Post on 22-Jan-2018
• Introducción.
• Satélites y misiones.
• Oceanografía espacial.
• Radiómetros.
• Radar altimétrico.
• Variación del nivel del mar.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Introducción. – Altímetros a bordo de satélites:
• Nivel del mar. – Comprender el océano mundial.
• Otras características de la superficie.
– Datos altimétricos: • Oceanografía.
• Meteorología marina.
• Geociencias marinas.
• Hidrología.
• Estudios climáticos…
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
https://www.meted.ucar.edu/EUMETSAT/jason_es/navmenu.php?tab=1&page=1.1.0
• Introducción. – Aplicaciones:
• Cambio climático. • Predicción de huracanes. • Observación de eventos climáticos.
– La altimetría por satélite permite mejorar: • Comprensión de los huracanes. • Mapas de distribución espacial y estacional de altura de olas. • Velocidad del viento.
– Importante para comunidades costeras e industrias marinas.
• Observar capas de hielo y glaciares. • Mejorar pronósticos del tiempo.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Funcionamiento – Midiendo el tiempo de viaje del pulso:
• Desde el satélite hasta la superficie y regresar.
– Altímetros de radar. • Más de 1700 pulsos por segundo. • Reciben los ecos reflejados. • Según magnitud y forma.
– Características de la superficie.
– Útiles para: • Altura de las olas. • Hielo marino…
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
https://www.meted.ucar.edu/EUMETSAT/jason_es/navmenu.php?tab=1&page=1.3.0
• Funcionamiento – Determinación de distancia:
• A partir del tiempo exacto. • Promedio de muchas estimaciones.
– Cada segundo.
• Mediciones muy precisas. • Precisión de 2 cm. • La distancia se resta de la posición del satélite relativa al
elipsoide.
– Vapor de agua: • Puede afectar la velocidad de los pulsos. • Requiere la aplicación de ciertas correcciones.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Funcionamiento – Importante para determinar la órbita:
• Receptores de radio terrestres DORIS.
• Estaciones de telemetría láser.
• Receptor GNSS.
• Modelos de fuerzas que rigen movimiento de los satélites.
– Sobre tierra firme: • Los ecos nos ayudan a caracterizar:
– Sistemas fluviales complejos.
– Capas de hielo.
– Glaciares…
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
https://www.meted.ucar.edu/EUMETSAT/jason_es/navmenu.php?tab=1&page=1.3.0
• Funcionamiento – Componentes principales:
• Altímetro de radar y antena. – Mide el nivel de la superficie del mar.
• Radiómetro. – Mide las perturbaciones atmosféricas.
• Sistemas para determinar la posición. – Elemento crítico.
– Punto focal de mejora.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Satélites y misiones. • Topex / Poseidon.
– Proyecto conjunto CNES y NASA.
– Medía la topografía de la superficie del océano.
– Precisión de 4,2 cm.
– Usos: • Predicción “El Niño“ de 1997-1998
• Mejor comprensión de la circulación oceánica.
• Estudios climáticos.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Satélites y misiones.
• Topex / Poseidon.
– Programación temporal:
• Misión de 3 años.
• Datos durante 13 años.
• Terminó en enero de 2006.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
http://sealevel.jpl.nasa.gov/missions/topex/
• Satélites y misiones. • Topex / Poseidon
– Medida del nivel del mar con precisión superior a 5 cm.
– Observación continua de la topografía oceánica global.
– Monitorización de las corrientes. • Cambios estacionales de las corrientes.
• Cambio climático global.
– Monitorización de fenómenos a gran escala: • Ondas de Rossby y Kelvin.
• El Niño, La Niña, la Oscilación Decadal del Pacífico.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Satélites y misiones. • Topex / Poseidon
– Cartografiado de variaciones de la amplitud de cuenca.
– Cartografiado del calor almacenado en la capa superior del océano.
– Producción de mapas de mareas globales.
– Mejora del conocimiento del campo gravitatorio de la Tierra.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Satélites y misiones. • Jason-1
– Heredero de TOPEX / Poseidon.
– Nave espacial francesa y cohete estadounidense Delta II.
– Datos: • Misiones oceánicas del JPL (Jet Propulsion Laboratory).
• Misión GRACE. – Gravimetría.
• Misión QuikSCAT. – Vientos en superficie.
– Dado de baja en julio de 2013.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
http://sealevel.jpl.nasa.gov/missions/jason1/
• Satélites y misiones.
• Jason-1
– Objetivos:
• Topografía de la superficie del océano.
• Proporcionar visión a 5 años de la topografía oceánica mundial.
• Aumentar la comprensión de la circulación oceánica.
• Mejorar la predicción de fenómenos climáticos.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
https://www.meted.ucar.edu/EUMETSAT/jason_es/navmenu.php?tab=1&page=1.2.0
• Satélites y misiones. • Jason 2
– OSTM/Jason-2
– Ocean Surface Topography Mission.
– Continúa la misión del Jason-1.
