ESA – Armonía en Wadden


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31/03/2022
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Se ha alcanzado un hito importante en el desarrollo de la décima misión del satélite Earth Explorer de la ESA, Harmony, gracias a dos aviones que vuelan en formación cerrada sobre las Islas Wadden holandesas y recopilan datos clave sobre el estado del mar y las corrientes. El objetivo principal de este complicado experimento aéreo es imitar la geometría en la que los satélites Harmony medirán varios aspectos de la dinámica oceánica para comprender cómo interactúan el aire y la superficie del océano, lo que, a su vez, mejorará la predicción meteorológica y los modelos climáticos.

El concepto de misión candidata a Harmony se encuentra actualmente en las últimas etapas de evaluación como la misión Earth Explorer 10. Se llevará a cabo una reunión de consulta de usuarios el 5 de julio de 2022, después de la cual se espera una decisión sobre la implementación de la misión en septiembre.

Desarrollado dentro del programa FutureEO de la ESA, Exploradores de la Tierra son misiones de investigación pioneras que muestran cómo las nuevas técnicas de medición pueden conducir a nuevos hallazgos científicos sobre nuestro planeta. Al promover la ciencia y la tecnología, abordan cuestiones que tienen una relación directa con cuestiones sociales como la disponibilidad de alimentos, agua, energía y recursos, la salud pública y el cambio climático.

Armonía

El concepto Harmony comprendería dos satélites idénticos orbitando en convoy con un satélite de radar Copernicus Sentinel-1. Cada satélite Harmony está siendo diseñado para llevar un radar de apertura sintética de solo recepción como su instrumento principal.

En tierra, Harmony proporcionaría datos para medir pequeños cambios en la forma de la superficie terrestre, como los que resultan de terremotos y actividad volcánica, y por lo tanto contribuirá al monitoreo de riesgos. También proporcionaría nueva información para estudiar la deformación 3D y la dinámica del flujo de los glaciares en las zonas marginales de las capas de hielo que cambian rápidamente para una mejor comprensión del impacto de la pérdida de masa de hielo en el aumento del nivel del mar.

Sobre el océano, Harmony proporcionaría mediciones simultáneas del viento, las corrientes y la temperatura de la superficie, así como las olas del océano, y el reciente experimento aéreo sobre las Islas Wadden se centró en cómo Harmony haría precisamente esto.

El investigador principal de Harmony, Paco López-Dekker, de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, explicó: “Una de las dificultades fundamentales para modelar el tiempo y el clima es que debemos tener en cuenta procesos que van desde escalas submétricas hasta escalas globales, con tiempos de vida que van desde segundos a meses, o incluso años.

Avión de la campaña WaddenSAR

“También se acoplan procesos a diferentes escalas. El tiempo y el clima mundiales y regionales no pueden entenderse sin tener en cuenta, por ejemplo, el intercambio de calor, cantidad de movimiento y gases en la interfaz aire-mar, que son principalmente el resultado de procesos a pequeña escala como la turbulencia de la capa límite atmosférica, la capa superior remolinos y frentes oceánicos y olas oceánicas.

“Dado que es imposible simular numéricamente la gama completa de escalas, confiamos en modelos simplificados para lo que sucede en las escalas pequeñas y no resueltas. El desarrollo y la mejora de estos modelos a pequeña escala depende en gran medida de las observaciones, que es donde entra en juego Harmony”.

Björn Rommen de la ESA agregó: “Harmony está diseñado para proporcionar datos sobre la tensión del viento en la superficie, las corrientes superficiales, las olas del océano y la temperatura de la superficie del mar a diferentes escalas mediante la observación simultánea de la superficie del océano desde diferentes direcciones con los sistemas de imágenes térmicas y de radar colocados en los satélites. .

“Esto se hace elegantemente al poner en órbita un satélite Harmony unos cientos de kilómetros por delante de un satélite Copernicus Sentinel-1 y el otro satélite Harmony detrás de Sentinel-1, en lo que llamamos una configuración multiestática.

Instrumento aerotransportado de la campaña WaddenSAR

“El experimento, WaddenSAR, sobre las Islas Wadden en los Países Bajos es importante ya que ayuda a confirmar nuestra comprensión teórica de lo que medirá el radar”.

Por lo tanto, la parte crítica, pero complicada, de la campaña implicó volar dos aviones en formación cuidadosa, separados por un kilómetro, para emular la geometría de la misión Harmony en la recopilación de datos sobre las corrientes de la superficie del mar y el estado del mar.

La científica de campaña de la ESA, Julia Kubanek, dijo: “Elegimos el mar de Wadden porque hay fuertes corrientes de marea y vientos variables. Aunque el viento podría no ser el mejor amigo de un piloto, necesitábamos un poco para que el mar estuviera un poco picado. Afortunadamente, el clima estuvo de nuestro lado y completamos todos los vuelos y reunimos los datos que necesitábamos.

“Cada avión llevaba un radar de apertura sintética de banda C. Para simular la disposición de transmisión y recepción entre Sentinel-1 y Harmony, uno de los instrumentos de la aeronave podía emitir y recibir señales de radar hacia y desde la superficie del mar, y uno era un instrumento de solo recepción.

“En general, tuvimos una campaña muy exitosa. Por ejemplo, volamos durante más de cinco horas en uno de los días con muy buen tiempo, cruzando algunos objetivos clave, como un ferry que lleva un sensor y también una estación que mide las corrientes marinas.

Equipo de campaña de WaddenSAR

“Ahora estamos analizando todos estos datos, pero ya confiamos en que los resultados serán útiles para la misión Harmony de la ESA”.

En nombre de la ESA, la campaña fue realizada por MetaSensing Radar Solutions, con el apoyo de Deltares, el Royal Netherlands Institute for Sea Research y Paracentrum Texel.



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