Nuevas técnicas de datos satelitales revelan el aumento del nivel del mar costero


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07/07/2021
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Para los cientos de millones de personas que viven en las regiones costeras de todo el mundo, el aumento del nivel del mar provocado por el cambio climático representa una amenaza directa. Para que las autoridades planifiquen estrategias de protección adecuadas, es imperativo contar con información precisa sobre el aumento del nivel del mar cerca de la costa. Por diversas razones, estas mediciones son difíciles de obtener desde satélites. Sin embargo, una nueva investigación financiada por la ESA demuestra cómo una forma específica de procesar datos altimétricos satelitales ahora permite determinar el cambio del nivel del mar en áreas costeras con una precisión milimétrica por año, e incluso si el mar está cubierto de hielo.

Utilizando el Mar Báltico como objetivo de la investigación, esta nueva técnica de procesamiento, que muestra diferencias regionales en el aumento del nivel del mar, mejora drásticamente y amplía los mapas anteriores de tendencias del nivel del mar. Los resultados revelan que entre 1995 y 2019, el nivel del mar ha aumentado a una tasa anual de 2-3 mm en el sur, a lo largo de las costas alemana y danesa, en comparación con 6 mm en el noreste, en la bahía de Botnia.

A medida que nuestra atmósfera y nuestros océanos continúan calentándose debido al cambio climático, es probable que el nivel del mar continúe aumentando durante muchas décadas. El informe de 2019 del Panel Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) de las Naciones Unidas presenta un panorama grave de los problemas que enfrentamos debido al aumento del nivel del mar. El Informe especial sobre el océano y la criosfera en un clima cambiante establece que es probable que el nivel medio del mar aumente entre 0,29 my 1,1 m para finales de este siglo. Esta es la peor proyección del aumento del nivel del mar jamás realizada por el IPCC.

Desde principios de la década de 1990, los satélites que llevan altímetros de radar han estado rastreando la altura cambiante de la superficie del océano y muestran que el nivel medio global del mar ha aumentado, en promedio, un poco más de 3 mm cada año y, lo que es preocupante, que esta tasa de aumento se ha incrementado. aumentado en los últimos años.

Mar del Norte y Mar Báltico aumento medio del nivel del mar 1995-2019

Sin embargo, como con cualquier promedio, el término «aumento medio global del nivel del mar» no cuenta toda la historia. El nivel del mar no está aumentando al mismo ritmo en todas partes. A lo largo de las costas, por ejemplo, el aumento del nivel del mar puede superar la media mundial debido a la compleja dinámica del océano más cercano a la tierra.

Si bien la serie franco-estadounidense de misiones satelitales Jason, las misiones Envisat y CryoSat de la ESA y los satélites Copernicus Sentinel-3 han proporcionado datos esenciales para rastrear el aumento del nivel del mar en el océano abierto, el mapeo del aumento más cercano a la costa es más arduo. Esto se debe a que las montañas, bahías e islas costeras distorsionan la señal del radar que se refleja en el satélite. Otro problema es que el hielo marino, que cubre partes de los océanos en invierno, es inaccesible para el radar.

Florian Seitz, director del Instituto Alemán de Investigación Geodésica de la Universidad Técnica de Múnich, dijo: “Para proteger a las personas y la infraestructura, por ejemplo, construyendo estructuras de protección contra inundaciones, asegurando puertos o construyendo diques más altos, necesitamos pronósticos confiables sobre las tendencias del nivel del mar. . «

A través del proyecto de la ESA de Ciencias de la Observación de la Tierra para la Sociedad del Nivel del Mar Báltico (Baltic SEAL), un equipo de investigadores de la Universidad Técnica de Múnich trabajó con socios internacionales para desarrollar algoritmos para procesar datos de medición de una gama de sensores altimétricos satelitales para obtener resultados precisos y de alta mediciones de resolución de cambios en el nivel del mar en áreas costeras y en cables entre el hielo marino.

Mar Báltico de Copernicus Sentinel-3

Los investigadores eligieron el Mar Báltico como región modelo. “Los datos de esta región son especialmente adecuados para desarrollar nuevos métodos porque múltiples factores dificultan el análisis, como la forma compleja de la costa, el hielo marino y el viento. Al mismo tiempo, hay muchas mediciones locales del nivel del mar para corroborar los resultados ”, dijo el cabecilla del proyecto, Marcello Passaro.

«Un método analítico que funciona en el Mar Báltico se puede adaptar fácilmente a otras regiones».

Para manipular cientos de millones de mediciones de radar tomadas entre 1995 y 2019 de misiones satelitales que incluyen la serie Jason, Envisat, CryoSat y Copernicus Sentinel-3, el equipo desarrolló un proceso de múltiples etapas. En el primer camino, calibraron las mediciones de las distintas misiones satelitales para que pudieran combinarse. Con algoritmos especialmente desarrollados, pudieron detectar señales del agua de mar cubierta de hielo en los reflejos del radar producidos a lo largo de las grietas y fisuras, llamadas cables. Esto hizo posible determinar los niveles del mar para los meses de invierno. Con nuevos métodos computacionales también lograron una mejor resolución de los ecos de radar cerca de la tierra.

Como resultado, ahora es posible medir el nivel del mar en áreas costeras y comparar los resultados con los registros de mareas locales. Luego, los datos procesados ​​se ajustaron a una cuadrícula fina con una resolución de 6 a 7 km utilizando un algoritmo desarrollado por el equipo. El resultado es un conjunto de datos de alta precisión que cubre toda la región del Mar Báltico.

Los datos muestran los efectos regionales del aumento del nivel del mar entre 1995 y 2019. El nivel del mar ha aumentado a una tasa anual de 2-3 mm en el sur, a lo largo de las costas alemana y danesa, en comparación con 6 mm en el noreste, en la Bahía de Botnia. La causa de este gran aumento son los fuertes vientos del suroeste que impulsan las aguas hacia el norte y el este. Sin embargo, este aumento por encima del promedio en el nivel del mar no representa una amenaza para los habitantes de la costa, porque desde el final de la última Edad de Hielo, la tierra aquí ha aumentado hasta 1 cm por año como resultado de rebote post-glacial.

Los investigadores también han creado un conjunto de datos completo para la región del Mar del Norte. El nivel del mar aquí está aumentando 2,6 mm por año y 3,2 mm en la alemana. Las tendencias locales se pueden determinar utilizando el conjunto de datos y el manual del usuario, ambos de entrada gratuito en línea.

«Con los datos, los investigadores pueden verificar sus modelos climáticos, por ejemplo, y las autoridades públicas pueden planificar las medidas de protección adecuadas», dice el Dr. Seitz.

Altímetro de radar Copernicus Sentinel-6

Jérôme Benveniste de la ESA añadió: “El proyecto Baltic SEAL ha producido excelentes resultados, lo que demuestra el valor de la observación de la Tierra para la sociedad. Esta nueva forma de procesar datos altimétricos de radar satelital realmente ayudará a las autoridades a tomar las medidas adecuadas para proteger a los ciudadanos y la infraestructura del aumento del nivel del mar. También estamos esperando ansiosamente los datos de alta resolución que vendrán de la nueva misión Copernicus Sentinel-6, que también promete mapear la altura de la superficie del mar cerca de la costa, que utiliza un nuevo algoritmo de procesamiento adicional llamado Radar de apertura sintética totalmente enfocada. para aumentar drásticamente la resolución recuperada «.

El conjunto de datos Baltic SEAL está disponible en balticseal.eu



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