWs resultava de casos de estudo: campanhas de observação direcionadas para regiões onde estas ondas já tinham sido previamente identificadas. Estes estudos foram fundamentais para o desenvolvimento do conhecimento científico, mas um registo construído desta forma reflete, em grande medida, os locais onde os investigadores procuraram.
O Sentinel-1 observa continuamente o oceano aberto desde 2014, produzindo um volume de dados impossível de analisar manualmente por qualquer equipa. Ou seja, os dados necessários para responder à questão da distribuição global das ISWs já existiam. Faltava uma forma de os analisar sistematicamente.
O IWS não escolhe onde procurar. O seu classificador é aplicado a imagens adquiridas segundo um plano de aquisição predefinido, permitindo registar tanto onde as ondas são detetadas como onde não são. Desta forma, a ocorrência pode ser analisada como uma taxa, em vez de apenas como uma coleção de observações individuais.
Como funciona
O modo Wave do Sentinel-1 adquire imagens de 20 km × 20 km, com uma resolução de 5 m, ao longo da órbita do satélite. Um modelo de aprendizagem automática, treinado com um conjunto de dados cuidadosamente validado por especialistas, classifica cada imagem procurando o padrão alternado de bandas claras e escuras característico de um pacote de ISWs.
Cada deteção positiva é posteriormente validada por um especialista na área. Não existe uma “verdade” independente para ondas internas em imagens de radar, pelo que a avaliação do especialista constitui o padrão de referência. O conjunto validado constitui simultaneamente o catálogo publicado e o material utilizado para voltar a treinar o modelo, permitindo melhorar progressivamente o serviço à medida que o registo aumenta.
As imagens são armazenadas num sistema de armazenamento de objetos compatível com S3 e os respetivos metadados numa base de dados relacional. Esta arquitetura foi concebida para acomodar os grandes volumes de dados produzidos pelo Sentinel-1 e manter a classificação tão próxima quanto possível do momento da aquisição.
Desenvolvido para todo o oceano
O IWS foi desenhado para o todo o oceano. O modo Wave constituiu o ponto de partida porque permite uma amostragem contínua do oceano aberto e proporcionou as condições necessárias para estabelecer um serviço operacional. Futuros desenvolvimentos irão expandir a cobertura observada, particularmente para regiões de plataforma continental e zonas costeiras, onde as ondas internas são particularmente conhecidas e dinamicamente importantes, incluindo usando o modo Interferometric Wide (IW) do Sentinel-1.
O que vem a seguir
O IWS foi concebido como uma plataforma em evolução, com novas capacidades a serem desenvolvidas à medida que aumentam o registo observacional, os métodos disponíveis e a comunidade científica.
Os desenvolvimentos em curso visam ir além da deteção, avançando para a caracterização das ondas internas, incluindo parâmetros como o comprimento de onda, a direção de propagação e a amplitude. A expansão da cobertura observada para além do modo Wave do Sentinel-1, em particular para regiões costeiras e de plataforma continental, constitui outra importante área de desenvolvimento.
O crescente registo observacional do IWS cria também oportunidades para explorar sinergias com observações complementares de satélite e in situ, investigar dados provenientes de outras missões de Observação da Terra, atuais e futuras, e revisitar arquivos históricos de dados de satélite.
Estes desenvolvimentos serão orientados pelas prioridades científicas, pela disponibilidade de dados, pela maturidade metodológica e pelos contributos da comunidade internacional do IWS.
Comunidade
O IWS é desenvolvido em colaboração com uma rede internacional de instituições que trabalham em oceanografia física, modelação, observação da Terra e missões de satélite.
O primeiro Workshop de Internal Waves Service realizou-se em Angra do Heroísmo, Açores, em abril de 2025, e os seus resultados foram publicados no Bulletin of the American Meteorological Society.
O segundo realizou-se em Lisboa, em abril de 2026.
Parceiros:
