un satélite revolucionario para el mapeo 3D de océanos y aguas dulces

Los satélites de observación de la Tierra son herramientas insustituibles para monitorear nuestro Planeta y comprender cómo funciona. Permiten a científicos de muchas disciplinas medir, evaluar y modelar su evolución, particularmente en el contexto del calentamiento global. Así, 36 de las 54 variables climáticas esenciales definidas por los científicos para observar el cambio climático son mensurables desde el espacio.

En diciembre de 2022, el CNES y la NASA, con contribuciones de las agencias espaciales británica y canadiense, lanzaron el satélite SWOT que está revolucionando nuestro conocimiento de los océanos y las superficies de agua dulce del planeta. Esta misión proporciona así información valiosa sobre el cambio climático y los océanos.

Los océanos, reservorios de calor

Entre estas variables climáticas esenciales se encuentra el nivel de los océanos. De hecho, los océanos son reservas de calor y absorben el 93% del exceso de energía generado por el calentamiento global. Esto hace que las aguas marinas más cálidas se expandan (el agua más cálida ocupa más espacio que el agua fría), lo que provoca que los niveles de los océanos aumenten. El derretimiento de los hielos continentales (glaciares, Groenlandia y Antártida) también contribuye en un 56% a este aumento desde 2005.

El aumento del nivel de los océanos es, por tanto, un indicador clave de las consecuencias del calentamiento global y ha sido controlado desde 1992 por satélites altimétricos (como TOPEX/Poseidon y luego Jason), que miden la altura de los mares al centímetro más cercano. El satélite FODA completa esta serie histórica y presenta una característica innovadora respecto a sus predecesores: la amplia franja. Gracias a su gran antena, SWOT es capaz de mapear en 3D los océanos, mientras que los satélites “clásicos” se contentan con una medición en 2D sobre una línea correspondiente a la trayectoria del satélite en tierra.

Este innovador instrumento permite medir la topografía de los océanos con una resolución horizontal en una escala de kilómetros (antes 100 km). Esta escala concentra gran parte de la dinámica oceánica: estudiarla con mayor precisión mejora enormemente la comprensión de la dinámica oceánica, así como de su capacidad para almacenar calor.

El agua, un recurso precioso

Pero FODA tiene más de un hilo a su favor. La amplia franja también permite medir el nivel de agua dulce continental (lagos, ríos y ríos), lo que es casi imposible con la altimetría convencional, porque la señal se degrada con la presencia de tierra emergida. Los ríos y lagos también son un indicador del cambio climático. Los recursos de agua dulce también son esenciales para la vida en la Tierra y para las actividades humanas.

Gracias al FODA es posible medir el nivel de más del 90% del agua en los continentes, abriendo así un nuevo campo científico, la hidrología espacial. De hecho, el FODA es capaz de medir la altura de lagos de un determinado tamaño (100 mx 100 m), así como la altura, anchura, pendiente y caudal de ríos de más de 50 m de ancho. Permite así un seguimiento temporal, durante las estaciones o durante eventos extremos (sequías o inundaciones).

Una misión de alto rendimiento con aplicaciones inesperadas

Alrededor del 60% de la población mundial vive cerca de las costas. Es un lugar sometido a fuertes presiones provocadas o vinculadas al cambio climático: subida del nivel del mar, cambio de costa, erosión, etc. La amplia franja tiene la ventaja sobre los altímetros tradicionales de proporcionar mediciones más cercanas a la costa. Los estuarios también son de gran interés y la comunidad científica que trabaja sobre el FODA ha iniciado numerosos proyectos en Canadá (desembocadura del río San Lorenzo), en Senegal, en el Sena, en la Gironda o en la bahía del Mont-Saint-Michel…

Más allá de estas aplicaciones, ya numerosas y esperadas, otros resultados son más inesperados y son posibles gracias al alto rendimiento de la misión. Así, el FODA es capaz de detectar señales finas como el oleaje o la firma superficial del relieve submarino, lo que permite deducir la altura de las montañas y fosas oceánicas. En un año ya se han cartografiado decenas de estos montes submarinos y se espera que el FODA permita cartografiar 100.000 de ellos en los próximos años.

En las zonas polares, el FODA es capaz de detectar el hielo marino: la comparación con las imágenes de radar del Sentinel-1 es bastante sorprendente. Su precisión es tal que puede detectar incluso mini tsunamis polares, esas ondas circulares generadas por la caída de trozos de iceberg o su inclinación. Las características de estas ondas permiten deducir propiedades únicas sobre las fragmentaciones y otros desplazamientos muy raramente observados in situ en el océano Austral abierto.

Hacia un uso fuera de los servicios de investigación y gestión del agua

La misión FODA fue propuesta por las comunidades científicas francesa y estadounidense como misión de investigación. Pero desde el principio, esta misión también estaba diseñada para desarrollar aplicaciones y servicios basados ​​en datos FODA. Por ello, el CNES se ha esforzado en colaborar con sus socios europeos (ESA y Comisión Europea) para garantizar la continuidad de la misión en el marco de Copernicus, el programa europeo de vigilancia medioambiental. Esto permite registrar las observaciones y los servicios asociados a largo plazo, lo cual es fundamental, particularmente en el contexto del cambio climático y la reducción de los recursos de agua dulce superficial.

Esto es lo que ahora está previsto para la misión Sentinel-3 Topografía de próxima generación (NG-Topo), la nueva generación de satélites que sucederá a Sentinel-3 y SWOT para medir el nivel de océanos y aguas continentales. Están previstos dos satélites para reducir aún más la duración entre cada medición. El lanzamiento del primer Sentinel-3 NG-Topo está previsto para después de 2032.

En última instancia, constelaciones de pequeños satélites menos eficientes pero que garanticen revisiones diarias, combinadas con la misión SWOT y luego Sentinel-3 NG-Topo, permitirían monitorear con una precisión inigualable y revisar las reservas de agua. Estas diferentes misiones ofrecerían una visión tanto a escala global como local, y el desarrollo de servicios como el seguimiento de inundaciones y sequías, represas, humedales… ¡La aventura de la hidrología espacial apenas comienza!

Sobre la autora: Pascale Ultré-Guérard. Subdirector de Estrategia, Centro Nacional de Estudios Espaciales (CNES).
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.