Por Dr. Michael Falkowski, Cientista Chefe, Earth Fire Alliance
Dados confiáveis transformam uma detecção precoce de incêndio em ação no terreno, fornecem uma base confiável para modelos de progressão do fogo e permitem que os cientistas acompanhem como o fogo está mudando no mundo ao longo do tempo. Construir essa confiança começa por saber quão precisos são os dados e para quais aplicações eles são mais adequados. É por isso que a Earth Fire Alliance (EFA) e nosso parceiro técnico fundador , o FireSat representa um avanço fundamental na forma como o mundo detecta, responde e entende os incêndios florestais. estão lançando uma campanha rigorosa de calibração e validação (também conhecida como "cal/val") para FireSat—Constelação avançada de satélites da EFA projetada especificamente para detecção, monitoramento, resposta a incêndios florestais e ciência global do fogo. A EFA também está ajudando a liderar a iniciativa para estabelecer padrões de calibração/validação para todos os satélites de próxima geração de incêndios florestais.
Os primeiros três FireSats operacionais lançados em julho de 2026 agora estão coletando dados, e a constelação se expandirá para mais de 50 satélites no início da década de 2030. Nos próximos anos, nossa campanha de calibração/validação comparará os dados do FireSat com medições independentes de incêndios no solo, no ar e de outros satélites. Os resultados dessas atividades serão publicados ao longo da campanha em colaboração com nossos parceiros das comunidades de gestão e ciência de incêndios florestais.
Nosso objetivo final é fornecer produtos de dados FireSat confiáveis globalmente e cientificamente validados para possibilitar avanços transformadores na detecção, monitoramento, gestão, ciência e modelagem de incêndios florestais.
Definindo Calibração e Validação
Quando um satélite FireSat é lançado pela primeira vez, as imagens coletadas pelo seu sensor não indicam o quão quentes ou frios os objetos na imagem realmente estão. Como uma fotografia, as imagens simplesmente mostram o quão claros ou escuros os objetos são. Calibração é o processo de estabelecer exatamente como os valores de brilho na imagem se traduzem em temperaturas reais no solo. Ao comparar os dados do FireSat com medições conhecidas de temperatura de objetos terrestres, cientistas e engenheiros produzem dados "calibrados" que medem a temperatura da superfície, incluindo incêndios. Este processo começa no laboratório antes do lançamento e continua durante toda a vida útil de cada satélite, porque o desempenho do sensor pode mudar à medida que o sistema envelhece no espaço.
Enquanto a calibração torna possível traduzir imagens padrão em medições de temperatura, a validação é o processo de determinar quão precisas são essas medições. Por exemplo, quando o FireSat detecta um ponto quente, os gestores de incêndios precisam saber qual a probabilidade de esse ponto quente ser um incêndio real, em vez de um objeto quente como um telhado de metal irradiando calor, e quão bem a localização do ponto quente detectado pelo satélite corresponde à localização real do incêndio no solo. Da mesma forma, outros atributos de incêndio derivados do FireSat, como tamanho, progressão e intensidade, precisam ser verificados, para que os usuários dos dados saibam que podem confiar nesses dados para suas aplicações específicas.
Considere, por exemplo, uma balança de banheiro: a calibração ensina à balança o que é uma libra (ou quilograma); a validação confirma que você pode confiar nas leituras quando sobe nela.
Juntas, a calibração e a validação garantirão que o FireSat detecte incêndios com precisão e meça a localização, temperatura, tamanho e intensidade do fogo, para que os gestores de incêndios possam tomar decisões mais informadas sobre quando e como intervir. Este processo também garante que os dados coletados pelo FireSat sejam consistentes ao longo do tempo, permitindo que os cientistas compreendam como a dinâmica dos incêndios está mudando em todo o mundo.
Como a Campanha Funciona
Calibração acontece em três etapas:
- Pré-lançamento: O processo de testar e caracterizar o desempenho do instrumento em uma sala limpa ou laboratório especializado antes de ser enviado ao espaço.
- Em órbita: Porque os instrumentos se deslocam durante o lançamento do foguete e envelhecem ou aquecem de maneira diferente no ambiente hostil do espaço, os cientistas devem continuamente atualizar e ajustar as equações de calibração pré-lançamento em órbita usando alvos terrestres com quantidades conhecidas de luz visível e infravermelha refletindo ou emitindo para cima (por exemplo, redes de monitoramento da temperatura da água de bóias, queimadores de óleo e gás, e alvos terrestres estáveis como salinas). Imaginar as estrelas e a lua também é útil nesse processo.
- Cruz-calibração: Comparar o FireSat com sistemas de satélite de grau científico civil, como o MODIS da NASA, o VIIRS da NOAA ou os instrumentos SLSTR da ESA, garante que os dados do FireSat sejam consistentes com outros dados globais de incêndios derivados de satélite de longo prazo.
Validação ocorre por meio de uma abordagem em múltiplos níveis:
- Solo: Queimadas prescritas instrumentadas com medições diretas das características do fogo, como localização, tamanho e intensidade.
- Aerotransportado: Imagem térmica de alta resolução de incêndios a partir de drones e aeronaves tripuladas, coordenada com medições terrestres e sobrevoos do FireSat e outros satélites.
- Satélite: Avaliação comparativa do desempenho do produto de dados FireSat (pontos quentes, perímetro, progressão, potência radiativa do fogo) em relação aos produtos de dados de incêndio derivados de sistemas tradicionais de satélites de grau científico como MODIS e VIIRS.
