Los huracanes son una de esas fuerzas de la naturaleza que solo pueden capturarse completamente con imágenes satelitales. Para el huracán Frances, que actualmente se precipita hacia la costa de los Estados Unidos, Envisat de la ESA está yendo mejor, mirando a través del huracán de arriba a abajo, incluso ayudando a "ver" debajo de las olas para mapear las fuerzas ocultas que impulsan la tormenta.
A medida que sus vientos de 235 km por hora pasaban por las Bahamas, Frances se dirigía a tocar tierra en la costa de Florida en algún momento del sábado, y tres cuartos de millón de estadounidenses están en el proceso de evacuar sus hogares. Esperar y observar a Frances puede ser suicida para los seres humanos, pero los observadores espaciales como Envisat observan su paso sin peligro.
"Debido a la capacidad multisensor de Envisat, podemos atravesar el huracán con un solo satélite", explicó Jos. Achache, Director de Programas de Observación de la Tierra de la ESA.
“Efectivamente Frances es desarmada para que los meteorólogos la estudien. Los datos devueltos por Envisat incluyen la estructura y la altura de las nubes en la parte superior del huracán, los campos de viento y olas en el fondo, la temperatura de la superficie del mar e incluso anomalías en la altura del mar que indican las condiciones térmicas del océano superior que influyen en su intensidad ".
Procesos importantes ocurren en un rango de altitudes y ubicaciones a lo largo de un huracán, básicamente una gran tormenta poderosa centrada alrededor de una zona de extrema baja presión.
Los fuertes vientos superficiales de bajo nivel y las bandas de precipitación intensa se combinan con fuertes corrientes ascendentes y salidas de aire húmedo a altitudes más altas, con energía liberada como tormentas de lluvia. Hasta ahora, la única fuente confiable de tales mediciones de alta resolución a diferentes altitudes era de aviones volados directamente a través del huracán.
Envisat lleva instrumentos ópticos y de radar, lo que permite a los investigadores observar la estructura de la nube de alta atmósfera y la presión en el espectro visible e infrarrojo, al mismo tiempo que utiliza la retrodispersión del radar para medir la aspereza de la superficie del mar y derivar los campos de viento justo encima eso.
Esos vientos que convergen en el ojo de baja presión de la tormenta son los que finalmente determinan los patrones de nubes en espiral que son característicos de un huracán.
¿Los científicos con sede en Florida han comenzado a aprovechar esta combinación única de instrumentos de una sola nave espacial? el espectrómetro de imagen de resolución media (MERIS) y el radar de apertura sintética avanzada (ASAR)? A medida que la temporada de huracanes está en pleno apogeo.
La estación terrestre del Centro para la Teledetección Remota Avanzada del Sudeste Tropical (CSTARS) de la Universidad de Miami tiene un acuerdo para adquirir datos ASAR y MERIS directamente de Envisat, con los datos del dispersómetro de viento ERS-2 a seguir en un futuro próximo. Su acceso a los datos de Envisat se produjo justo cuando el segundo huracán en menos de un mes se dirige hacia la costa de Florida.
"Con MERIS y ASAR, Envisat puede obtener imágenes tanto del océano como de la atmósfera de manera casi simultánea, lo cual es una capacidad muy útil durante la temporada de huracanes", dijo Hans Graber, profesor de Física Marina Aplicada en la Universidad de Miami y codirector de CSTARS.
Mientras MERIS devuelve detalles sobre las nubes que se arremolinan en la parte superior del huracán, ASAR atraviesa las nubes para mostrar la cara del mar azotada por el viento debajo de la tormenta.
"Específicamente en términos de Frances, el ojo del huracán parece estar rodando mucho en este momento desde la parte superior de las nubes, se ve bastante inestable, la información de una imagen ASAR debería ayudar a localizar su tamaño y posición en el océano", Graber dijo. “¿Y los campos de viento alrededor de la pared del ojo pueden derivarse de los datos de ASAR? en este momento, todo lo que tenemos que seguir son mediciones de los aviones cazadores de huracanes que vuelan a través de la tormenta ".
