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Vigilando riesgos en el planeta desde el espacio
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Adolfo Marroquín Santoña | 19-11-2016 | 18:22

Recientemente diversas partes del planeta han sufrido lamentables catástrofes, de origen geofísico (meteorológico o geológico), como enormes tormentas, huracanes, erupciones volcánicas y violentos terremotos, que han puesto en riesgo a la población residente en las zonas afectadas, provocando a veces lamentables pérdidas de vidas humanas. Pues bien, con tantos satélites orbitando permanentemente la Tierra, tanto desde órbitas polares como desde órbitas geoestacionarias (ecuatoriales), disponemos de unas herramientas de observación que sería imperdonable no aprovechar para la vigilancia de riesgos.

Pero, antes de seguir adelante, repasemos algunas de características de estas extraordinarias herramientas de observación. Un satélite puede permanecer en la misma órbita durante un largo periodo de tiempo ya que la atracción gravitatoria de la Tierra se contrarresta con la fuerza centrífuga debida a la velocidad del giro del satélite en su órbita; por otra parte, como esas órbitas están fuera de la atmósfera, no les afecta la resistencia del aire, por lo que no existe ninguna fuerza exterior sobre el satélite, de forma que, de acuerdo con la Primera Ley de Newton, o ley de inercia, que establece que un objeto en movimiento mantiene su velocidad si no se aplica ninguna fuerza sobre él, resulta que la velocidad del satélite se mantiene constante, y puede girar alrededor de la Tierra durante muchos años.

Básicamente son dos los tipos de nuestros satélites, según sea la órbita en que naveguen, los geoestacionarios (ecuatoriales) y los polares. Los geoestacionarios se sitúan sobre el Ecuador terrestre, en una órbita a unos 36.000 kilómetros de altura sobre la superficie de la Tierra, permaneciendo siempre en la vertical de un punto determinado del planeta y acompañando a éste en su movimiento de rotación, de forma que el satélite siempre ve la imagen de la Tierra desde la misma posición, por lo que puede registrar series de imágenes de dicha zona a breves intervalos de tiempo. Esto es enormemente útil para observar las condiciones meteorológicas y su evolución, pero tiene el inconveniente de que al estar las cámaras (radiómetros) del satélite a tan gran distancia de la Tierra, se reduce la resolución espacial que se puede lograr, con lo que no se pueden obtener pequeños detalles en las imágenes. Éste es el caso del conocido Meteosat, situado prácticamente sobre el punto de coordenadas (0,0), es decir en la vertical de la intersección del meridiano cero y el Ecuador, desde el que se obtienen imágenes de los continentes europeo y africano.

En cuanto a los satélites polares, podemos decir que sus órbitas pasan por la proximidad de la vertical de ambos polos terrestres, y que la altura de dichas órbitas es relativamente baja, entre 300 y 1.500 kilómetros sobre el suelo, de forma que permite observaciones con mucha más resolución que los satélites ecuatoriales, es decir detalles mucho más pequeños. Cada vez que el satélite da una vuelta se escanea una nueva franja de la superficie de la Tierra y, pasado un cierto número de vueltas, se habrá obtenido una imagen de toda la superficie de la Tierra, con una precisión de imagen que permitirá un elevado nivel de vigilancia.

De los satélites ecuatoriales, como el citado Meteosat, es bien conocido su papel como vigilantes de la meteorología del planeta, y cada día los medios de comunicación nos muestran imágenes que permiten ver, con suficiente detalle la formación, el desarrollo y el desplazamiento de los sistemas meteorológicos que recorren el mundo.

La detección del nacimiento de los huracanes, de las formaciones nubosas que les acompañan, y el conocimiento de las características físicas de la atmósfera y sobre todo de los océanos, son características proporcionadas también por los satélites de observación, y que, en el caso de los océanos, miden sobre todo la temperatura del agua, que es lo que va a alimentar esas perturbaciones. Todo esto ha permitido grandes avances en la predicción de la intensidad y las trayectorias de estos peligrosos fenómenos. La vigilancia y los avisos que pueden hacerse llegar a las poblaciones en riesgo, con hasta varios días de antelación, son de gran ayuda para minimizar los potenciales daños.

Pues bien, el nivel de detalle que se puede conseguir mediante los satélites polares, permite estudiar también los riesgos asociados a volcanes y terremotos. En la actualidad, la ESA (la Agencia Espacial Europea), está vigilando desde el espacio, tanto las potenciales zonas sísmicas, como los volcanes más activos de la Tierra. El proyectoCopernicus, antes conocido como GMES (Monitoreo Global para el Medio Ambiente y la Seguridad), es el Programa Europeo creado para el establecimiento de una red europea para la observación de la Tierra, con fines de vigilancia y prevención, lo que permitiría emitir avisos de terremotos o de erupciones, como ya se está haciendo con los fenómenos meteorológicos adversos que se consideran peligrosos.