– Lanzado el 20 de junio de 2008.
– Vídeo: • https://www.youtube.com/watch?v=QXIhMS4JTGc&fea
ture=youtu.be
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
http://sealevel.jpl.nasa.gov/missions/ostmjason2/
• Satélites y misiones.
• Jason-2
– Partes del satélite:
• Radar altimétrico Poseidon-3 (1). – Nivel del mar.
– Altura de las olas.
– Velocidad del viento.
• Radiómetro avanzado de Microondas (2). – Determinación del retardo.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Satélites y misiones. • Jason-2
– Partes del satélite: • Instrumento DORIS (3).
– Posicionamiento en tiempo real.
– Determinación precisa de la órbita.
– Estudios geofísicos.
• Sistema Global Positioning System Payload (GPSP) (4). – Posicionamiento en tiempo real.
– Determinación precisa de la órbita.
• Laser Retroreflector Array (LRA) (5). – Mediciones láser desde Tierra.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Satélites y misiones.
• Jason-2
– Principio básico de funcionamiento.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
https://www.meted.ucar.edu/EUMETSAT/jason_es/navmenu.php
• Satélites y misiones. • Jason-2
– Colaboración NASA, CNES, NOAA y Eumetsat. – Medición de la topografía de la superficie de los
océanos: • Precisión de pocos centímetros. • Importante para describir variaciones climáticas.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
http://www.nasa.gov/mission_pages/ostm/multimedia/sla-20080730.html#.VzmZ1fmLTcs
• Satélites y misiones.
• Jason-3.
– Mide altura de la superficie del océano.
– Lanzado el 17 de enero de 2016.
– Vídeo:
• https://www.youtube.com/
watch?v=wA4XRpZ9gms&feature
=youtu.be
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
http://sealevel.jpl.nasa.gov/missions/jason3/
• Satélites y misiones. • Jason-3.
– Proporcionan información: • Patrones de circulación en el océano.
• Cambios globales y regionales en el nivel del mar.
• Consecuencias del calentamiento global…
– Instrumento principal un altímetro de radar. • Mide las variaciones del nivel del mar.
• Precisión de unos 3,3 centímetros.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Satélites y misiones. • SARAL/AltiKa
– Euipado con un altímetro de banda Ka (35.75 GHz). – Lanzado el 25 de febrero de 2013. – Proyecto franco-indio. – Observación y vigilancia del medio ambiente.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
https://altika-saral.cnes.fr/en/SARAL/index.htm
• Satélites y misiones. • SARAL/AltiKa
– Dos instrumentos: • ARGOS-3.
– Localización y recopilación de datos medioambientales.
• AltiKa. – Altímetro.
» Mejor resolución: • Líneas de costa. • Ríos y lagos… • Penetra de forma menos profunda en la nieve y el hielo.
– Radiómetro. – Instrumento de posicionamiento DORIS.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Satélites y misiones. • Cryosat
– Misión de hielo de la ESA.
– Cambios en el espesor del hielo: • Marino que flota en los océanos polares .
• Capas de hielo de Groenlandia y la Antártida.
– CryoSat-2 lleva altímetro de radar para: • Medir el espesor de hielo.
• Detectar cambios pequeños en la superficie.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2005/08/Measuring_the_freeboard_of_sea_ice
• Satélites y misiones. • Cryosat
– El altímetro de radar de CryoSat-2: • Opera en modo:
– Búsqueda y salvamento. – Interferométrico.
• Está en órbita alrededor de la Tierra. • Inclinación inusualmente alta. • Alcanza latitudes de 88° norte y sur. • Logrará resolución espacial mejor de 250.
– Vídeo: • http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/CryoSat/
Highlights/CryoSat .
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Satélites y misiones. • Sentinel 3
– Parte del programa Copérnico.
– Para obtener datos e imágenes. • Gestionar nuestro entorno.
• Comprender mejor el medio.
• Hacer frente al cambio climático.
– Vídeo: • http://www.esa.int/spaceinvideos/Videos/2015/06/Sentinel
-3_reveals_all
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2016/01/Sentinel-3_is_ejected_from_the_Breeze_upper_stage_of_the_Rocket_launcher
• Satélites y misiones.
• Sentinel 3
– Visión panorámica.
• Instrumentos de última tecnología para medir: – Océanos.
– Tierra.
– Hielo.
– Atmósfera.
• Mejor comprensión a gran escala.
• Mejora de los modelos de pronóstico.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Satélites y misiones.
• Sentinel 3
– Trabajo en equipo.
• Colaboración entre: – ESA.
– Comisión Europea.
– Eumetsat.
– CNES.
– Industria.
– Proveedores de servicios.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Copernicus/Sentinel-3/Sentinel-3A_rides_the_waves
• Satélites y misiones. • Sentinel 3
– La salud de nuestro planeta (1). • Especial atención a los océanos.
– Midiendo: » Altura. » Temperatura. » Color de superficie. » Espesor de hielo.