CSTARS planifica adquisiciones simultáneas de MERIS y ASAR para el viernes, incluso cuando la tormenta se acerca a la llegada prevista a la mañana siguiente.
“¿Nuestra actividad actual está en la línea de un shakedown? estamos investigando cómo se puede usar esto ", agregó Graber. “Nuestro objetivo final es lograr que esto funcione de manera operativa durante la temporada de huracanes. Tenemos un acuerdo para usar datos de radar de la Agencia Espacial Canadiense, y también tenemos acceso a otros recursos satelitales para una alta cobertura temporal de la región afectada.
"Existe la posibilidad de extraer una gran cantidad de información útil que puede ayudar al Centro Nacional de Huracanes de EE. UU. A aumentar la precisión de sus predicciones de huracanes y reducir el peligro para el público".
Otro instrumento a bordo del Envisat se está utilizando para medir la temperatura de Frances, tanto en la superficie del océano como en la altura de sus altísimas nubes.
Las temperaturas del agua son el principal depósito de energía subyacente que alimenta a Frances; junto con las condiciones atmosféricas correctas, deben superar los 26 ° C para formar y mantener un ciclón tropical. El radiómetro de barrido avanzado a lo largo de Envisat (AATSR) funciona como un termómetro basado en el espacio, adquiriendo la temperatura de la superficie del mar hasta una fracción de grado.
Mientras tanto, ¿AATSR también devuelve datos atmosféricos útiles, midiendo la temperatura de la parte superior de las nubes de huracanes? cuanto más alto en la atmósfera se extienden, más fríos son, y también derivan su contenido de hielo.
"Produjimos una imagen combinada de la temperatura de la superficie del mar AATSR y la temperatura de la capa superior de la nube, que muestra que la temperatura de la superficie del mar alcanza los 29 ° C en el área", comentó Carsten Brockmann de Brockmann Consult, una empresa alemana que procesa los huracanes MERIS y AATSR. imágenes. "Esta combinación de dos sensores brinda a los meteorólogos mucha información para ayudarlos a comprender la dinámica del huracán y predecir mejor su desarrollo".
La información de AATSR puede correlacionarse con la altura y el desarrollo de la nube de datos de MERIS para obtener una buena estimación del potencial de precipitación del huracán y mejorar la comprensión de cómo se relaciona esto con su intensidad general. La condensación del vapor de agua libera calor latente, lo que calienta la vecindad del ojo del huracán. Esto a su vez evapora más agua superficial y alimenta el motor térmico que alimenta el huracán.
Estudiar profundidades ocultas que alimentan la tormenta
La energía térmica del agua tibia, que en parte alimenta un huracán, se conoce como potencial de calor del ciclón tropical (TCHP).
Las características oceánicas, como los anillos cálidos, los remolinos y la corriente del Golfo, representan una fuente de flujos de calor mejorados a la atmósfera que pueden causar el fortalecimiento de los ciclones tropicales, como los huracanes.
Las aguas cálidas pueden extenderse hasta al menos 100 metros debajo de la superficie en muchas de estas características oceánicas, que representan aguas de muy alto contenido de calor. Varios huracanes se han intensificado cuando sus huellas pasan sobre remolinos u otras masas de agua tibia con altos valores de TCHP.
Por ejemplo, en 1995 el huracán Opal se intensificó repentinamente en el Golfo de México después de pasar sobre un anillo cálido con valores de TCHP de hasta seis veces el umbral para sostener un ciclón tropical.
Anteriormente, los investigadores usaban solo la temperatura de la superficie del mar para estimar el papel de las condiciones térmicas del océano superior en la intensificación de huracanes. El problema con esto es que la temperatura de la superficie del mar medida por AATSR o instrumentos satelitales comparables puede no mostrar por sí sola estas características cálidas del océano superior, particularmente durante los meses de verano en las regiones tropicales.
En el pasado, estas características del océano superior no se veían por los sensores de temperatura basados en satélites porque se camuflan de manera efectiva bajo una capa muy superficial y estable de agua más cálida.
