Incêndios florestais: dispositivo faz detecção precoce

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Crédito: SXC

Rodrigo Lima
Doutor, professor e coordenador de Iniciação Científica – UNIFATEB
rodrigo.eng3@gmail.com e ictcc@unifateb.edu.br

O risco de incêndios florestais no Brasil é calculado essencialmente pelo histórico da precipitação nos últimos 120 dias, dados da temperatura máxima do ar e da umidade relativa do ar mínima, bem como o tipo de vegetação e a ocorrência de focos são também considerados.

No Brasil, assim como na América do Sul, a quase totalidade das queimadas é causada pelo homem, por razões muito variadas: limpeza de pastos, preparo de plantios, desmatamentos, colheita manual de cana-de-açúcar, vandalismo, balões de São João, disputas fundiárias, protestos sociais, etc.

Alerta geral

Com mais de 300.000 queimadas e nuvens de fumaça cobrindo milhões de km2 detectadas anualmente por satélites, o País ocupa o 5º lugar entre os países poluidores, e também devastando anualmente, em média, cerca de 15 mil km2/ano de florestas naturais (INPE, 2022).

Queimadas naturais são aquelas causadas por raios, e, portanto, inexistentes nos períodos de estiagem prolongada e intensa, que é quando mais se queima no País. Elas são mais comuns no bioma Cerrado, que é adaptado ao fogo, e ocorrem em geral no final e início da estação chuvosa, afetando as mesmas áreas a cada oito a dez anos. 

Em 2022, o satélite de referência “Aqua” utilizado pelo INPE detectou 30.475 focos de incêndio no Brasil, até o dia 22 de julho. No mês de janeiro foram detectados 2.759 focos de fogo ativo pelo satélite de referência, em fevereiro foram 1.931 focos, no mês de março foram 1.790 focos, em abril foram 1.616 focos, no mês de maio foram 1.616 focos, em junho foram 7.876 focos e no mês de julho foram identificados 7.805 focos.

O mesmo satélite identificou 17.038 focos na Argentina, 16.782 focos na Venezuela, 13.453 focos na Colômbia e 9.141 focos no Paraguai.  Em termos percentuais, os focos de incêndios florestais no Brasil representam 30,7% do total, quando comparado aos países da América do Sul.

Os demais países representam os seguintes percentuais: Argentina (17,2%), Venezuela (16,9%), Colômbia (13,6%), Paraguai (9,2%), Bolívia (7,4%), Chile (2,2%), Peru (1,8%), outros países (menores que 1%).

Focos

Em 2022, o Estado do Mato Grosso foi responsável por 26% dos focos de incêndios no Brasil, ou seja, até o mês de julho foram identificados 7.928 focos. Tocantins vem em segundo lugar, representando 12,9% (3.938 focos), seguido pelo Maranhão com 10,9% (3.224 focos), Minas Gerais com 6,7% (2.047 focos), Bahia com 6,6% (2.004 focos), Pará com 5,9% (1.802 focos), Goiás com 5,2% (1.575 focos), Mato Grosso do Sul com 4,7% (1.444 focos), Piauí com 3,1% (932 focos), São Paulo com 2,5% (762 focos), Amazonas com 2,4% (725 focos), Paraná com 2,2% (662 focos), Roraima com 2,1% (639 focos), Rondônia com 2,0% (596 focos), Rio Grande do Sul com 1,8% (537 focos), Santa Catarina com 1,5% (455 focos), Acre com 1,0% (296 focos) e demais Estados com menos de 1,0% dos focos cada.

Tecnologias preventivas

De acordo com o INPE, o monitoramento de incêndios florestais e queimadas com imagens de satélites é particularmente útil para regiões remotas sem meios intensivos e locais de acompanhamento, condição esta que representa a situação geral do País.

Para uma área com torres de observação guarnecidas continuamente e mantendo comunicação direta com brigadas de combate de fogo, os dados de satélite têm interesse marginal.