– Monitorización de (Mar): » Cambios en el nivel del mar. » Contaminación. » Productividad biológica.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2016/05/Sea-level_variations_from_Sentinel-3A
• Satélites y misiones.
• Sentinel 3
– La salud de nuestro planeta (2).
• Cartografía de usos del terreno. – Índices de vegetación.
– Altura de ríos y lagos...
• Detección de incendios forestales.
– Vídeo:
• http://www.esa.int/spaceinvideos/Videos/2015/11/Sentinel-3_Technology_and_heritage
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Copernicus/Sentinel-3/First_views_of_Earth_from_Sentinel-3A
• Oceanografía espacial. – Antes de la altimetría satelital:
• Boyas.
• Buques.
• Mareógrafos.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
https://www.meted.ucar.edu/EUMETSAT/jason_es/navmenu.php?tab=1&page=1.1.0
• Oceanografía espacial. – El océano:
• Intercambia calor, humedad y energía con la atmósfera.
• Da impulso a patrones meteorológicos y climáticos.
• Controla ciertos cambios climáticos lentos y sutiles.
– Con largas series temporales altimétricas: • Dinámica de los océanos.
– Espacial.
– Temporal.
– Clave para el estudio del cambio climático global.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Radiómetros. – Sistema óptico-electrónico.
– Descompone la radiación recibida.
– Cada banda se envía a un conjunto de detectores.
– Se amplifica la señal.
– Se convierte en señal eléctrica.
– Se convierte en valor numérico, Nivel Digital (ND).
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Radiómetros. – Diferentes zonas del espectro electromagnético:
• Radiación ultravioleta: – Niveles de ozono.
• Visible e infrarroja: – Cubierta vegetal.
• Radiación infrarroja térmica: – Temperatura del suelo.
– Temperatura de las nubes.
– Temperatura de la superficie de los mares.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Radiómetros. – De microondas.
• Longitudes de onda entre 1 y 100 mm.
• Pueden utilizarse en condiciones de nubosidad o falta de iluminación.
• La resolución es: – Directamente proporcional al diámetro de apertura de la
antena receptora.
– Inversamente proporcional a la longitud de la onda explorada.
• Útiles en campañas sobre las zonas polares. – Alta reflectividad dificulta la observación en el visible
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Radiómetros. – MWR en Sentinel-3 (S3).
• Características: – Radiómetro de inyección de ruido (NIR). – Opera en dos frecuencias (23.8 y 36.5 GHz). – Pesa aproximadamente 25 Kg. – Volumen de 1400x630x630 mm. – Consumo de potencia de 34w.
• Uso: – Medir la cantidad de agua.
» Corregir sus medidas en la troposfera. – Caracterizar magnitudes físicas del suelo y la criosfera. – Evaluar balances energéticos en la superficie.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Radar altimétrico. – Captador activo. – Trabaja en una banda entre 1 mm y 1 m. – Principio:
• Las microondas artificiales enviadas en una dirección determinada chocan con los objetos y son dispersadas.
• La energía dispersada se recibe, se amplifica y se analiza para determinar la localización y las propiedades de los objetos.
• Puesto que puede medirse también el tiempo que tarda un pulso de radiación en ir y volver, puede conocerse la distancia recorrida y generar así modelos digitales de elevaciones.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Radar altimétrico. – Insustituible en zonas con cobertura nubosa
persistente, debido a su capacidad para atravesar las capas nubosas.
– Ejemplo: • El radar transportado por el satélite canadiense Radarsat y
los satélites de la serie ERS de la Agencia Espacial Europea (ESA).
– El Lidar (Light Detection And Ranging) es un captador activo, análogo al radar pero con tecnología láser.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Variación del nivel del mar. – Principio:
• El agua cálida contiene más calor por kilogramo que el agua fría.
• El agua cálida es menos densa que la fría.
• Una columna de agua cálida es más alta que una de agua fría.
• El nivel del mar en zonas de agua cálida es más elevado que en zonas de agua fría.
– El nivel del mar se mide mediante altímetros. • Actúan en la franja de microondas.
• Emite impulsos constantes.
• Registra: – Tiempo de desplazamiento.
– Magnitud y forma de señal de retorno.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Variación del nivel del mar. – Cálculo de la altura del mar:
• Se conoce la altura del satélite (H) respecto al elipsoide. • El altímetro mide la distancia (R). • Se obtiene la altura del mar sobre el nivel de referencia (h).
ℎ = 𝐻 − 𝑅 – La topografía de superficie (h) varía en función del tiempo
y el lugar. • Altitud instantánea de las mareas en la superficie marina. • Movimiento del mar. • Topografía dinámica de los océanos. • Reacción local del océano a la distribución de la presión
atmosférica en el mar.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE
• Variación del nivel del mar. – Misiones altimétricas más importantes:
• ERS-2. (European Remote Sensing) – ESA
• Envisat. – ESA.
• Jason. – CNES/EUMETSAT/NASA y GFO.
CAPÍTULO 16. ALTIMETRÍA POR SATÉLITE