Crédito: ESA / ATG Medialab.
Al aumentar las temperaturas globales, las áreas costeras serán cada vez más afectadas por las marejadas ciclónicas y los fenómenos meteorológicos más frecuentes e intensos. El nivel del mar está aumentando 3,6 centímetros por década y esta tendencia se está acelerando. Esto agrava las amenazas que enfrentan las comunidades costeras: con cada centímetro, otros tres millones de personas corren el riesgo de inundaciones costeras anuales. Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich está programado para ser lanzado el 21 de Noviembre. El satélite está configurado para continuar el registro a largo plazo de las mediciones del nivel del mar que se necesitan para proteger nuestras costas.
Las observaciones fiables, precisas y a largo plazo del aumento del nivel del mar y su impacto en la zona costera son vitales. Se utilizan para poder planificar y proteger mejor al 10% de la población mundial que vive a menos de 10 metros sobre el nivel del mar.
Copernicus Sentinel-6, misión de referencia
El satélite Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich asumirá la responsabilidad como misión de referencia para las mediciones de la altura de la superficie del mar. Esta función fue iniciada por el satélite francés-estadounidense TOPEX Poseidon en 1992.
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La misión de referencia juega un papel importante ya que asegura la continuidad de las observaciones altimétricas en la misma órbita. Contra ellas, se comparan las observaciones satelitales de diferentes órbitas, con diferentes instrumentos. Esto permite a los científicos generar una serie temporal estable de mediciones globales del nivel del mar a partir de múltiples misiones satelitales. La serie de satélites Jason continuó con el legado, y ahora Sentinel-6 proporcionará una nueva clase de capacidad de medición hasta al menos 2030.
“Es un gran éxito para Copernicus tomar la iniciativa como misión de altimetría de referencia. Realmente será el caballo de batalla para proporcionar evidencia del aumento y la aceleración del nivel del mar. Servirá a una gran variedad de aplicaciones costeras durante la próxima década ”, dice Craig Donlon, científico de misión de la ESA para Sentinel-6.
Una nueva clase para mediciones oceánicas
Copernicus Sentinel-6 es una misión de dos satélites, con el segundo satélite programado para su lanzamiento en cinco años. La misión ha sido desarrollada por la ESA en una asociación única con la CE, EUMETSAT, NASA y NOAA. Lleva el altímetro europeo Poseidón-4. Por primera vez, introduce una capacidad de radar de apertura sintética en la serie de tiempo de la misión de referencia del altímetro.
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Las técnicas de radar de apertura sintética miden la altura de la superficie del mar con mayor precisión y mejor muestreo sobre la trayectoria. Logran una resolución espacial de 300 m en comparación con misiones anteriores que cubrían varios kilómetros de la superficie del océano.
Sentinel-6 garantiza la compatibilidad con misiones anteriores porque proporciona de forma única y simultánea un modo de observación de baja y alta resolución. Además, adoptará un vuelo en tándem dedicado durante 12 meses, orbitando solo treinta segundos detrás de Jason-3. Esto es para verificar y eliminar cualquier artefacto en los datos que pueda surgir debido a los instrumentos y el diseño del nuevo satélite.
“El satélite Sentinel-6 incluye varios elementos que lo distinguen como una misión climática, incluido el vuelo en tándem dedicado. También los requisitos de la misión que limitan la deriva de las mediciones del altímetro de radar y del radiómetro de microondas mientras dure la misión”. Dijo el Dr. Donlon.
«En la zona costera, las técnicas de medición de radar de apertura sintética con altímetro permitirán recuperar mediciones significativas más cerca de la costa».
Altura de las olas desde el espacio
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Además de cartografiar la altura de la superficie del mar, los datos del altímetro serán útiles para medir las olas. Dos magnitudes son importantes. Por un lado la altura significativa de las olas, desde el valle hasta la cresta del tercio más alto de las olas. Por otro, la velocidad del viento sobre el océano. En conjunto se conocen colectivamente como «estado del mar». Estas medidas están íntimamente ligadas a cómo el altímetro del radar mide la altura de la superficie del mar y determina el nivel del mar.
Los datos de las boyas amarradas se limitan en gran medida a las zonas costeras. Entonces la altimetría de radar proporciona la serie temporal más larga y completa del estado del mar.
En la zona costera, los datos altimétricos de radar son particularmente útiles para comprender las marejadas ciclónicas. Se pueden usar para determinar la ‘envolvente del nivel de agua total’. Esta incluye el aumento medio de los niveles de agua, así como las olas que surcan en la parte superior. Las olas pueden «sobrepasar» las defensas costeras y causar inundaciones catastróficas, transporte de sedimentos, daños a la infraestructura y pérdida de vidas.
