Los satélites meteorológicos

Gracias a la actividad de estos satélites artificiales, es posible visualizar el conjunto Tierra-Atmósfera y obtener una buena cantidad de información a través de técnicas y procesos basados en el análisis cuantitativo y cualitativo de las imágenes que proporcionan.

Las imágenes de los satélites meteorológicos se utilizan principalmente para la visualización de nubes, clasificación, observación del vapor de agua existente en la alta y media atmósfera, temperaturas de la superficie de la Tierra y temperatura superficial del mar, etc. Pero ven algo más. En sus imágenes aparecen las luces de las grandes ciudades, los fuegos, los efectos de la contaminación ambiental, las tormentas de arena y polvo, las corrientes oceánicas y tantísimos fenómenos más.

Clasificación de los satélites

Actualmente existen dos grandes grupos de satélites meteorológicos:

El primer grupo de satélites lo componen los de órbita polar o heliosincrónica (que significa que están sincronizados con el Sol) y que, como su nombre lo indica, orbitan la Tierra de polo a polo. Lo constituyen principalmente la serie TIROS, de la agencia estadounidense NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) y los METEOR, de la Agencia Espacial Rusa.

El segundo grupo se compone de los satélites geoestacionarios o geosincrónicos (que significa que están sincronizados con el movimiento de rotación de la Tierra), que orbitan a mayor altura y se encuentran sobre o muy cercanos a la línea del ecuador.

Los más utilizados

Los satélites TIROS, cuyos nombres figuran como NOAA seguido de un número (NOAA-14, NOAA-15, etc.) y los METEOR (METEOR-2, METEOR 3-5, etc.) son los más utilizados. Actualmente se encuentran en operatividad el NOAA-14, NOAA-15 y el METEOR 3-5. Todos estos satélites obtienen la energía necesaria para su funcionamiento, mediante paneles solares que le suministran una potencia de 200 vatios.

Características más importantes

  • Órbita polar o heliosincrónica, es decir que orbitan de polo a polo, con frecuencia establecida o sincronizada.
    Orbitan a una altura entre 800 y 900 kilómetros.
  • Orbitan quietos (sin rotar sobre un eje) y poseen un radiómetro (sensor) llamado AVHRR que barre línea por línea la superficie de la Tierra a medida que el satélite avanza.
  • Pasan dos veces al día por el mismo punto.
  • Al ser de órbita baja permiten altas resoluciones.
  • Operan en dos modos, uno de baja resolución APT (Automatic Picture Transmition) y otro de alta HRPT (High Resolution Picture Transmition).
  • Transmiten sus datos en dos frecuencias diferentes, una para cada modo.
  • Los TIROS trabajan en cinco bandas, dos en visible y tres en IR (infrarrojo).
  • Tienen un tiempo de operatividad de aproximadamente dos años
Los satélites chinos

Son satélites de órbita polar y se los conoce como FY-1. Se encuentran a una altitud de 870 km y son operados por el Centro Meteorológico Nacional. A los FY-1 les lleva 100 minutos recorrer una órbita del planeta, y son 14 las que completa diariamente. Está equipado con un radiómetro MVISR (Multichannel Visible and IR Scan Radiometer), instrumento que explora una banda de hasta 3.000 km de ancho.

El objetivo de los TIROS-NOAA es el de medir la temperatura de la superficie terrestre, la temperatura en la superficie de los mares, identificando la nieve y el hielo, el estudio de la distribución de las nubes, y las características de las partículas atómicas emitidas por el Sol, midiendo la densidad del flujo de protones, electrones y otras partículas procedentes del planeta.

Para cumplir con sus tareas están equipados con un radiómetro (Advanced Very High Resolution Radiometer) de muy alta resolución (1.1 km en la vertical del satélite). La banda de exploración de este instrumento es de 3.000 km de ancho.

Los satélites METEOR son satélites rusos de órbita polar, operados por la Agencia Espacial Rusa – SRC. La altitud de estos satélites es de cerca de 1.200 km y su objetivo es el de tomar medidas de la temperatura del agua y de varios niveles de la atmósfera. Proporcionan, además, hasta dos veces al día, información sobre la distribución de las nubes y la nieve, utilizando imágenes en la banda visible y la de infrarrojo; información global acerca de la distribución de la temperatura, la altura de las nubes y la temperatura del agua de mar. Tres veces diarias envían imágenes de TV a las estaciones locales, valiéndose de un sistema análogo al de los satélites estadounidenses.

Los datos proporcionados por los satélites son recibidos y procesados en estaciones convenientemente equipadas para la tarea.

