Por qué la nueva misión de la NASA estudiará el agua de la Tierra desde el espacio

Antes del amanecer del jueves, un cohete que transporta el satélite Surface Water and Ocean Topography despegará de la base espacial de Vandenberg, al norte de Santa Bárbara.

Cuando el SWOT alcance su destino a 553 millas por encima de la superficie de la Tierra, comenzará una nueva era en el estudio del cambio climático.

El satélite será el primero en estudiar casi todas las aguas superficiales del mundo, lo que permitirá a los investigadores realizar un seguimiento constante del volumen y el movimiento de todos los océanos, ríos, lagos y arroyos del planeta.

Esta misión conjunta de la NASA y el Centro Nacional de Estudios Espaciales de Francia cuenta con el apoyo de una alianza única de científicos de la Tierra deseosos de responder a preguntas clave sobre inundaciones, patrones climáticos y nuestro futuro suministro de agua.

El satélite podrá ver a través de las nubes de tormenta y medir con precisión la altura de las aguas de inundación cuando los medidores terrestres estén sumergidos. Si un país se niega a compartir información sobre el uso del agua a lo largo de un río, la nave espacial podrá proporcionarla en su lugar.

SWOT está diseñado para observar el planeta con una precisión y una frecuencia sin precedentes, devolviendo montones de datos que ayudarán a los científicos y a los astrónomos a comprender mejor el planeta. a los científicos y a los responsables políticos a planificar las inundaciones, las sequías y la subida del nivel del mar.

Los científicos afirman que esta misión de 1.200 millones de dólares tiene el potencial de cambiar nuestra comprensión del agua de la Tierra de forma tan significativa como el microscopio cambió nuestra visión del cuerpo humano.

“Las posibilidades son tan infinitas que casi no sé por dónde empezar”, afirma Tamlin Pavelsky, hidrólogo mundial de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill y director científico de hidrología de la misión. “Es como golpear una piñata con un bate de béisbol y que salgan todos estos caramelos, y ni siquiera sabes qué coger primero”.

Los satélites anteriores vigilaban los océanos o el agua dulce. SWOT será el primero en observar ambos. La misión es un esfuerzo conjunto de la oceanografía y la hidrología, dos disciplinas científicas relacionadas que a menudo se separan en silos.

“El ciclo completo del agua es muy importante para comprender cómo afecta el cambio climático a los procesos de la superficie terrestre, y no sólo al transporte de agua, sino también al de calor”, explica Patrick Barnard, director de investigación del Centro de Ciencias Marinas y Costeras del Pacífico del Servicio Geológico de EE.UU. en Santa Cruz, que no participa en la misión.

Los datos recogidos por SWOT, dijo, “avanzarán en gran medida nuestra comprensión no sólo del cambio climático, sino también de la variabilidad climática, y cómo eso afecta a las sequías y cosas como los monzones.”

La principal herramienta del satélite es el interferómetro de radar de banda Ka, o KaRIn. El satélite envía ondas de radio y el KaRIn registra cuánta de esa energía vuelve al satélite y cuánto tarda en llegar. Junto con otras mediciones, estas señales de retorno indican al satélite si está detectando agua y la altura de su superficie.

Una vez que esté plenamente operativo en junio, SWOT vigilará todo el espacio comprendido entre el Océano Ártico y la Antártida al menos una vez cada 21 días. La misión inicial durará tres años.

“Ahora mismo tenemos satélites que pueden decirnos dónde está el agua, y tenemos satélites que pueden decirnos cuál es la elevación del agua, pero no tenemos satélites que puedan hacer eficazmente ambas cosas al mismo tiempo. Y eso es lo que puede hacer KaRIn”, explica Pavelsky. “Convierte el agua del mundo de 2D a 3D”.

En cuanto al agua dulce, SWOT proporcionará el primer estudio exhaustivo de la red de ríos, lagos y arroyos del planeta, que son demasiado numerosos -y a menudo demasiado remotos- para realizar un seguimiento sistemático desde tierra.

“Por fin podré utilizar un método de teledetección para estimar el caudal de los arroyos, en lugar de depender de las estaciones de aforo, cuya distribución es bastante dispersa”, explica Aakash Ahamed, doctorando en geofísica por la Universidad de Stanford.

Sarah Cooley, hidróloga de aguas superficiales de la Universidad de Oregón, supervisa embalses y lagos naturales para determinar cómo afectan el cambio climático y el comportamiento humano al almacenamiento de agua. Su trabajo se ha basado en el altímetro láser del satélite ICESat-2 de la NASA, que proporciona datos sobre los 227.000 mayores lagos y embalses del planeta entre dos y cuatro veces al año. Se trata de la tecnología de satélites de aguas superficiales más sofisticada actualmente disponible.

