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Miden el nivel del agua en el planeta

Las tripulaciones se dirigen río abajo, hacia el mar para preparar el nuevo satélite de agua SWOT
Los cuerpos de agua dulce como este río trenzado en Nueva Zelanda se encuentran entre los que los investigadores midieron con sensores de nivel de agua y GPS durante los esfuerzos de validación del satélite internacional FODA, que se lanzó en diciembre.
Créditos: Alyssa LaFaro, UNC Research







NASA.- Se requiere mucho trabajo para garantizar que una nave espacial como el satélite Surface Water and Ocean Topography entregue datos precisos.

A mediados de junio, un equipo de investigadores de agua dulce pasó la noche navegando por el río Yukón de Alaska en un área que se extiende a ambos lados del Círculo Polar Ártico.
 Los hidrólogos estaban usando una unidad de GPS instalada en su bote para medir la pendiente del río al mismo tiempo que el satélite de topografía oceánica y agua superficial (FODA) pasaba por encima, recopilando sus propios datos sobre la vía fluvial.
 El encuentro de medianoche fue parte de un esfuerzo mayor de los científicos del océano y del agua dulce para validar las mediciones de la nave espacial recientemente lanzada, que comienza sus operaciones científicas el martes 25 de julio.

Una colaboración entre la NASA y la agencia espacial francesa, CNES (Centre National d'Études Spatiales), SWOT está midiendo la altura de casi toda el agua en la superficie de la Tierra y proporcionará una de las vistas más detalladas y completas hasta ahora del océano y el agua dulce del planeta.
 La misión abordará algunas de las preguntas más apremiantes sobre el cambio climático de nuestro tiempo, ofreciendo información sobre áreas que incluyen cómo un mundo en calentamiento está acelerando el ciclo del agua de la Tierra, lo que lleva a patrones de precipitación más volátiles.
 SWOT también ayudará a los investigadores a comprender mejor cómo el cambio climático afecta el almacenamiento de agua en lagos, ríos y embalses, y cómo las comunidades pueden administrar mejor los recursos hídricos y prepararse para inundaciones y otros desastres.
Un barco que transporta algunos de los amarres oceánicos para los esfuerzos de calibración y validación de DAFO se hace a la mar desde el área de Seattle en febrero.
Créditos: NOAA PMEL








Pero primero, la misión necesitaba garantizar la precisión de sus datos. “Si quiero controlar mi peso, no me gustaría comprar una báscula que tenga una incertidumbre de 20 libras, eso no sería útil”, dijo Jinbo Wang, líder de la campaña de campo de oceanografía FODA en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California.

Poco después del lanzamiento de la nave espacial en diciembre de 2022 , los equipos de ciencia e ingeniería comenzaron lo que se conoce como calibración y validación. La calibración implicó garantizar que el software y el hardware de FODA, incluido su principal instrumento científico, el interferómetro de radar de banda Ka ( KaRIn ) y su antena , funcionen según lo diseñado.

“Hay cosas que podemos modelar en la computadora sobre cómo se comportará la nave espacial en el espacio antes de que la lancemos”, dijo Curtis Chen del JPL, líder de calibración y validación de EE. UU. para FODA. “Pero hay cosas que no podemos predecir sobre el comportamiento de FODA hasta que esté en el espacio, por lo que ajustamos las cosas según sea necesario una vez que el satélite está en órbita”.

“Debido a la novedad de las mediciones de FODA, mantuvimos el satélite en una órbita dedicada de calibración y validación durante seis meses antes de moverlo a su órbita científica operativa”, dijo Nadya Vinogradova Shiffer, científica del programa FODA y gerente en la sede de la NASA en Washington. “Esta oportunidad movilizó a la comunidad mundial de científicos del agua para salir al mar, la tierra y el aire en campañas desde Australia hasta Alaska, ayudando a la NASA y al CNES a validar las nuevas mediciones de FODA”.
Los investigadores instalan sensores en un río de Nueva Zelanda en abril como parte de las actividades de calibración y validación del satélite internacional FODA.
Créditos: Alyssa LaFaro, UNC Research







Por tierra

Durante la fase de validación de FODA, decenas de equipos de investigación se dirigieron al campo para medir los niveles de agua y la pendiente de los ríos. Para el océano, los equipos observaron la altura de la superficie del mar.