Sistemas de transmisión de datos

Por lo general, los satélites meteorológicos están equipados con sistemas similares que se adaptan a las distintas clases. En el caso de los polares y los geoestacionarios, los datos se obtienen a través de un barrido que se extiende hasta completar una imagen. Según el tipo de imagen que procese, que puede ser de mayor o menor resolución, será la forma en que se traten los datos que proporciona, pero el procesamiento fino y la calibración se hacen en las estaciones terrestres. En cuanto a los geoestacionarios, barren línea a línea, quedando éstas grabadas en cinta hasta completar la imagen que luego envían a la Tierra. Es un proceso que lleva tiempo, por tanto solo es posible obtener imágenes cada media hora. Los polares, al no grabar sus imágenes, emiten cada línea a medida que realizan el barrido por la superficie de la Tierra, por tanto sus imágenes se pueden obtener casi en tiempo real.

Vista de un satélite orbitando.

Tecnología para transmisión de datos

Los NOAA están equipados con un sensor llamado AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer). Se trata de un radiómetro avanzado de muy alta resolución. Lleva un APT (Automatic Picture Transmition) que trabaja en una banda de 137 Mhz. y emite en dos canales, VIS e IR, con resolución de 5 km y 255 tonos de gris. El modo HRPT (High Resolution Picture Transmition) trabaja en la banda de 1600 Mhz. en cinco bandas espectrales, dos para el modo visible y tres para el infrarrojo, con resoluciones entre 1 y 5 km.

Los satélites geoestacionarios están equipados con WEFAX Y HRI. El WEFAX (Weather Facsimile) es el modo de baja resolución con un máximo de 25 km. El HRI (High Resolution Image) es el modo de resolución 1,1 km para el GOES y de 5 km para el METEOSAT. Ambos modos operan en la banda de 1600 Mhz.

Recepción de datos

Se necesitan una antena omnidireccional, un preamplificador Gaas-Fet, una parabólica de no menos de metro y medio, un receptor de 1,6 Ghz. para geoestacionarios, un convertidor Down (1,6 Ghz.-137 Mhz.), un receptor de banda ancha de 137 Mhz., un demodulador-digitalizador, un ordenador y un programa adecuado. Para el caso de los polares, es necesaria la antena omnidireccional de alta ganancia, un receptor de la banda de 137 Mhz. Los geoestacionarios requieren de la antena parabólica porque trabajan en frecuencias de Ghz.

Tecnología para una estación de recepción de datos

  • Antena parabólica de 1,5 metros y todos sus componentes (geoestacionarios).
  • Antena omnidireccional cuadrifilar de 20 dB. (polares).
  • Amplificador de antena (Gaas-Fet) de 18-20 dB.
  • Cable coaxil de 75 Ohms.
  • Convertidor de la banda de 1,6 Ghz. a la banda de 137 Mhz.
  • Conmutador (opcional).
  • Receptor de banda ancha, muy bajo ruido, para 137 Mhz.
  • Demodulador-digitalizador para PC.
  • Programa de obtención de imágenes para PC.
Las imágenes de menor resolución permiten hacer un análisis de las nubes.

Interpretación de las imágenes

La interpretación de las imágenes que proporcionan los satélites meteorológicos y, de forma especial, la relación que puede inferirse entre lo que se observa en las imágenes (en sus diferentes canales) y los procesos dinámicos y termodinámicos que tienen lugar en la atmósfera terrestre, se ha convertido, desde el lanzamiento de los primeros satélites meteorológicos, en una herramienta fundamental de todos los centros dedicados a la predicción meteorológica. Conforme se ha ido avanzando en el análisis e interpretación de los datos de los satélites, su uso se ha ido extendiendo rápidamente, sobre todo en lo que respecta a las tareas de vigilancia, diagnosis, ‘nowcasting’ y predicción a muy corto plazo. Esto se debe, básicamente, a que las imágenes de satélite proporcionan una ayuda inestimable en la identificación del estado de desarrollo de los distintos fenómenos meteorológicos.

Utilidad

Al ser las imágenes de los canales APT y WEFAX de menor resolución y de datos que carecen de precisas calibraciones, sólo son útiles a los fines observacionales y para la meteorología sinóptica. Análisis de nubes, formas, frentes, estimaciones globales, etc., son los productos posibles. Las imágenes cuantitativas, en cambio, contienen gran cantidad de información, debido a que son de alta resolución y los componentes de la imagen están sumamente procesados, por estos motivos pueden utilizarse para la observación, análisis y estudio más exacto de la atmósfera y el suelo.

Historia

En el año 1959 el satélite Explorer 8 fue el primero que llevó un instrumento para la observación de la atmósfera desde el espacio a través de un radiómetro de radiación global (ERBE). Los primeros satélites específicamente meteorológicos fueron los TIROS (Televisión Infra-Red Observation Sallite), en los comienzos de los años 60, que permitieron a los científicos una visión global de los sistemas nubosos. Desde entonces hasta hoy, se han convertido en una de las herramientas más prácticas que ha producido la tecnología espacial para la predicción del tiempo.

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