Informações gerais
Cliente: Petrobras
Data: Maio de 2024
Duração: 2 anos
Tags: offshore, bioacústica marinha, cetáceos, DAS, P&D
Ouvindo o oceano
Monitoramento de Cetáceos com Sensoriamento Distribuído a Fibra Óptica
O desafio
O monitoramento acústico tradicional enfrenta limitações conhecidas em ambientes offshore: hidrofones e redes de sensores fixos têm custo elevado de instalação e manutenção, cobertura espacial restrita e logística complexa em águas profundas. Ampliar a escala e a continuidade da coleta de dados sem multiplicar essa infraestrutura é um dos principais gargalos da bioacústica marinha atual — especialmente em um litoral tão extenso e biodiverso quanto o brasileiro, onde nove das quinze espécies de baleias catalogadas mundialmente já foram registradas.
Ouvir o oceano em tempo real sem alterar a infraestrutura submarina.
Como a tecnologia DAS e inteligência artificial revolucionam a bioacústica marinha.
A Petrobras realiza monitoramento contínuo de populações de espécies marinhas ao longo de suas áreas de operação, buscando compreender e mitigar eventuais impactos ambientais de suas atividades. Como parte desse compromisso, a empresa é uma das maiores patrocinadoras de programas de proteção da biodiversidade marinha no Brasil. Um dos principais focos desse esforço é o ambiente acústico submarino: cetáceos — baleias e golfinhos — dependem do som para se comunicar, navegar e se reproduzir, o que os torna particularmente sensíveis a ruídos de origem antrópica, como os gerados por campanhas de prospecção sísmica.
Para acompanhar esse impacto, a Petrobras conta com o Instituto Aqualie, uma das principais autoridades mundiais em bioacústica marinha, responsável por um dos mais longevos programas de monitoramento acústico passivo do Atlântico Sul. O Instituto combina diferentes tecnologias — hidrofones, tags acústicas, avistamentos visuais e acompanhamento populacional — para mapear a presença, o comportamento e a distribuição sazonal de cetáceos ao longo da costa brasileira.
A solução
Fibra óptica como sensor acústico
Desde 2024, o Instituto Aqualie contratou a Immer Messen para desenvolver uma abordagem inédita no Brasil: transformar cabos de telecomunicações submarinos já instalados pela Petrobras em sensores acústicos contínuos, por meio da tecnologia de Sensoriamento Distribuído a Fibra Óptica (DFOS), especificamente na modalidade DAS (Distributed Acoustic Sensing).
O princípio é direto: fibras ópticas ociosas dentro de um cabo de telecomunicações — que não carregam tráfego de dados — podem ser interrogadas por um equipamento instalado em terra, capaz de detectar nanodeformações ao longo de toda a extensão do cabo. Cada metro de fibra se torna, na prática, um ponto de escuta. Não é necessário qualquer intervenção física na infraestrutura submarina existente.
O projeto também se apoia, de forma complementar, em dados históricos de Permanent Reservoir Monitoring (PRM) — sensores sísmicos originalmente instalados pela Petrobras no Campo de Jubarte para monitoramento de reservatório — reaproveitados pelo Instituto Aqualie para confirmar a ocorrência sazonal de baleias-jubarte, baleias-fin e baleias-sei na Bacia de Campos.
Após uma fase de testes laboratoriais em 2024 — que validou a sensibilidade do sistema a sons de baixa frequência e calibrou parâmetros como tensão do cabo e comprimento de gauge —, a Immer Messen instalou seu sistema de interrogação em uma estação de telecomunicações em Barra do Furado (RJ), monitorando um cabo submarino de mais de 110 km de extensão na Bacia de Campos.
Inteligência artificial na detecção de anomalias
O volume de dados gerado por um sistema DAS operando continuamente sobre uma centena de quilômetros de cabo é da ordem de dezenas de terabytes por campanha — inviável para inspeção manual. Para lidar com essa escala, a Immer Messen desenvolve, desde 2020, um algoritmo próprio de detecção automática de anomalias, baseado na análise da densidade espectral de potência (PSD) do sinal em cada ponto do cabo, ao longo de janelas temporais definidas. O algoritmo varre o conjunto de dados no espaço e no tempo, identificando variações abruptas de energia em faixas de frequência específicas e gerando um catálogo de eventos — cada um associado a posição, horário e assinatura espectral — posteriormente validado por especialistas do Instituto Aqualie.
