Un
equipo de investigadores del Instituto de Ciencias del Espacio del
Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y del Instituto
de Estudios Espaciales de Cataluña ha analizado los datos obtenidos por
el experimento con señales GPS a bordo del satélite español de
observación de la Tierra PAZ, lanzado en febrero de 2018, y ha
confirmado que las señales registradas son sensibles a las
precipitaciones intensas. El trabajo y los datos analizados por los
científicos aparecen publicados en el último número de la revista
Geophysical Research Letters.
Las
señales GPS están siendo capturadas por el satélite con tecnologías
concebidas y diseñadas por este grupo de científicos del CSIC en el
marco del experimento ROHP-PAZ, capaz de realizar radio-ocultaciones.
Las medidas miden normalmente las propiedades termodinámicas de la
atmósfera (temperatura, presión y humedad) y, además, a diferentes
alturas. Estas, por primera vez, están siendo obtenidas en dos
polarizaciones.
Las
radio-ocultaciones son una técnica de observar un medio, normalmente la
atmósfera de un planeta, utilizando dos elementos: uno que transmite
señales radio o microondas (fuente) y otro elemento que los recibe
(receptor). La particularidad de esta técnica es que, si se unen en
línea recta los elementos transistor y receptor, esta cruza la Tierra, o
sea, los elementos están ocultos por la Tierra. A pesar de ello, la
señal sigue recibiéndose porque el rayo se flexiona.
“La
clave está en relacionar la flexión de la trayectoria de la señal con
las propiedades de la atmósfera. En el planeta Tierra, esta técnica se
realiza con señales de los sistemas globales de navegación por satélite,
como, por ejemplo, los GPS”, la investigadora del CSIC Estel Cardellach,
que trabaja en el Instituto de Ciencias del Espacio.
Los
sistemas de navegación son las fuentes, y un receptor a bordo de un
satélite a baja altura orbital (como el satélite PAZ) contiene el
receptor. El receptor puede medir con mucha precisión el ángulo de
flexión de la señal, y de este ángulo se extraen perfiles verticales de
temperatura, presión y humedad de la atmósfera.
La
novedad del experimento ROHP-PAZ es que mide además el retardo que sufre
la señal polarizada horizontalmente respecto al retardo de la polarizada
verticalmente. La hipótesis del experimento es que este retardo relativo
ocurre cuando el rayo cruza precipitaciones intensas.
“Este
experimento pretende demostrar un nuevo concepto de medida, una técnica
completamente nueva que nunca se había probado. Ahora sabemos que las
señales son sensibles a precipitación intensa, y debemos determinar el
mejor uso de los datos para que la información que contienen pueda
extraerse y ser útil. Este supondrá el desarrollo de algoritmos de
inversión o extracción de información geofísica”, detalla la
investigadora del CSIC.
Primeros resultados
Los
resultados obtenidos durante los primeros cinco meses de misión indican
que, efectivamente, hay efectos detectables en la polarimetría de las
señales que son debidos a los hidrometeoros (gotas de lluvia y otras
partículas de hielo o agua y hielo). Además, cuanto más intensa es la
lluvia, más intenso es el efecto polarimétrico.
La
investigadora del CSIC añade: “Las estructuras verticales detectadas en
nuestras señales polarimétricas son coherentes con las estructuras de
precipitación que se están observando. Estos hechos nos indican que las
señales polarimétricas en ROHP-PAZ responden a precipitación intensa,
confirmando la hipótesis del experimento.
En
los próximos meses, los investigadores esperan poder cerrar la
calibración del instrumento y que toda esa información pueda ser
interpretada fácilmente por la comunidad científica. Para ello está en
marcha ya la colaboración con equipos del Jet Propulsion Laboratory de
la NASA, la University Corporation for Atmospheric Research y la
National Oceanic and Atmospheric Administration.
Los
primeros datos polarimétricos, correspondientes a los cinco primeros
meses de misión, están disponibles a partir de hoy. El objetivo es que
los datos termodinámicos se distribuyan en tiempo casi real a los
servicios de meteorología mundiales. La National Oceanic and Atmospheric
Administration usará sus antenas e infraestructura para obtener los
datos de ROHP-PAZ cada vez que tengan contacto con el satélite
(idealmente una vez cada órbita, es decir, cada hora y media). “Las
pruebas de esta operación ya han empezado y esperamos poder comenzar a
diseminar pronto los datos operacionalmente”, indica Cardellach.
El
objetivo es que los datos termodinámicos se distribuyan en tiempo casi
real a los servicios de meteorología mundiales. La National Oceanic and
Atmospheric Administration usará sus antenas e infraestructura para
obtener los datos de ROHP-PAZ cada vez que tengan contacto con el
satélite (idealmente una vez cada órbita, es decir, cada hora y media).
“Las pruebas de esta operación ya han empezado y esperamos poder
comenzar a diseminar pronto los datos operacionalmente”, indica
Cardellach.
El
satélite PAZ con tecnología radar es una misión dual, con aplicaciones
civiles y militares. HISDESAT es la propietaria, operadora y explotadora
del satélite, cuyo cometido es ofrecer información precisa para
múltiples aplicaciones desde su órbita polar alrededor de la Tierra.
Fuente: CSIC
22/01/2019
Cardellach,
E. et al., Sensing heavy precipitation with GNSS polarimetric radio
occultations, Geophys. Res. Lett., DOI: 10.1029/2018GL080412
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