Landsat revela mudanças em reservatórios e batimetria

Comunidades em todo o mundo dependem de reservatórios de água potável, energia hidrelétrica, irrigação e muito mais. Estes recursos críticos de água doce são afectados por mudanças sazonais e de longo prazo; os níveis de água nos reservatórios podem diminuir durante os meses quentes de verão ou devido a secas prolongadas, ou podem inundar após uma tempestade particularmente forte. Apesar da sua importância, existem lacunas importantes no nosso conhecimento da estrutura e dinâmica dos reservatórios. Dois artigos recentes utilizam dados do Landsat para ajudar a preencher essas lacunas.

Pesquisadores da Universidade de Southampton usaram dados do Landsat para identificar onde a água avançou ou recuou de 1984 a 2022, criando o primeiro conjunto de dados global identificar o ano exato das mudanças permanentes nas águas superficiais – como quando um reservatório se formou ou um riacho secou. O estudo pode rastrear mudanças em riachos tão estreitos quanto 30m e lagos tão pequenos quanto 900m². Em um estudo separadoPesquisadores da Texas A&M University usaram dados do Landsat para construir um conjunto de dados de batimetria global chamado ‘3D-LAKES’, que permite aos gestores de água estimar a capacidade de armazenamento do reservatório.

A animação acima mostra o reservatório Amistad, na fronteira do Texas e do México. Ele usa uma imagem Landsat de cor natural de 1985 sobreposta a um modelo digital de elevação Copernicus (DEM) e dados batimétricos do conjunto de dados 3D-LAKES. O relevo vertical é exagerado por um fator de quatro para enfatizar características topográficas e formas de relevo. O reservatório é administrado conjuntamente pelos EUA e pelo México através da Comissão Internacional de Fronteiras e Água (IBWC) para controle de enchentes, recreação e energia hidrelétrica. Apesar da sua importância para os dois países, o reservatório está a diminuir lentamente. O conjunto de dados de transições das águas superficiais mostra o recuo dos níveis de água nas últimas décadas, com recessões significativas entre 2012 e 2016. O conjunto de dados 3D-LAKES revela a forma subaquática do reservatório. Juntos, estes conjuntos de dados complementam os dados in situ sobre o nível e as condições da água recolhidos ao longo do ano.

As comunidades humanas moldam e são moldadas pela água. Desviamos rios, construímos reservatórios e construímos ilhas artificiais, enquanto as forças naturais – tempestades, rios sinuosos e subida dos mares – remodelam os nossos cursos de água e costas. Sendo os dados de satélite uma ferramenta importante para estudar a dinâmica dos ecossistemas, os investigadores começaram a construir uma compreensão global mais abrangente sobre onde está a água e como ela muda ao longo do tempo. Em suas transições de água estudara equipe da Universidade de Southampton concentrou-se especificamente nas mudanças permanentes em lagos, rios, costas e outros corpos d’água em todo o mundo.

Observar as mudanças de longo prazo nas águas superficiais pode ajudar os cientistas a compreender os impulsionadores da mudança, disse Gustavo Willy Nagel, pesquisador principal do artigo. Saber quando um lago começou a recuar ajuda os gestores de água a investigar se a seca, a irrigação ou outras forças causaram o declínio.

Cientistas, decisores políticos e gestores de recursos hídricos podem explorar a conjunto de dados interativo que Nagel e sua equipe criaram para visualizar mudanças perto de casa, bem como impactos globais severos, como a secagem do Mar de Aral, os lagos criados pelo derretimento de geleiras no Tibete e a construção das Ilhas Palm em Dubai.

A avaliação das mudanças a longo prazo nas águas superficiais apresenta um desafio fundamental, uma vez que as águas superficiais são extremamente dinâmicas. As flutuações sazonais e as forças climáticas significam que os rios, lagos e costas estão em constante mudança. Para identificar mudanças permanentes na água e excluir as flutuações sazonais, os pesquisadores executaram dois algoritmos. O primeiro detectou se o corpo d’água estava avançando ou recuando ao longo do período de estudo usando o Índice de Água por Diferença Normalizada Modificado (mNDWI), que utiliza a faixa do infravermelho de ondas curtas (SWIR) em vez da faixa do infravermelho próximo (NIR). O segundo algoritmo usou o Índice de Água por Diferença Normalizada Green_Red (grNDWI) – um índice proposto pela equipe de pesquisa – para identificar o ano preciso em que o corpo d’água fez a transição. Uma mudança foi considerada “permanente” se não revertesse à condição anterior durante o período de estudo de 1984 a 2022.

“O conjunto de dados mostra, para cada local do planeta, as áreas onde a água avançou ou retraiu e o ano dessa mudança”, disse Nagel.

O Landsat pode nos ajudar a monitorar as águas superficiais. Mas e o que há sob a superfície?

Em um estudar publicado em Dados Científicos em outubro de 2025, pesquisadores da Texas A&M University fundiram dados Landsat e ICESat-2 para criar mapas batimétricos para meio milhão de lagos e reservatórios globais. A equipa de investigação, liderada por Huilin Gao, utilizou imagens Landsat para calcular a área de superfície dos corpos de água, delinear onde a água encontra a terra e monitorizar como a extensão da água muda ao longo do tempo. Em seguida, eles combinaram a altimetria a laser do satélite ICESat-2 para inferir a batimetria subaquática de corpos d’água. Com estas medições, os cientistas refinaram as relações área-elevação, uma métrica fundamental para compreender como o armazenamento de água muda com o nível da água.

O conjunto de dados resultante, apelidado LAGOS 3Dé estático, pois a batimetria não tende a mudar significativamente de ano para ano. “Este conjunto de dados pode suportar muitas aplicações, desde a monitorização do armazenamento de água até ao refinamento de modelos hidrológicos”, disse Chi-Hsiang Huang, principal autor do estudo.

3D-LAKES pode ser usado em combinação com mapas baseados em Landsat – como a pesquisa de transição de superfície ou o popular Águas Superficiais Globais conjunto de dados – para ajudar os gestores de recursos hídricos a avaliar o volume de água retido num reservatório ou lago. Isto permite-lhes avaliar o risco de inundações, mapear o habitat ou calcular a quantidade de água disponível durante uma estação particularmente seca. Os pesquisadores também podem acompanhar as mudanças no volume de água ao longo do tempo, ajudando a compreender as tendências de longo prazo no armazenamento de água.

Medir a topografia subaquática tem sido historicamente caro e impraticável em escala global. O conjunto de dados 3D-LAKES agora fornece aos pesquisadores e gestores dados batimétricos cruciais para lagos e reservatórios em todo o mundo. “Com este novo conjunto de dados, podemos alcançar uma compreensão mais abrangente dos impactos dos lagos e reservatórios na climatologia regional, na segurança hídrica e nos serviços ecossistémicos”, disse Gao. Ambos os estudos fornecem aos gestores da água e da terra ferramentas sem precedentes para a gestão e planeamento de recursos – desde o reservatório de Amistad até ao Outback australiano e à Amazónia brasileira.