Essa camada de inteligência artificial é o que torna o sistema operacionalmente viável: permitindo que biólogos do Instituto Aqualie, a partir de sua sede em Juiz de Fora, Minas Gerais, acompanhem remotamente a presença de baleias ao redor dos cabos de telecomunicações da Petrobras — sem necessidade de embarcações, equipes em campo ou deslocamento até o litoral.
hoje, o monitoramento funciona em tempo real
As campanhas de campo confirmaram a viabilidade da tecnologia para bioacústica em escala real. Em uma medição realizada a cerca de 21 km da costa, o sistema identificou 17 vocalizações distintas em uma janela de apenas 90 segundos, com padrões espectrais na faixa de 40 a 120 Hz — consistentes com vocalizações de baleias-fin. Os sinais aparecem nos dados como padrões característicos em forma de "V", resultado da propagação da onda acústica ao longo do cabo, o que permite não apenas detectar, mas também localizar a origem do som com precisão de poucos metros.
Embarcações
A mesma infraestrutura e o mesmo pipeline de detecção demonstraram sensibilidade a outras classes de sinais relevantes para operações offshore. No trecho de 30 a 37 km (a cerca de 33,5 km da costa), o sistema registrou padrões hiperbólicos sequenciais característicos de ruído de embarcação. A atenuação observada junto ao ápice de cada padrão relaciona-se à geometria entre o movimento da embarcação e o cabo: a intensidade aumenta à medida que a embarcação se aproxima da fibra e diminui quando se afasta. A evolução temporal dessas chegadas permite inferir a direção de movimento e, integrada a dados de AIS, estimar a trajetória da embarcação.
Processos oceânicos e zona de arrebentação
Na seção costeira, onde o cabo entra no mar, o mesmo conjunto de dados capturou com clareza processos oceânicos de grande escala. Com filtragem passa-alta em 0,01 Hz, evidenciaram-se padrões lentos e periódicos propagando-se do mar em direção à costa, atribuídos à modulação da pressão hidrostática por ondas de gravidade de superfície sobre a fibra enterrada. Ajustando o corte para 5 Hz, esses padrões terminam abruptamente em uma transição espacial específica, a partir da qual emergem oscilações mecânicas de mais alta frequência associadas à dinâmica de arrebentação na interface areia–mar. Essa resposta espectral e espacialmente ampla — de processos oceânicos de baixa frequência a emissões acústicas de mais alta frequência — evidencia a versatilidade do DAS como sensor ambiental.
Essa característica é central para o valor da solução — a especificidade da detecção está no software, não no hardware, o que permite calibrar o mesmo sistema físico para diferentes finalidades de monitoramento.
Impacto e próximos passos
Os resultados devem contribuir diretamente para o entendimento científico dos padrões migratórios de cetáceos no litoral brasileiro. Espécies como a baleia-jubarte utilizam o corredor entre o Atlântico Sul e o litoral nordestino durante a temporada reprodutiva, e dados contínuos como os gerados pelo sistema DAS vão ajudar o Instituto Aqualie a refinar estimativas populacionais e identificar quais espécies transitam por diferentes trechos da costa ao longo do ano — informação essencial para orientar o planejamento de campanhas sísmicas com menor impacto ambiental.
A parceria entre Immer Messen, Instituto Aqualie e Petrobras segue em desenvolvimento, com o objetivo de expandir a cobertura geográfica do monitoramento e aprimorar os modelos de classificação automática por espécie ao longo dos próximos anos.
O projeto é reconhecido como o primeiro monitoramento de baleias por DAS realizado no Atlântico Sul
Isso consolida a Immer Messen como referência em soluções de monitoramento acústico distribuído para ambientes offshore — uma capacidade que se estende, com a mesma base tecnológica, a aplicações como segurança de ativos submarinos, detecção de intrusão em dutos e cabos, e monitoramento estrutural de infraestrutura crítica.
Os resultados descritos neste case estão documentados em capítulo de livro revisado por pares, de acesso aberto:
ANDRIOLO, A.; MARCON, E. H.; DE CASTRO, F. R.; RODRIGUES, G. M.; MIRANDA, G. A.; VIANA, Y.; GOLODNE, P. M.; POEYS, R. A. C.; SILVA, A. A. C.; AMORIM, T. O. S.; DJOKIC, D.; PIZZORNO, J. L. A. Permanent Reservoir Monitoring (PRM) and Distributed Acoustic Sensing (DAS) as Advanced Technologies for Maximizing the Acquisition of Acoustic Environmental Information. In: POPPER, A. N. et al. (eds.). The Effects of Noise on Aquatic Life IV. Cham: Springer, 2026. DOI: 10.1007/978-3-031-94229-7_225-1.
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