“Hemos estado instalando instrumentos llamados registradores de nivel de agua que miden cómo los niveles de agua suben y bajan”, dijo Tamlin Pavelsky, líder científico de agua dulce de la NASA para FODA en la Universidad de Carolina del Norte, Chapel Hill. Pavelsky dirigió equipos que fueron al río Waimakariri de Nueva Zelanda y al río Yukón en Alaska.

Además, los equipos tomaron muestras de cuerpos de agua dulce en Connecticut, Canadá y Francia, entre otros lugares. Querían estudiar los tipos de lagos y ríos que esperan que mida SWOT, y tomar muestras de cuerpos de agua dulce en áreas que se cruzan con la órbita del satélite para comparar las mediciones desde el suelo y desde el espacio.

El satélite FODA se encuentra en una sala limpia en las instalaciones de Thales Alenia Space cerca de Cannes, Francia, con uno de sus dos paneles solares desplegados durante las pruebas en enero de 2022.
Créditos: CNES/Thales Alenia Space





Los datos de calibración y validación de ríos y lagos de FODA se veían bien. “Esperábamos poder medir ríos de más de 100 metros de ancho, pero hay casos en los que podemos ver cosas tan estrechas como 50 metros y, a veces, tan estrechas como 20 metros”, dijo Pavelsky.

Por mar

Las mediciones FODA del nivel del mar también fueron prometedoras en comparación con los datos de muestreo del océano. “Mi temor antes del lanzamiento era que íbamos a tener muchas sorpresas en los datos porque el análisis DAFO no se parece a nada que hayamos hecho antes”, dijo Chen. Pero ese no ha sido el caso.

Los investigadores utilizaron dos enfoques para medir los niveles del mar: sensores desplegados en el aire y en barcos. Usando un instrumento lidar montado en un avión, el equipo recopiló información sobre el nivel del mar de una manera similar a cómo toma medidas SWOT. Esto proporcionó la comparación más directa entre los datos del campo y los del satélite.

El equipo también recopiló datos de temperatura y salinidad que pueden revelar las características del océano, como las olas y las corrientes internas, que impulsan los cambios en el nivel del mar.
 Desplegaron sensores de temperatura y salinidad en 11 amarres aproximadamente a 300 kilómetros (200 millas) de la costa central de California. Y utilizaron 11 robots submarinos autónomos, algunos de los cuales también estaban recopilando datos para un proyecto separado de la NASA llamado Experimento de dinámica oceánica de sub-mesoescala .

Estos esfuerzos son clave porque a medida que mejoran los métodos de análisis y los investigadores encuentran nuevas preguntas para responder utilizando datos FODA, las mediciones ayudarán a medir su precisión. “Son nuestros datos de referencia”, dijo Pavelsky. “Será importante en los próximos años”.

Más sobre la misión FODA

SWOT fue desarrollado conjuntamente por la NASA y el CNES, con contribuciones de la Agencia Espacial Canadiense (CSA) y la Agencia Espacial del Reino Unido. JPL, que Caltech administra para la NASA en Pasadena, California, lidera el componente estadounidense del proyecto.   Para la carga útil del sistema de vuelo, la NASA proporcionó el instrumento KaRIn, un receptor científico GPS, un retrorreflector láser, un radiómetro de microondas de dos haces y operaciones de instrumentos de la NASA.
 CNES proporcionó el sistema Doppler Orbitography and Radioposition Integrated by Satellite (DORIS), el altímetro Poseidón de doble frecuencia (desarrollado por Thales Alenia Space), el subsistema de radiofrecuencia KaRIn (junto con Thales Alenia Space y con el apoyo de la Agencia Espacial del Reino Unido), la plataforma satelital y las operaciones terrestres.
 CSA proporcionó el ensamblaje del transmisor de alta potencia KaRIn.

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