A detecção dos focos de queima de vegetação nas imagens utiliza um mesmo modo de identificação de fogo, em todas regiões, todos os dias e por anos seguidos, o que permite análises temporais e espaciais da ocorrência do fogo que seriam impossíveis de outra forma, dada a precariedade, descontinuidade e diferença de métodos nas fontes de informação locais.

O monitoramento com imagens de satélite permite gerar as coordenadas geográficas dos focos, prever o risco meteorológico de fogo, produzir mapas de áreas queimadas, etc.

Novo dispositivo

O projeto do sensor desenvolvido pelo professor António Valente, inserido nas atividades do Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores, Tecnologia e Ciência – INESC TEC, de que a Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro de Portugal faz parte, refere-se à concepção de um pequeno aparelho detector, do tamanho de um celular.

Segundo o pesquisador, módulos de hardware que contêm sensores de temperatura detectam umidade, pressão atmosférica e de CO2 e transmitem os dados através de uma rede sem fios LoRaWAN.

Neste projeto não é usada a rede de telecomunicações normal, mas sim esta rede “LoRaWAN” que consegue transmitir os dados a uma distância de cerca de sete quilômetros.

Embora se trate de um novo “vigilante da floresta”, é importante mencionar que o mesmo dispositivo foi concebido igualmente para aplicações ligadas à agricultura. Segundo António Valente, especialista em dispositivos LoRaWAN, “a agricultura inteligente em geral, mas principalmente quando os campos agrícolas são muito heterogêneos, como é o caso da região demarcada do Douro, requer um grande número de sensores para obter um controle efetivo e, assim, aumentar a produtividade”.

Vantagens

Ao ser detectada precocemente uma ignição, e contando com uma rede eficaz de comunicações, podem ser mobilizados antecipadamente os meios de combate ao incêndio e mitigados os seus danos.

Encontrando-se já em fase experimental de aplicação simulada em territórios estratégicos, espera-se que o dispositivo sensor desenvolvido por António Valente traga bons resultados e benefícios diretos na identificação e combate a incêndios florestais e agrícolas.

Trata-se de “sensores de baixo custo e, essencialmente, fáceis de instalar e manter”, podendo ser utilizados para medir diversos parâmetros ambientais, tais como temperatura do solo e do ar, velocidade, rajada e direção do vento, teor de água no solo, tensão da água e condutividade elétrica, radiação solar, precipitação, pressão atmosférica e contagem de relâmpagos.

Outras tecnologias

As geotecnologias são excelentes alternativas para o monitoramento dos incêndios florestais. O monitoramento com imagens de satélite permite gerar as coordenadas geográficas dos focos, prever o risco meteorológico de fogo, produzir mapas de áreas queimadas, bem como otimizar a tomada de decisões no que diz respeito ao combate do incêndio florestal.

Projetos para desenvolvimento de protótipos de robôs controlados remotamente para combate a incêndios estão sendo realizados em algumas instituições de pesquisa ao redor do mundo. Como exemplo, pode-se citar o trabalho “Prototyping of a Robotic Fire Vehicle Using Radio Frequency Technology” dos autores O. Olugboji, J. Jiya, Destiny I Ogwuche.

O veículo é carregado com uma garrafa de transporte de água. Dois motores DC ao lado de uma roda giratória são usados para o sistema de locomoção e acionamento do robô e uma bomba de água DC é usada para pulverizar jatos de água através de sua ação de sucção.

Esses motores são controlados à distância por meio de uma comunicação sem fio entre o Bluetooth HC-06 e um aplicativo de controle de motores instalado em um telefone Android. O robô está programado para parar e liberar borrifos de água antes de atingir o alvo.

Um microcontrolador Arduino é usado para a operação geral desejada. Todo o sistema é alimentado por uma bateria recarregável de chumbo-ácido de 12V. O robô tem uma dimensão de 0,37 m por 0,28 m por 0,12 m e navega por uma planta modelada com velocidade média de 0,05 m/s para extinguir um incêndio simulado em cinco a 10 segundos.

