Observación satelital e impacto climático en el planeta

Ampliando los límites del universo, el hombre sigue dirigiendo su mirada hacia las estrellas. Este camino, trazado por pensadores, científicos y, por supuesto, escritores de ciencia ficción, ha atraído a la humanidad durante siglos. Siempre ha sido un reto, espinoso y competitivo, pero el hombre es una fantástica partícula del cosmos, siempre avanzando, descubriéndolo, conquistándolo y convirtiéndolo en su propio hogar. Los programas espaciales requieren cada vez más recursos, que ahora son demasiados para los países por separado, incluso para los más grandes. Esto les impulsa a la cooperación internacional tanto en el espacio cercano como en el lejano. Agencias espaciales como ESA, NASA, etc., están abriendo un nuevo capítulo en la investigación climática mundial, poniendo en marcha proyectos integrados de vigilancia para desarrollar políticas eficaces a la hora de afrontar la crisis climática y resolver los problemas medioambientales. El programa a largo plazo incluye una serie de misiones espaciales exploratorias: Observaciones de la Tierra (OT).

Según el Informe del PNUMA, "el mundo se encuentra en el epicentro de una triple crisis planetaria vinculada al cambio climático, la pérdida de biodiversidad, la contaminación y los residuos. El camino hacia el desarrollo sostenible se hace cada vez más escarpado y estrecho a medida que se cierra la ventana de las oportunidades". La Tierra es un sistema extremadamente complejo que se reproduce a través de un equilibrio único, cuyo desequilibrio podría provocar procesos irreversibles de destrucción del ecosistema planetario. Según el último Boletín Europeo de Información de 2024, 2023 fue el año más caluroso de la historia; las comunidades biológicas son cada vez más homogéneas, lo que provoca una disminución de la biodiversidad y la extinción de muchas especies; en los últimos 50 años se ha producido un aumento irreversible de los factores antropogénicos directos e indirectos que afectan a la biosfera. La importancia del cambio climático y su impacto en la biodiversidad del planeta es aterradoramente obvia.

Las observaciones por satélite (OS) son el proceso de análisis de la Tierra mediante teledetección, que consiste en medir la radiación electromagnética de la Tierra y la atmósfera. Dependiendo de los instrumentos, los satélites realizan una teledetección pasiva o activa. En modo pasivo, miden la radiación propia de la Tierra o la luz solar reflejada en el espectro visible o infrarrojo. En modo activo, escanean la zona con un radar (radiación de microondas o láser) y reciben una señal reflejada para medir la altura de la vegetación, la profundidad de los glaciares o el nivel del mar. Los satélites de observación de la Tierra se dividen en orbitales y geoestacionarios. Los orbitales siguen órbitas polares a baja o media altitud, cubriendo toda la superficie de la Tierra, mientras que los geoestacionarios se encuentran a unos 35.786 km por encima del ecuador terrestre y parecen estar inmóviles en el cielo, ya que se mueven a la misma velocidad angular que la Tierra.

Las observaciones por satélite (OS) a través de telesensores (TR) incluyen la vigilancia del clima, la predicción meteorológica y el estudio de los cambios en los ecosistemas y la atmósfera y su impacto mutuo. En concreto: Atmósfera: temperatura, presión, contenido de gases de efecto invernadero; Océanos y mares: temperatura del agua, corrientes, nivel del mar; Capas de hielo glaciares: cambios en glaciares y nivel de deshielo; Suelos y vegetación: condiciones del suelo, vegetación, bosques; Ciudades y cambios antropogénicos, impacto ambiental; Contaminación atmosférica: composición, concentración de contaminantes; Eventos anómalos: huracanes, sequías, inundaciones; Biodiversidad: seguimiento de la diversidad de organismos vivos y ecosistemas. Estas líneas de investigación proporcionan una visión global del estado de nuestro planeta y de sus cambios. Seis de estas áreas se han convertido también en prioritarias en las misiones Copernicus y constituyen la base del OS.

La tecnología OS ha evolucionado enormemente en los sesenta años transcurridos desde el lanzamiento del primer satélite Sputnik-1 a la órbita terrestre baja en 1957 con un simple radiotransmisor a bordo. Los avances de la ciencia, las telecomunicaciones y el desarrollo de nuevas técnicas de teledetección, como los instrumentos pasivos multi e hiperespectrales, así como los sensores LiDAR y activos de radar de apertura sintética (SAR), han permitido adaptar a lo largo de los años las misiones de los satélites a una gama más amplia de aplicaciones para abordar tareas cada vez más complejas. El satélite medioambiental de la ESA (Envisat), lanzado en 2002, llevaba muchos sensores diferentes que proporcionaban una amplia gama de datos clave sobre los océanos, la tierra, la atmósfera y la criosfera. La ESA ya ha desarrollado y desplegado la familia de satélites OS Sentinel para apoyar el proyecto Copernicus, el más ambicioso de Europa hasta la fecha. Una curiosidad es la introducción de la inteligencia artificial AI en los programas de seguimiento por satélite.

Los científicos de la Universidad de Leeds han presentado una red neuronal que puede detectar con rapidez y precisión grandes icebergs antárticos en imágenes de satélite en tan solo 0,01 segundos. Este nuevo método mejora en gran medida los laboriosos procesos existentes. Mediante el radar Copernicus Sentinel-1, los datos del satélite se transmiten a la inteligencia artificial para analizar y cartografiar los icebergs. Debido a su fusión con el terreno blanco circundante, es difícil definir los contornos exactos de los icebergs. Sin embargo, la IA afronta bien este reto adaptando sus algoritmos. Su arquitectura se basa en el diseño U-net, y el entrenamiento se lleva a cabo con diferentes datos de Sentinel-1. Tras la corrección automática de los parámetros para un rendimiento óptimo, el sistema alcanza una precisión del 99%.