Necesidad y Utilización de los registros de datos
Se necesitan registros de datos a largo plazo del estado del mar para evaluar los cambios durante décadas. Permiten también proyectar el cambio climático futuro con modelos e informar la toma de decisiones. También se utilizan para enrutamiento de barcos, diseño de infraestructura de barcos y marina, seguros marinos, desarrollo de parques eólicos oceánicos y planificación de defensa costera. A su vez existen muchas otras aplicaciones.
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La ESA apoya la investigación para producir los datos climáticos a largo plazo que necesitan diferentes usuarios. Lo hace a partir de múltiples misiones satelitales, a través de la Iniciativa de Cambio Climático (CCI).
A principios de este año, el proyecto de investigación CCI Sea State publicó un nuevo conjunto de datos globales de altura de ola significativa. Abarca desde 1991 hasta 2018. Constituye una de las 23 variables climáticas esenciales requeridas por la UNFCCC para apoyar la comprensión del sistema climático. Sentinel-6 ampliará ese conjunto de datos.
Llevando datos globales a la costa
A pesar de la amenaza que representa el aumento del nivel del mar para las comunidades costeras, las observaciones cercanas a la costa se caracterizaron mal.
Para abordar este problema, el equipo del nivel del mar de la ESA CCI ha desarrollado un nuevo conjunto de datos altimétricos del nivel del mar costero. Consta de un nivel del mar mensual de alta resolución (~ 300 m) a distancias de menos de 3 a 4 km de la costa. También hasta 1 a 2 km de la costa, entre 2002 y 2018. Las tendencias costeras no muestran diferencias significativas (dentro de +/- 1 mm / año) con las tendencias en mar abierto en el 80% de los sitios estudiados. Pero esto no es cierto en todas partes, por razones que aún no se han estudiado.
Para mejorar la información costera, ESA continúa apoyando a la comunidad científica en la mejora de los conjuntos de datos de altimetría costera y su aplicación. Lo hace a través de una serie de talleres de altimetría costera. El duodécimo taller se celebró en Febrero de 2020.
De las mejoras costeras a las globales
Las mejoras recientes en los algoritmos utilizados para la altimetría de radar en la costa también se han retroalimentado con la altimetría del océano abierto. Para mejorar la precisión de las mediciones cerca de la costa se han tomado algunas medidas. Así, una combinación de nuevas correcciones e innovaciones troposféricas cerca de la costa, además de nuevos instrumentos de radar de banda Ka con huellas más pequeñas.
Los altímetros de radar de apertura sintética Doppler de retardo, también logran una resolución espacial más fina. Tienen una mejor precisión para una altura de ola y un nivel del mar significativos. Los registros de datos a largo plazo producidos bajo CCI también hacen uso de las mediciones puntuales de mareógrafos y boyas. Son empleados para la calibración y validación de la precisión de un conjunto de datos.
Proyecto Sea Level de CCI
El proyecto Sea Level de CCI trabaja para integrar nuevas misiones para actualizar y mejorar su registro de datos global. Actualmente fusiona datos de 13 misiones de altímetría satelital. Los datos se producen operativamente a través del Servicio Marino de Copernicus , que atiende las necesidades de información de una gran variedad de usuarios.
Crédito: Airbus.
La Comisión Europea, la ESA y EUMETSAT, hacen avanzar a Copernicus con seis nuevas misiones Copernicus de alta prioridad y la próxima generación de altímetros Copernicus.
Se están preparando seis nuevas misiones para abordar las necesidades críticas de los usuarios dentro de Copernicus. Sobre el océano, estas incluyen las siguientes misiones. CRISTAL que volará un altímetro de doble frecuencia con un enfoque en la criosfera. CIMR que lleva un radiómetro de microondas de múltiples frecuencias para estudiar el Océano Ártico en un contexto global. La misión ROSE-L que es una misión de imágenes de apertura sintética de banda L que requiere mediciones mejoradas sobre hielo marino.
El Dr. Donlon señaló: “Además, ahora estamos preparando las misiones Copernicus Sentinel-1, Sentinel-2 y Sentinel-3 de próxima generación. Ellas garantizarán que tengamos una continuidad a largo plazo de las mediciones mejoradas desde el espacio. De esta forma mantendrán a Copérnico como el sistema de observación de la Tierra más completo del mundo».
Fuente: European Space Agency, ESA.
Artículo original: «Coastal observations boosted by new reference satellite«. Noviembre 12, 2020.
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