Estes testes abrangem os principais produtos de dados do FireSat e outros fatores significativos:
- Pontos de acesso: Probabilidade de detecção precoce de incêndio, taxas de falsos positivos e a rapidez com que as notificações chegam aos usuários finais.
- Perímetro e Progressão do Fogo: Quão precisamente o FireSat mapeia uma frente de incêndio, seu tamanho e progressão. Isso também pode ajudar a distinguir frentes de fogo ativas e flamejantes de incêndios fumegantes, pontos quentes e incêndios remanescentes dentro do perímetro do fogo.
- Potência Radiativa do Fogo: Quão precisamente o FireSat mede a intensidade de um incêndio, especialmente nos incêndios mais extremos.
- Geolocalização: Quão próxima a localização reportada pelo FireSat para cada incêndio está da sua localização real no terreno. Para os primeiros socorristas, a localização precisa do incêndio é fundamental.
- Efeitos Atmosféricos e de Paisagem: A campanha também medirá como atributos como topografia, cobertura arbórea, fumaça, aerossóis e vapor de água atmosférico afetam a precisão da medição do fogo.
Locais Iniciais do Banco de Testes: Alasca e Geórgia
Queimadas prescritas (também conhecidas como queimadas para redução de risco) são a base da nossa campanha de calibração/validação por satélite em desenvolvimento. Seus horários e locais planejados de ignição oferecem oportunidades para coletar dados de campo que um incêndio florestal espontâneo não pode proporcionar. Nossas duas primeiras localidades de teste combinarão sobrevoos do FireSat, queimadas prescritas programadas e o apoio de cientistas locais e gestores de incêndios.
Alasca, EUA: As órbitas do FireSat convergem em altas latitudes. Mesmo com três satélites operacionais em órbita, o FireSat já passa sobre o Alasca de 15 a 20 vezes por dia, o suficiente para capturar um único fogo controlado durante todo o seu ciclo de vida. Isso torna o Alasca um local ideal para um campo de testes de alta cadência a curto prazo, anos antes de a constelação completa do FireSat estar em funcionamento.
Sudeste dos EUA: Em um ano médio, a Geórgia registra cerca de 5.000 acres de incêndios florestais e de 1,2 a 1,4 milhão de acres de queimadas prescritas. Queimadas frequentes em locais como Fort Stewart e a Floresta Nacional de Oconee, usuários operacionais envolvidos e pesquisadores próximos tornam a região um excelente campo de testes de longo prazo para avaliações detalhadas de incertezas e para moldar produtos de dados conforme as necessidades dos usuários.
Planejamos adicionar mais locais de teste, incluindo internacionalmente, à medida que a campanha de calibração/validação do FireSat avança.
Parceria com a Comunidade Global de Combate a Incêndios
Nenhuma organização isolada pode validar de forma eficiente e eficaz uma nova classe de satélites de combate a incêndios sozinha. Em agosto de 2026, a EFA reuniu quase 30 participantes de agências federais de ciência e gestão de terras, instituições de pesquisa, provedores de satélites e gestores operacionais de incêndios no Laboratório de Ciências Florestais do Serviço Florestal dos EUA em Athens, Geórgia, para o primeiro de vários workshops planejados para estabelecer padrões globais de calibração/validação para sistemas de satélite de próxima geração que podem detectar e monitorar incêndios florestais.
Co-liderado com o Departamento de Guerra dos EUA, o Serviço Florestal dos EUA e o FireWERX, o workshop começou a desenvolver uma estrutura compartilhada para calibração, validação e avaliação de incertezas. Embora o FireSat seja um foco principal, este framework destina-se a servir todos os sistemas de satélites de incêndio de próxima geração para o benefício público global.
O Valor do Patrimônio Federal da Aviação Civil
Missões públicas de longa duração são centrais para este trabalho. Por exemplo, os sistemas MODIS da NASA e VIIRS e GOES da NOAA fornecem um ponto de referência para a ciência global do fogo e serão referências-chave para calibrar os dados do FireSat.
Satélites em órbita polar, como MODIS e VIIRS, capturam grandes incêndios algumas vezes ao dia, enquanto sistemas geoestacionários como o GOES fazem imagens a cada poucos minutos com resolução mais baixa. O programa FireSat foi desenvolvido para oferecer alta resolução e frequência elevada simultaneamente. Sistemas tradicionais multifuncionais equilibram as medições de incêndios com muitas outras aplicações, mas o FireSat é a primeira constelação onde as missões de gestão de incêndios florestais e ciência do fogo ditaram os requisitos específicos de design avançado do sistema.
O que vem a seguir
Os primeiros três FireSats operacionais estão agora em fase de comissionamento e passando por calibração inicial em órbita, com eventos iniciais de validação de incêndios planejados para 2027. À medida que a constelação entra em operação, a campanha adicionará monitoramento contínuo de calibração e relatórios rotineiros de validação.
Colaborar com uma rede global de instituições de pesquisa, agências de manejo de incêndios, agências federais de ciência e organismos internacionais nos ajudará a medir e compreender os incêndios em todo o mundo de forma precisa e consistente. Fases posteriores integrarão dados do FireSat em modelos atmosféricos e de emissões de incêndios e em modelagem avançada da propagação do fogo. Um grupo consultivo científico independente e uma revisão externa periódica supervisionarão o trabalho, e divulgaremos publicamente os resultados da validação.
Em última análise, esses esforços de calibração e validação ajudarão a EFA a estabelecer o FireSat como o padrão ouro para um repositório transformador e permanente de dados sobre incêndios florestais para a ciência, políticas e respostas em todo o mundo.