Tecnologia desenvolvida pelo Inpe utiliza imagens de satélite para mapear matéria orgânica dissolvida na água e acompanhar impactos da atividade humana no reservatório paulista

Imagens de satélite estão sendo utilizadas para identificar e acompanhar áreas mais afetadas pela poluição na represa Billings, um dos principais reservatórios da Região Metropolitana de São Paulo. Uma metodologia desenvolvida por pesquisadores do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) permite mapear a distribuição do carbono orgânico dissolvido (COD), indicador relacionado à presença de matéria orgânica, esgoto não tratado e algas na água.

O modelo oferece uma visão abrangente das condições do reservatório e ajuda a localizar regiões com maior impacto da atividade humana. Embora ainda não substitua as análises realizadas diretamente na água para determinar concentrações exatas, o monitoramento por satélite permite acompanhar áreas extensas de maneira contínua, reduzindo a necessidade de coletas frequentes em campo.

A pesquisa, desenvolvida com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), foi publicada em agosto de 2026 no International Journal of Remote Sensing.

Segundo Cláudio Clemente Faria Barbosa, coordenador do Laboratório de Instrumentação de Sistemas Aquáticos do Inpe (LabISA) e coautor do estudo, a matéria orgânica em pequenas quantidades desempenha uma função importante nos ambientes aquáticos, pois serve de alimento para bactérias responsáveis pela reciclagem de elementos essenciais à vida. Em excesso, porém, pode reduzir a disponibilidade de oxigênio na água e provocar a morte de peixes.

A quantidade de matéria orgânica e a concentração de carbono dissolvido estão diretamente relacionadas. Por isso, a medição da primeira permite estimar indiretamente a segunda. Os pesquisadores também alertam que o excesso de resíduos altera o ciclo natural do carbono e pode aumentar a emissão de gases de efeito estufa, como metano e dióxido de carbono.

As mudanças climáticas acrescentam outros desafios à qualidade da água. O aumento das temperaturas e a ocorrência de ciclones extratropicais podem intensificar os ventos e provocar a desestratificação da coluna d’água, processo que rompe a separação natural entre camadas com diferentes temperaturas e concentrações de oxigênio. Esse fenômeno favorece a disponibilização de nutrientes e pode estimular a proliferação intensa de algas.

Tecnologia amplia o monitoramento ambiental

O estudo dá continuidade a pesquisas do LabISA voltadas à qualidade da água da Billings, reservatório construído há mais de um século e estratégico para a Região Metropolitana de São Paulo, tanto pelo abastecimento urbano quanto pela geração de energia elétrica e pelo controle de enchentes.

Em 2023, a equipe publicou outro trabalho sobre o uso de imagens de satélite para mapear cianobactérias no reservatório. Esses microrganismos, também conhecidos como algas azuis, estão presentes naturalmente em rios e lagos, mas podem produzir substâncias neurotóxicas prejudiciais a seres humanos, peixes e aves quando se proliferam em grandes quantidades.

Nos dois estudos, os pesquisadores desenvolveram algoritmos que identificam componentes da água a partir dos padrões de luz refletida pelo reservatório. As imagens captadas pelos satélites são convertidas em informações que permitem estimar a concentração de determinados elementos e avaliar a qualidade da água em grandes áreas.

No caso do carbono orgânico dissolvido, a estimativa é feita a partir da matéria orgânica dissolvida colorida, conhecida pela sigla CDOM. Essa fração absorve a radiação eletromagnética e pode ser identificada por sensoriamento remoto.

Daniel Andrade Maciel, pesquisador do Inpe e autor correspondente do artigo, explica que parte da matéria orgânica perde a coloração pela ação da luz solar, processo chamado de branqueamento, e deixa de interagir com a radiação de maneira que permita sua identificação direta por satélite. Mesmo assim, essa proporção pode ser calculada pelo modelo desenvolvido.

A metodologia representa um avanço para o monitoramento de reservatórios extensos, nos quais a realização frequente de coletas manuais pode ser complexa e custosa.

Coletas em campo validam imagens de satélite

O desenvolvimento do modelo combina medições realizadas diretamente na água com informações obtidas por sensoriamento remoto. Durante as campanhas de campo, os pesquisadores utilizam espectrorradiômetros para medir a luz solar que chega à superfície do reservatório e a radiação refletida pela água.

Essas informações ajudam a identificar como os diferentes componentes presentes no ambiente aquático absorvem ou dispersam a luz. As medições são realizadas em períodos próximos à passagem do satélite, que opera a aproximadamente 700 quilômetros de altitude, permitindo comparar os dados coletados em campo com as imagens captadas do espaço.

As amostras também passam por análises laboratoriais para determinar a capacidade de absorção da matéria orgânica dissolvida. A partir desses resultados, os pesquisadores estabelecem relações entre as características ópticas da água e a concentração de carbono orgânico dissolvido.

A Billings foi escolhida como objeto de estudo por apresentar condições típicas de ambientes eutrofizados, caracterizados pelo excesso de nutrientes na água. Entre as fontes de contaminação estão o lançamento de esgoto, resíduos de fertilizantes e a decomposição de algas, folhas, galhos e outros materiais orgânicos provenientes da Serra do Mar.

Embora técnicas semelhantes já sejam utilizadas em outros países, o monitoramento de carbono em reservatórios tropicais eutrofizados apresenta dificuldades adicionais. A elevada concentração de nutrientes e a incidência de luz solar favorecem o crescimento de algas, que podem absorver a mesma faixa de luz utilizada para identificar a matéria orgânica dissolvida, dificultando as estimativas.

Monitoramento poderá ser ampliado

O modelo desenvolvido para a Billings ainda passará por aprimoramentos antes de ser incorporado à plataforma Mapaquali, do Inpe, voltada ao acompanhamento da qualidade de águas interiores.

A ferramenta já disponibiliza mapas de clorofila-a, pigmento associado à presença de algas, e ficocianina, relacionada às cianobactérias, em seis reservatórios do sistema de represas interligadas do rio Tietê.

Segundo Cláudio Barbosa, o sistema automatizado permite gerar mapas continuamente, com atualização a cada dois ou cinco dias, dependendo do satélite utilizado. A presença de nuvens, entretanto, pode comprometer a qualidade das imagens e dificultar o monitoramento.

A próxima etapa dos pesquisadores é ampliar a experiência para desenvolver um modelo capaz de abranger ambientes aquáticos de todo o Brasil, incluindo águas continentais e costeiras.

Para isso, a equipe conta com a base de dados BRAZA, apresentada em artigo publicado em julho de 2025 na revista Scientific Data. O levantamento reúne 2.895 medições realizadas em mais de 128 lagos, rios, reservatórios e áreas costeiras de todas as regiões brasileiras, com colaboração de 17 instituições do Brasil e dos Estados Unidos.

Os dados são abertos à comunidade científica e estão disponíveis ao público, contribuindo para o desenvolvimento de novas ferramentas de monitoramento ambiental e avaliação da qualidade da água.