Las fuerzas del viento del ciclón tropical erosionan fácilmente esta delgada capa superior al mezclar las aguas superiores a profundidades que pueden descender hasta los 100 metros, lo que brinda a los ciclones tropicales el potencial de absorber la energía térmica del océano, si las condiciones son apropiadas. Ahora, las estimaciones de TCHP basadas en observaciones satelitales de la temperatura de la superficie del mar y la altura de la superficie del mar pueden detectar estas características.
El investigador Gustavo Goni, Joaquin Trinanes y Peter Black, del Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico Atlántico (NOAA / AOML) de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de EE. UU., Están trabajando en esta metodología original para detectar estas masas de agua cálida y calcular sus valores potenciales de calor del ciclón tropical utilizando varios sensores satelitales, incluido uno en Envisat.
"Estas características del agua son críticas para identificar regiones de altos valores de TCHP que podrían contribuir a la intensificación de un huracán", explicó Goni. “Estas regiones de altos valores de TCHP brindan a los huracanes la oportunidad de absorber mucha más energía térmica si las condiciones generales son correctas. Mi investigación está aprovechando el hecho de que estas masas de agua cálida causan una elevación hacia arriba en la altura del océano de hasta 30 cm. Tales anomalías de la altura del mar se pueden mapear con datos de altímetro de radar basados en el espacio ".
Los altímetros de radar, como el instrumento Radar Altimeter-2 en Envisat, disparan cientos de pulsos de radar a la Tierra cada segundo, y al cronometrar su regreso hacia abajo, el nanosegundo puede medir la altura del mar con una precisión máxima de dos centímetros desde cientos de kilómetros por encima del Tierra.
El Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. (NRL) combina datos de Envisat RA-2 con datos de altímetros de radar similares a bordo de los satélites Jason-1 y GFO para mejorar la precisión general y la cobertura espacial y temporal, formando la fuente de productos de altimetría que, a su vez, forman La base de los mapas producidos por NOAA / AOML del potencial de calor de los ciclones tropicales que representan las condiciones térmicas del océano superior, que se muestran aquí superpuestos contra la trayectoria del huracán Frances hasta ahora.
“En este momento, uso este producto solo con fines de investigación, proporcionando una mejor comprensión de la vida de un huracán. Sin embargo, el Centro Nacional de Huracanes está produciendo y utilizando operacionalmente productos análogos para el pronóstico ”, concluyó Goni.
La firma francesa Collecte Localization Satellites (CLS) distribuye productos de velocidad del viento y altura de las olas basados en altimetría, y pueden revelar características de la superficie del mar relacionadas con la presencia de huracanes.
Los resultados de Envisat serán revelados
Lanzado en marzo de 2002, el satélite Envisat de la ESA es un medio extremadamente poderoso para monitorear el estado de nuestro mundo y el impacto de las actividades humanas en él. Envisat lleva diez instrumentos sofisticados para observar y monitorear la atmósfera, la tierra, los océanos y los casquetes polares de la Tierra, manteniendo la continuidad con las misiones ERS de la Agencia iniciadas en 1991.
Después de dos años y medio en órbita, más de 700 científicos de 50 países están a punto de reunirse en un simposio especial en Salzburgo en Austria para revisar y discutir los primeros resultados de los satélites, y presentar sus propias actividades de investigación basadas en datos de Envisat.
A partir del lunes, el Simposio Envisat abordará casi todos los campos de las ciencias de la Tierra, incluyendo química atmosférica, estudios costeros, radar e interferometría, vientos y olas, vegetación y agricultura, deslizamientos de tierra, riesgos naturales, contaminación del aire, color del océano, derrames de petróleo y hielo. .
Hay más de 650 documentos presentados en el Simposio, seleccionados por revisión por pares. Las presentaciones incluirán resultados sobre el derrame de petróleo de Prestige, los incendios forestales del año pasado en Portugal, las inundaciones de Elba en 2002, la evolución del agujero de ozono antártico, el terremoto de Bam y la contaminación en Europa.
Se planean numerosas manifestaciones durante la semana en el área de exhibición de la ESA. También está prevista una exposición del consorcio industrial sobre la iniciativa conjunta ESA-Comisión Europea de Supervisión Global del Medio Ambiente y Seguridad (GMES).
Fuente original: Comunicado de prensa de la ESA
