Un satélite medirá toda el agua dulce del planeta

El agua es vida, pero a pesar de su importancia, la humanidad tiene una visión sorprendentemente limitada de los cuerpos de agua dulce de la Tierra. Los investigadores tienen mediciones confiables de los niveles del agua para solo unos pocos miles de lagos en todo el mundo, y pocos o ningún dato sobre algunos de los sistemas fluviales importantes del planeta. El nuevo satélite de Topografía de las Agua Superficiales y Oceánicas (SWOT, por sus siglas en inglés) llenará ese enorme vacío. Al ayudar a proporcionar una mejor comprensión del ciclo del agua de la Tierra, contribuirá a una mejor gestión de los recursos hídricos y ampliará el conocimiento de cómo el cambio climático afecta a los lagos, ríos y embalses.

Está previsto que SWOT sea lanzado en noviembre desde la Base Espacial de Vandenberg, California, en una colaboración entre la NASA y el Centro Nacional de Estudios Espaciales (CNES) de Francia, con contribuciones de la Agencia Espacial Canadiense y la Agencia Espacial del Reino Unido. Los ingenieros y técnicos están finalizando los trabajos en el satélite, en una instalación dirigida por la empresa Thales Alenia Space en Cannes, Francia.

SWOT tiene varias tareas clave, incluyendo la medición de la altura de los cuerpos de agua en la superficie de la Tierra. Sobre el océano, el satélite será capaz de “ver” características como remolinos de menos de 100 kilómetros (60 millas) de ancho, más pequeñas que las que podían registrar los anteriores satélites de observación del nivel del mar. SWOT también medirá más del 95% de los lagos de la Tierra con extensiones mayores de 6 hectáreas (15 acres) y ríos de más de 100 metros (330 pies) de ancho.

“Las bases de datos actuales pueden tener información sobre unos dos mil lagos en todo el mundo”, dijo Tamlin Pavelsky, jefe científico de la NASA para SWOT especializado en agua dulce, desde la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill. “SWOT llevará ese número a entre 2 y 6 millones”.

Junto con la medición de la altura del agua —ya sea en un lago, río o embalse— SWOT también medirá su extensión o superficie. Esa información crucial permitirá a los científicos calcular cuánta agua se mueve a través de las masas de agua dulce. “Una vez que se consigue el volumen, se puede evaluar mejor el balance de agua, o cuánta agua entra y sale de un área”, dijo Lee-Lueng Fu, científico del proyecto SWOT en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, por sus siglas en inglés) de la NASA en el sur de California, que administra la parte estadounidense de la misión.

Esto es importante porque el cambio climático está acelerando el ciclo del agua en la Tierra. Las temperaturas más cálidas significan que la atmósfera puede contener más agua (en forma de vapor de agua), lo que puede causar, por ejemplo, que las tormentas de lluvia sean más fuertes de lo que una región normalmente podría ver. Esto, a su vez, puede causar estragos en las granjas, dañando los cultivos. Estos cambios acelerados pueden dificultar la gestión de los recursos hídricos de una comunidad.

“A medida que el ciclo del agua de la Tierra se intensifica, predecir futuros eventos extremos como inundaciones y sequías requiere monitorear tanto los cambios en el suministro de agua del océano como la demanda y el uso del agua en los suelos. La mirada global de SWOT a todas las aguas superficiales de la Tierra nos dará exactamente eso”, dijo Nadya Vinogradova Shiffer, científica del programa SWOT en la sede de la NASA en Washington.

Una imagen mejor y más grande

SWOT proporcionará sus revolucionarios datos utilizando un nuevo instrumento llamado radar interferómetro de banda Ka (KaRIn, por sus siglas en inglés), que hacer rebotar pulsos de radar sobre la superficie del agua y recibe la señal de retorno con dos antenas al mismo tiempo. Las antenas están separadas 10 metros (33 pies) sobre un brazo de soporte, lo que permite a los investigadores recopilar información a lo largo de una franja de aproximadamente 120 kilómetros (75 millas) de ancho de la superficie de la Tierra, lo que es una trayectoria más ancha que la de los predecesores del satélite.