La ESA está desarrollando una nueva familia de misiones llamada Sentinels (Centinelas) específicamente para las necesidades operacionales del programa Copernicus (Copérnico), que agrupa, estudia y obtiene las conclusiones del conjunto de todos los Centinelas.

Cada misión de un Centinela, se compone de dos satélites trabajando de forma sincronizada, para cumplir los requisitos de cobertura adecuada, proporcionando suficientes y valiosos datos, para ser estudiados por los Servicios de Copérnico. Cada una de estas misiones lleva instrumentos del tipo radar y radiómetros multi-espectrales.

Las secuencias de imágenes obtenidas mediante los satélites polares, facilitan elegir las partes en las que se desea profundizar el estudio de que se trate; como ejemplo, en la imagen siguiente, vemos a la izquierda un satélite de órbita polar tomando imágenes a lo largo de su trayectoria, y a la derecha una selección de los pixeles (partes componentes de la imagen global) formada por las zonas que se quieren estudiar; el tamaño de estos píxeles puede ser tan pequeño como cuadrados de 200 metros de lado.

En este caso, las áreas seleccionadas son zonas del sur de España, parte de Marruecos, Argelia y Túnez, así como de Italia, Grecia, Turquía, etc., regiones en las que se han producido movimientos sísmicos y de las que se dispone de mediciones satelitales simultaneas de los movimientos del terreno, producidos antes, durante y después del seísmo.

 

Se espera que el estudio de todos estos datos, conduzca a establecer modelos que permitan en un futuro, esperemos que no muy lejano, emitir avisos sobre la probabilidad de ocurrencia de movimientos sísmicos, detallando en lo posible las zonas presuntas de influencia y la intensidad esperada del fenómeno, lo que permitiría tomar las medidas necesarias para evitar daños a las personas en aquellas zonas.

Un claro ejemplo del nivel de precisión que puede obtenerse mediante el uso de la observación satelital son las imágenes adjuntas, referidas al reciente terremoto registrado en el centro de Italia, en las que pueden verse los valores de los datos, medidos desde el satélite, del desplazamiento del terreno en centímetros, tanto en desplazamiento vertical, como en la dirección Este-Oeste.

Estos Centinelas de la ESA están también observando los volcanes terrestres activos; como ejemplo, en la imagen siguiente vemos el volcán Colima de México, cuya erupción continúa y de la que, en estos momentos, se está realizando un seguimiento tanto por los instrumentos en tierra, como desde el espacio.  En la actualidad, este volcán Colima es uno de los 22 volcanes activos en todo el mundo, que están siendo monitoreados por satélites.

 

En estas tres imágenes puede verse, a la izquierda, la obtenida por el canal infrarrojo del satélite, en la que se aprecia la elevada temperatura del terreno que rodea el cráter, en el centro una imagen del cono del volcán y sus alrededores, tomada por el canal visible y finalmente, a la derecha, una fotografía, tomada desde tierra, del penacho de humo, cenizas y aerosoles emitidos. Se han seleccionado estos 22 volcanes de entre los alrededor de 1.500 volcanes terrestres potencialmente activos, para tratar, en base a sus datos, de desarrollar modelos que permitan obtener información suficiente para emitir avisos, a partir de los datos satelitales, de erupciones potencialmente peligrosas.

De la importancia de este proyecto de vigilancia, modelización y generación de avisos da idea el hecho de que son más de 500 millones de personas en todo el mundo, que se estima viven dentro del área de exposición potencial de alguno de los volcanes que van a ser monitorizados.

Y, como decía al comenzó de este artículo, ya que actualmente disponemos de unos avances en tecnología aeroespacial que nos permiten acceder a esas extraordinarias herramientas de observación, sería imperdonable no aprovecharlas para la vigilancia de riesgos, por tanto ahora tenemos que ponernos a la tarea de analizar los millones de datos de que ya se dispone y de los que están entrando de forma continua, minuto a minuto, estudiarlos, interpretarlos y conseguir llegar, cuanto antes, a la fase operativa de emisión de avisos de riesgos, para prevención de los mismos.

Adolfo Marroquín Santoña

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Adolfo Marroquín, Doctor en Física, Geofísico, Ingeniero Técnico Industrial, Meteorólogo, Climatólogo, y desde 1965 huésped de Extremadura, una tierra magnífica, cuna y hogar de gente fantástica, donde he enseñado y he aprendido muchas cosas, he publicado numerosos artículos, impartido conferencias y dado clases a alumnos de todo tipo y nivel, desde el bachillerato hasta el doctorado. Desde este blog, trataré de contar curiosidades científicas, sobre el clima y sus cambios, la naturaleza, el medio ambiente, etc., de la forma más fácil y clara que me sea posible.