El OS desempeña un importante papel en el estudio y gestión de los ecosistemas y la biodiversidad. Los satélites Landsat, veteranos del OE desde 1972, son una serie de satélites de alta resolución lanzados por la NASA. Sus tecnologías innovadoras permiten vigilar la salud de las plantas, la densidad de población, las migraciones de especies y el estado de la biodiversidad. La integración de los datos de Landsat con sensores terrestres permite estudiar la dinámica de los ecosistemas en el espacio y en el tiempo y tomar decisiones para la gestión del territorio y la conservación de la naturaleza. Desde su lanzamiento inicial, Landsat ha llevado a cabo varias misiones que proporcionan un flujo continuo de datos. Con un trío de satélites más pequeños capaces de detectar cada uno 26 longitudes de onda diferentes, la misión Landsat Next es radicalmente diferente de sus predecesoras en 50 años de OT.

Los investigadores de la Universidad de Griffith descubrieron que menos del 13% del hábitat de las zarigüeyas australianas en Queensland está al borde de la extinción debido a las fuertes lluvias y a los incendios forestales. Utilizaron datos de teledetección Landsat para cartografiar la cubierta forestal, datos lidar GEDI para cartografiar la altura de los bosques y datos GlobBiomass para evaluar la densidad y la biomasa forestal. Los datos de satélite ayudaron a crear un mapa de las características y madurez de los bosques para identificar las zonas favorables a las zarigüeyas. Los resultados de la investigación se comunicaron al gobierno de Queensland y fueron decisivos a la hora de tomar medidas para ampliar las zonas protegidas y conservar la biodiversidad con el fin de proteger a las zarigüeyas y otras especies animales.

Proteger nuestro planeta y su atmósfera es una prioridad absoluta. Para ello, se han lanzado varias misiones de satélites (dirigidas por EUMETSAT, ESA y NASA), destinadas a vigilar y proteger todas las formas de vida en la Tierra, así como a estudiar los cambios atmosféricos, climáticos y de los ecosistemas. He aquí una breve reseña de algunas de las misiones operativas: satélites geoestacionarios Meteosat de segunda y tercera generación; nueva misión Landsat Next de la NASA; misiones Vigil de la ESA: observación del Sol; misión Copernicus: de Sentinel-2 a Sentinel-6; GOCE: misión gravimétrica de la ESA; SMOS: misión de la ESA sobre el agua; CryoSat: misión de la ESA sobre el hielo; Swarm: misión de la ESA sobre el campo magnético; Aeolus: misión de la ESA sobre los vientos; EarthCARE: misión de la ESA sobre la observación de nubes y aerosoles; Biomass: misión de la ESA sobre los bosques; FLEX: misión de la ESA sobre la fotosíntesis.

El enfoque científico de 3Bee para evaluar el impacto sobre la biodiversidad permite realizar una evaluación preliminar de la biodiversidad presente en la zona (Biodiversity Site Assessment). El análisis combina datos de los satélites Sentinel I y II, análisis de satélites e información de bases de datos públicas, y permite generar indicadores sintéticos que reflejan el estado actual de biodiversidad y la capacidad de la zona para albergar polinizadores silvestres. A partir de estos resultados, se planifican intervenciones específicas para cada lugar y se formulan estrategias para regenerar la biodiversidad.

Las observaciones por satélite (OS) son el proceso de análisis de la Tierra mediante teledetección, que consiste en medir la radiación electromagnética de la Tierra y la atmósfera. Dependiendo de los instrumentos, los satélites realizan una teledetección pasiva o activa. En modo pasivo, miden la radiación propia de la Tierra o la luz solar reflejada en el espectro visible o infrarrojo. En modo activo, escanean la zona con un radar (radiación de microondas o láser) y reciben una señal reflejada para medir la altura de la vegetación, la profundidad de los glaciares, el nivel del mar, etc.

La OT desempeña un papel importante en el estudio y la gestión de los ecosistemas y la biodiversidad. Los satélites Landsat, veteranos de la OT desde 1972, son una serie de satélites de alta resolución lanzados por la NASA. Sus innovadoras tecnologías permiten vigilar la salud de las plantas, la densidad de población, las migraciones de especies y el estado de la biodiversidad. La integración de los datos del Landsat con los sensores terrestres permite estudiar la dinámica de los ecosistemas en el espacio y en el tiempo y tomar decisiones para la gestión del territorio y la conservación de la naturaleza. Desde su lanzamiento inicial, Landsat ha llevado a cabo varias misiones que proporcionan un flujo continuo de datos. Con un trío de satélites más pequeños, cada uno capaz de detectar 26 longitudes de onda diferentes, la misión Landsat Next es radicalmente distinta de sus predecesoras en 50 años de OT.

Los programas espaciales requieren cada vez más recursos, que ahora son demasiados para los países por separado, incluso para los más grandes. Esto les impulsa a la cooperación internacional tanto en el espacio cercano como en el lejano. Agencias espaciales como la ESA, la NASA, etc., están abriendo un nuevo capítulo en la investigación sobre el clima mundial al poner en marcha proyectos integrados de vigilancia con el fin de desarrollar políticas eficaces para atajar la crisis climática y resolver los problemas medioambientales. El programa a largo plazo incluye una serie de misiones espaciales exploratorias: Observaciones de la Tierra (EO).