Esto está a punto de cambiar. SWOT proporcionará datos sobre hasta 6 millones de masas de agua al menos una vez cada tres semanas. El satélite puede detectar casi todos los ríos de al menos 100 pies de ancho y todos los lagos de más de 15 acres.

“Es una diferencia enorme”, dijo Cooley. “La verdad es que es una locura pensar cómo va a ser eso y cómo vamos a trabajar con esos datos”.

SWOT también marcará una gran diferencia en la forma en que los científicos controlan los cambios en el océano.

Desde 1992, los datos sobre el nivel del mar han sido medidos en gran medida por TOPEX/Poseidon y otros sistemas de altímetros por satélite, junto con una red de mareógrafos que los científicos han reunido a través de múltiples países, agencias e instituciones de investigación. Estos mareógrafos sólo proporcionan instantáneas esporádicas de cualquier costa, y cuando se produce una tormenta o una inundación por marea alta sumerge un barrio, los científicos que intentan medir el nivel de la marea suelen basarse en el mareógrafo más cercano, que a menudo se encuentra a kilómetros de distancia.

Y los altímetros que ya están en órbita, aunque han sido pioneros para más de una generación de oceanógrafos, tienen un punto ciego: no pueden realizar mediciones justo en la línea de la marea. Lo más cerca que pueden llegar es a unas 6 millas de la costa; en muchos lugares, las lecturas se toman a 18 millas de la costa.

“En realidad no sabemos exactamente lo que está pasando en la costa”, dijo Benjamin Hamlington, un científico investigador del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en La Cañada Flintridge que es dirigiendo la ciencia del aumento del nivel del mar en la misión. “Ahí es donde entrará en juego SWOT”.

El nuevo satélite también medirá características más sutiles en el océano abierto que otros satélites nunca han sido capaces de captar con claridad. Estas corrientes y patrones de circulación a menor escala desempeñan un papel importante, pero poco conocido, en la forma en que el océano absorbe el calor y a dónde va a parar en última instancia. (Cabe señalar que el océano ha absorbido más de una cuarta parte del dióxido de carbono liberado por los seres humanos desde la Revolución Industrial, y cerca del 90% del calor resultante).

Este conocimiento es fundamental para comprender el cambio climático, afirma Hamlington, que también dirige el Equipo de Cambio del Nivel del Mar de la NASA. Se espera que las inundaciones costeras se produzcan con mayor frecuencia e intensidad en las próximas décadas, y los datos de SWOT mejorarán significativamente las previsiones en las que se basan las comunidades para prepararse para ese futuro.

Barnard, que supervisa las investigaciones del USGS sobre el impacto del clima y los peligros costeros en la costa occidental y en toda la cuenca del océano Pacífico, afirmó que la tecnología de satélites ha revolucionado completamente su campo.

Tradicionalmente, un investigador podía pasar varios años estudiando una sola playa, lago o valle fluvial. Después, la comunidad científica lo integraba en el gran rompecabezas del sistema Tierra.

Sólo en la última década, Barnard y su equipo reclutaron científicos en Japón, Australia, Nueva Zelanda y Canadá para estudiar cómo El Niño y las condiciones climáticas cambiantes han amenazado cada vez más a las comunidades costeras de toda la cuenca del Pacífico. Se necesitaron 200.000 horas para recopilar y analizar datos de 48 playas de tres continentes, que en última instancia representaban sólo 124 de las 6.200 millas de litoral arenoso a lo largo de la cuenca del Pacífico.

“Ahora, desde el espacio, podemos obtener mucha de esa información a diario, si realmente quisiéramos, y desde cualquier parte del mundo, lo cual es alucinante”, dijo Barnard.

SWOT no sustituirá por completo al trabajo de campo. Durante los primeros años de la misión, los científicos tendrán que validar sus resultados mediante exhaustivas mediciones sobre el terreno.

La enorme cantidad de datos que proporcionará SWOT plantea sus propios retos. Almacenar y manejar esa cantidad de información es una empresa de gran envergadura en sí misma.

También es estimulante. Los investigadores afirman que una tecnología transformadora como SWOT no sólo ofrece nuevas respuestas a los problemas existentes, sino que plantea cuestiones totalmente nuevas, afirma Cooley, hidrólogo de aguas superficiales de Oregón.

“Eso es realmente emocionante como científico”, dijo.