Investigadores del IMEDEA han participado en el diseño del procesado de datos del lanzamiento de la misión espacial SMOS  

Los datos de SMOS permitirán mejorar los modelos meteorológicos y climatológicos 

Esporles, 2 de Noviembre de 2009. A las 01:50:51 UTC de la madrugada de ayer, en el Plesetsk Cosmodrome de Rusia, la Agencia Espacial Europea (ESA) disfrutaba de una exitosa puesta en órbita: el lanzamiento de la misión espacial SMOS. La misión SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity: Humedad del suelo y salinidad marina), también conocida como Misión del Agua de la ESA, se ha concebido con el fin de observar la humedad del suelo en las masas continentales y la salinidad de la superficie los océanos durante un periodo de al menos tres años. Con los datos obtenidos se profundizará en el conocimiento del ciclo del agua y, en particular, de los procesos de intercambio entre la superficie de la Tierra y la atmósfera.

SMOS forma parte de una serie de misiones Earth Explorer de la ESA, desarrolladas como respuesta directa a los retos científicos identificados por la comunidad de investigadores.

La participación de científicos españoles en esta nueva misión de la ESA ha sido fundamental. Por un lado, el Dr. Jordi Font, Profesor de Investigación de l’Institut de Ciències del Mar de Barcelona (CSIC) ha sido el máximo responsable de una de las dos misiones fundamentales del satélite: las medidas de salinidad. Por otro, la comunidad científica balear también ha jugado un papel importante: parte del diseño del proceso de datos (algoritmos para generar mapas globales de salinidad) se encomendó a un grupo del Departamento de Física de la UIB adscrito al IMEDEA. El artífice de ese diseño ha sido el Dr. Gabriel Jordà, y su supervisor, el Prof. Damià Gomis.  A ambos les avala su experiencia en el análisis de datos oceanográficos, que han aplicado en este caso a los futuros datos del satélite SMOS.

Un aspecto importante de la misión es que pondrá en práctica una técnica de medición totalmente novedosa. Se ha desarrollado un nuevo instrumento que observa la humedad del suelo y la salinidad de los mares al captar imágenes de la radiación de microondas emitida en torno a la frecuencia de 1,4 GHz o una longitud de onda de 21 cm (banda L). SMOS transportará el primer radiómetro interferométrico en dos dimensiones para órbita polar que existe.

Y es que el paso adelante que está a punto de darse no está exento de dificultades técnicas. Lo que medirá realmente el satélite es la llamada ‘temperatura de brillo’ del agua, que depende, entre otros factores, de la salinidad. Un algoritmo matemático permite inferir la salinidad a partir de esa temperatura de brillo con una precisión del orden de 1 kg/m³. Si se tiene en cuenta que en el océano abierto la salinidad superficial del agua varía en un margen muy estrecho (típicamente entre 34 y 37 kg/m³), una precisión de ±1 kg/m³ debe calificarse en principio como pobre. De ahí la importancia del procesado de los datos. Si la precisión de un dato individual es pobre, la combinación óptima de un conjunto de datos permite reducir de manera significativa los errores.

Los datos obtenidos por SMOS a partir de las investigaciones desarrolladas por Jordà y Gomis permitirán crear mapas de la salinidad superficial de los océanos al menos cada 30 días

Lo que han hecho Gabriel Jordà y Damià Gomis ha sido diseñar el algoritmo basándose en tres conjuntos de datos: por un lado, una exhaustiva base de datos de observaciones pasadas; por otro, los resultados de un modelo numérico que reproduce los principales procesos físicos del océano y que se pueden considerar como una buena aproximación a la realidad; finalmente, los datos de un ‘simulador’ de los sensores del SMOS, es decir, los datos que daría realmente el satélite si observara la realidad aportada por el modelo numérico. La base del algoritmo (denominado ‘interpolación óptima’) no es nueva; lo que sí es novedoso es el estudio de su aplicación a los datos del futuro satélite. La conclusión del trabajo es que se podría llegar en principio a una precisión del orden de 0.1 kg/m³ para productos con una resolución de 200 km/10 días, mientras que para alcanzar la misma precisión en productos de 100 km/30 días los errores de partida (de medición del satélite) deberían ser como máximo de 0.8 kg/m³.

Hace ya treinta años que los científicos son capaces de medir la temperatura superficial del mar desde satélites artificiales, pero hasta el momento la salinidad sólo podía medirse in situ, sumergiendo un instrumento y midiendo la conductividad eléctrica del agua. Se trata por tanto de medidas costosas, que exigen el desplazamiento de personal o instrumental a todos los rincones del océano. Gabriel Jordà y Damià Gomis han invertido prácticamente un año en el diseño de ese algoritmo. Mucho menos tiempo desde luego del que han invertido el Dr. Jordi Font y su equipo, que llevan trabajando en la misión SMOS desde el año 1998.

Ahora sólo falta que después de una fase de calibración del instrumento y ajuste de los algoritmos de proceso, se disponga de los primeros datos de salinidad medidos desde el espacio. Los datos de SMOS permitirán mejorar los modelos meteorológicos y climatológicos, y tendrán también aplicación práctica en aspectos tales como la agricultura y la administración de los recursos hídricos. La participación española seguirá en el futuro: el SMOS Barcelona Expert Centre de la capital catalana, cuya misión es la de verificar y mejorar los algoritmos para procesar los datos que serán después distribuidos a la comunidad científica (los ‘productos’).

Más información: http://www.esa.int/esaLP/LPsmos.html