A regional-scale landslide mapping following extreme rainfall using freely available remote sensing data

Quando chuvas intensas caem sobre colinas florestadas íngremes, o solo pode por vezes ceder, fazendo com que terra, rochas e árvores deslizem encosta abaixo. Estes eventos, conhecidos como deslizamentos de terra, são forças naturais poderosas que remodelam as paisagens e representam sérios riscos para as pessoas e infraestruturas. Para compreender onde residem estes perigos e como se preparar para eles, os cientistas criam mapas que registam exatamente onde ocorreram deslizamentos. Tradicionalmente, elaborar estes mapas exigia que equipas de pessoas conduzissem, fizessem trilhos em colinas e desenhassem manualmente os limites de cada deslizamento encontrado. Este processo é lento, dispendioso e, muitas vezes, impossível de completar rapidamente após um desastre importante, quando o tempo é crítico. Nos últimos anos, no entanto, os cientistas recorreram a satélites que orbitam a Terra para ajudar. Estas máquinas podem tirar fotografias do solo a partir do espaço e, ao comparar imagens tiradas em diferentes épocas, conseguem detetar mudanças na terra, tais como locais onde a vegetação foi removida por um deslizamento.

No início de 2022, uma série de tempestades intensas despejou quantidades recorde de chuva na bacia do Rio Wilsons, em New South Wales, Austrália. O dilúvio desencadeou milhares de deslizamentos de terra em toda a região, danificando estradas e isolando comunidades. Embora as inundações tenham sido bem documentadas, ninguém tinha ainda criado um mapa completo dos deslizamentos que ocorreram nesta vasta área florestada. Investigadores da Southern Cross University propuseram-se a preencher esta lacuna. Eles desenvolveram um novo método para mapear estes desastres de forma rápida e precisa, utilizando apenas dados de satélite gratuitos e ferramentas informáticas padrão. O seu objetivo era criar um inventário fiável de todos os deslizamentos na região sem a necessidade de visitar cada local a pé, proporcionando uma base crucial para o planeamento de segurança futuro e para os esforços de recuperação.

A equipa começou por observar a paisagem através dos olhos de um satélite chamado Sentinel-2, que captura imagens detalhadas da superfície da Terra. Eles focaram-se numa medição específica chamada Índice de Vegetação de Diferença Normalizada, uma forma de quantificar o quão verde e saudável estão as plantas. As florestas saudáveis refletem a luz de uma forma específica que as faz parecer muito verdes, enquanto o solo nu ou a vegetação danificada parecem diferentes. Ao comparar imagens tiradas antes das tempestades, em maio de 2021, com imagens tiradas após as inundações, em maio de 2022, os investigadores puderam identificar áreas onde o "verde" desapareceu subitamente. Estas manchas escuras no mapa indicavam onde a vegetação tinha sido removida, o que é um sinal forte de que um deslizamento de terra ocorrera.

No entanto, procurar apenas pela falta de verdor não é suficiente. As tempestades também fizeram com que os rios transbordassem, causas erosão nas suas margens e depositassem lama nas planícies de inundação, o que também remove a vegetação e cria manchas escuras semelhantes nas imagens de satélite. Se os investigadores dependessem apenas das imagens de satélite, confundiriam a erosão do rio com deslizamentos reais, criando um mapa cheio de erros. Para resolver isto, a equipa construiu um processo de filtragem passo a passo para separar os deslizamentos reais do dano causado pelo rio. Primeiro, removeram qualquer perda de vegetação que tivesse ocorrido demasiado perto das margens dos rios, sabendo que os deslizamentos costumam começar em encostas e não na água. Em seguida, analisaram a forma do terreno. Eles sabiam que os deslizamentos raramente ocorrem em terrenos planos ou com inclinações muito suaves, por isso filtraram quaisquer alterações que ocorreram em elevações baixas ou em terrenos planos. Também estabeleceram um tamanho mínimo para as características que contavam, ignorando pequenos fragmentos de plantas ausentes que seriam provavelmente apenas ruído nos dados, e não desastres reais.

Depois de passarem o computador por estes filtros, os investigadores ficaram com milhares de áreas candidatas que pareciam deslizamentos. Mas o trabalho ainda não estava terminado. A equipa verificou então manualmente cada uma destas candidatas, observando fotografias aéreas de alta resolução, essencialmente fazendo um "zoom" para ver se a forma e a localização da característica correspondiam realmente a um deslizamento de terra. Eles removeram quaisquer falsos alarmes restantes, tais como áreas onde agricultores tinham limpo o terreno ou onde as árvores tinham morrido por outras causas. Esta cuidadosa revisão humana garantiu que o mapa final fosse preciso e digno de confiança.

O resultado deste processo foi um inventário abrangente de 3.689 polígonos de deslizamentos distintos, cobrindo uma área total de 6,91 quilómetros quadrados dentro da área de estudo de 1.871 quilómetros quadrados. O mapa revelou que os deslizamentos não estavam distribuídos uniformemente pela região. Em vez disso, estavam fortemente concentrados nas partes altas e íngremes do norte da bacia, particularmente em torno das cidades de Nimbin e The Channon. Em contraste, as áreas mais planas e baixas junto ao rio tiveram muito poucos deslizamentos. Os investigadores descobriram que a densidade de deslizamentos era mais elevada nas subáreas de Leycester Creek e Goolmangar Creek, onde o terreno é mais íngreme.

Para verificar o seu trabalho, os investigadores visitaram vários locais no terreno e compararam as suas descobertas com o mapa que haviam criado. Constataram que cada um dos deslizamentos que visitaram tinha sido corretamente identificado pelo seu método. Também cruzaram o seu mapa com registos governamentais de encerramentos de estradas e projetos de reparação, encontrando uma forte correspondência entre as áreas mapeadas e os locais onde ocorreu o maior volume de danos. Isto confirmou que a sua abordagem capturou com sucesso a verdadeira extensão do desastre, ignorando os sinais enganosos da erosão do rio e outros eventos que não fossem deslizamentos.

Este estudo demonstra que é possível criar mapas detalhados de escala regional de forma rápida e económica, utilizando dados gratuitamente disponíveis. Ao combinar imagens de satélite com regras simples sobre a forma e a localização do terreno, e terminando com uma cuidadosa verificação humana, a equipa produziu uma ferramenta que pode ser utilizada por gestores de emergência e conselhos locais. Este inventário fornece uma base sólida para compreender como a paisagem respondeu à precipitação extrema, ajudando as autoridades a planear tempestades futuras, gerir a recuperação da infraestrutura danificada e proteger as comunidades de eventos semelhantes nos anos vindouros.