La ingeniería requerida para este tipo de sistema es complicada porque un brazo de soporte de antena tan grande requiere una estabilidad increíble, y porque los investigadores necesitan cálculos muy precisos para producir mediciones de los océanos y los cuerpos de agua dulce de la Tierra. “La idea básica de SWOT se remonta a finales de la década de 1990, pero convertir ese concepto en realidad, toda esa ingeniería, requirió una gran cantidad de tiempo y esfuerzo”, dijo Pavelsky.

Los satélites que ya están en órbita pueden medir la altura del agua —en el océano, en lagos muy grandes y en ríos muy anchos— o la superficie de una masa de agua. Pero para calcular los cambios en el volumen a lo largo del tiempo, los científicos deben emparejar las medidas de extensión y altura tomadas por diferentes instrumentos en diferentes días. Esto hace que sea difícil determinar detalles básicos, como cuánta agua fluye a través de los ríos del mundo y cuánto varía ese volumen. “Uno pensaría que ya lo sabríamos”, dijo Pavelsky. “Pero para muchos ríos del mundo, simplemente no hay muchas mediciones de este tipo”.

SWOT eliminará la necesidad de juntar apresuradamente la información sobre la extensión y la altura obtenida de diferentes satélites, y al mismo tiempo el satélite dará a los investigadores una visión global de las aguas superficiales de la Tierra. “Este será un cambio tremendo en nuestro conocimiento y comprensión del agua dulce”, dijo Sylvain Biancamaria, miembro del equipo científico de SWOT e investigador de agua dulce en el Laboratorio de Estudios en Geofísica y Oceanografía Espacial en Toulouse, Francia.

Algunos estudios, incluido uno publicado el año pasado en la revista científica Nature, han utilizado mediciones de los niveles de agua para observar cómo cambian los lagos y ríos en todo el mundo a lo largo del tiempo. Sin embargo, los datos que los investigadores esperan obtener de SWOT proporcionarán una mejor comprensión de los niveles y la superficie de agua, los cuales serán muestreados con mayor frecuencia y en un área mayor de la Tierra. Una vez que esté en órbita, SWOT enviará alrededor de un terabyte de datos sin procesar al día.

Científicos como Biancamaria y Pavelsky están especialmente interesados en obtener información a nivel de las cuencas, o el área de los suelos drenada por un lago o por un río y sus afluentes. “Desde un punto de vista social, ya sea que se trate de agua potable, navegación o control de inundaciones, el agua debe gestionarse a la escala de la cuenca”, dijo Biancamaria. “Por lo tanto, se necesitan observaciones que cubran toda la cuenca, y SWOT proporcionará estos conjuntos de datos”.

Más acerca de la misión

La misión SWOT está siendo desarrollado conjuntamente por la NASA y el CNES, con contribuciones de la Agencia Espacial Canadiense (CSA, por sus siglas en inglés) y la Agencia Espacial del Reino Unido. JPL, que es administrado para la NASA por Caltech en Pasadena, California, lidera el componente estadounidense del proyecto. Para la carga útil del sistema de vuelo, la NASA proporciona el instrumento KaRIn, un receptor científico GPS, un retrorreflector láser, un radiómetro de microondas de dos haces y las operaciones de los instrumentos de la NASA. El CNES proporciona el sistema de Orbitografía y Radioposicionamiento Doppler Integrado por Satélite (DORIS, por sus siglas en inglés), el altímetro Poseidon de frecuencia dual (desarrollado por Thales Alenia Space), el subsistema de radiofrecuencia KaRIn (en conjunto con Thales Alenia Space y con el apoyo de la Agencia Espacial del Reino Unido), la plataforma y el segmento de control terrestre. La CSA proporciona el conjunto de transmisores de alta potencia KaRIn. La NASA proporciona el vehículo de lanzamiento y los servicios de lanzamiento asociados.

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