Eficácia e segurança

O trabalho experimental foi realizado com cuidado e sucesso, confirmando-se que a técnica proposta é muito útil para fins de engenharia, pesquisa e segurança. Obviamente, trata-se de um protótipo de pequena escala para situações de fogo controlado. Entretanto, estudos como este podem ser úteis no desenvolvimento de protótipos de maior escala e com tecnologias embarcadas de combate a incêndios florestais.

Os drones são utilizados em diversos países como tecnologia alternativa no combate aos incêndios florestais. Neste aspecto, o Centro Sueco de Pesquisa Aeroespacial (SARC) e a Rede Brasileira de Pesquisa e Inovação Aeroespacial (BARINet) lançaram em 2022 a 2ª Competição Aeroespacial SARC-BARINet, iniciativa que visa fomentar a colaboração multidisciplinar entre academia e indústria no setor aeronáutico.

A competição apresentará um desafio específico voltado à detecção e combate a incêndios em florestas, e os participantes deverão propor soluções que envolvam múltiplos Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs).

As aeronaves deverão trabalhar em colaboração, voando em formação, ou em um enxame de pequenos drones. A exigência é que os VANTs sejam lançados na área florestal por outra aeronave.

Para mais informações e inscrições, os interessados devem acessar o site https://sarc.center/sarc-barinet-aerospace-competition

Alcance dos incêndios

Os incêndios florestais afetam as nações mais pobres do mundo de forma desproporcional. Com um impacto que pode durar dias, semanas e até anos após as chamas se apagarem, esses eventos impedem o avanço rumo aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável da ONU e agravam a desigualdade social:

a) A saúde das pessoas é diretamente afetada pela inalação da fumaça proveniente de incêndios florestais, que causam danos respiratórios e cardiovasculares e aumentam os efeitos sobre a saúde dos mais vulneráveis;

b) Os gastos com a reconstrução de áreas atingidas por incêndios florestais podem ultrapassar os recursos financeiros dos países de baixa renda;

c) Bacias hidrográficas são degradadas pelos poluentes dos incêndios e outra possível consequência é a erosão do solo, que causa mais problemas para os cursos d’água;

d) Os resíduos deixados para trás são muitas vezes altamente contaminados e requerem descarte apropriado.

Agravamento

Os incêndios florestais e a mudança climática estão “se agravando mutuamente”. Os incêndios são intensificados pela mudança climática por meio da seca, alta temperatura, baixa umidade relativa do ar, raios e ventos fortes, que resultam em estações mais quentes, mais secas e épocas de incêndio mais longas.

Ao mesmo tempo, a mudança climática é agravada pelos incêndios florestais, principalmente pela destruição de ecossistemas sensíveis e ricos em carbono, como turfeiras e florestas tropicais. Isso transforma as paisagens em fontes de ignição que dificultam o controle do aumento da temperatura.

Incêndios florestais intensos reduzem a capacidade de fotossíntese das plantas. Análise de 12,2 mil imagens indicou que o Pantanal foi o bioma que, em termos proporcionais, mais sofreu incêndios naturais ou induzidos.

Eles consumiram 45% do Pantanal, 34% do Cerrado, 9% da Amazônia, 8,2% da Mata Atlântica, 5,6% da Caatinga e 1,8% do Pampa, conforme o estudo realizado com base em informações de satélites sobre incêndios ocorridos de 2001 a 2019 em todo o País, pesquisadores da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), em colaboração com especialistas da Universidade de Brasília (UnB) e do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe).

Nesse referido estudo, a atividade fotossintética e a biomassa das folhas em grandes áreas foram avaliadas remotamente por meio do índice de vegetação de diferença normalizada (NDVI), que combina duas faixas de comprimento das ondas eletromagnéticas (a luz vermelha e a infravermelha) do satélite Modis.

Esse índice ajuda a determinar a coloração das folhas da vegetação: as saudáveis são mais verdes e fazem mais fotossíntese, enquanto as queimadas assumem tons castanho-avermelhados e conseguem transformar menos energia luminosa em carboidratos.

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