Teledetección Y cambio global

Por José Antonio Sobrino, Catedrático de Física de la Tierra, Universidad de Valencia, Director de la Unidad de Cambio Global.

 

José Antonio Sobrino

En el año 1988 la Organización Meteorológica Mundial (WMO) y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (UNEP) crearon el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático, conocido como IPCC. Compuesto por más de 2000 científicos de 100 países, tiene como objetivo evaluar el riesgo climático originado por las actividades humanas. En el año 2007 se presentó el último informe de evaluación del IPCC.

 

Tres son las principales conclusiones que podemos extraer del citado informe:

1)    El calentamiento del sistema climático es inequívoco, como evidencian ya los aumentos observados, próximos al grado, del promedio mundial de la temperatura del aire y del océano, el aumento del  promedio mundial del nivel del mar y el  deshielo generalizado de nieves y hielos.
2)    Es muy probable que el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4) y el óxido nitroso (N2O),  gases de efecto invernadero (GEI), generados por la actividad del hombre sean la causa principal del calentamiento observado en los últimos cincuenta años.
3)    De proseguir las emisiones de GEI a una tasa igual o superior a la actual, el calentamiento aumentaría entre 2 y 6 grados en el curso de siglo XXI.

 

De entre los impactos negativos que esto tendría en Europa, cabe citar: un mayor riesgo de crecidas repentinas en el interior, una mayor frecuencia de inundaciones costeras, un aumento de la erosión, una retracción de los glaciares en las áreas montañosas, una disminución de la cubierta de nieve y abundante pérdida de especies.  En el Sur de Europa, las proyecciones indican altas temperaturas, menor disponibilidad de agua, disminución de la productividad de los cultivos, además de riesgos para la salud por efecto de las olas de calor y el aumento de incendios incontrolados.

 

Algunos efectos ya se hacen notar a escala mundial, Lobell y colaboradores estiman  en un trabajo publicado en Science en Mayo del 2011, que cada aumento de UN grado en la temperatura provoca una reducción de rendimiento de los cultivos del 10%, de hecho se ha producido una dramática caída de la producción de maíz y trigo en países como Brasil y México.

 

Por otro lado la fenología es la ciencia que estudia los fenómenos biológicos que se presentan periódicamente acomodados a ritmos estacionales y que tienen relación con el clima y con el curso anual del tiempo atmosférico. el cambio climático influye sobre la fenología de las planas y animales. Por ello una modificación a gran escala del clima se debe traducir en un cambio en la fenología. Nuestro grupo ha publicado recientemente un trabajo (Sobrino et al., 2011) en la revista International Journal of Remote Sensing en el que se da cuenta de cómo el aumento de la temperatura se refleja en las fases fenológicas de la vegetación durante el periodo comprendido entre los años 1946 y 2006. En particular nos centramos en los cambios que sufre la vegetación en primavera. En promedio se obtiene, a nivel mundial, un avance de 2 días en 58 años en la aparición de brotes y floración. Ahora bien cuando el estudio se restringe a los años 1981-2006 el avance es de 5 días. Lo que muestra el impacto cada vez mayor del incremento de la temperatura en la fenología de la vegetación.

 

Figura 1.-Variación observada respecto de a) el promedio mundial de las temperaturas en superficie, b) el promedio mundial del nivel del mar a partir de datos mareométricos (azul) y satelitales (rojo), y c) la cubierta de nieve del Hemisferio Norte durante marzo-abril. Todas las diferencias han sido calculadas respecto a los promedios correspondientes durante el periodo 1961-1990. La línea negra continua proporciona valores promedios decenales, los círculos valores anuales y las zonas sombreadas indican intervalos de incertidumbre (Fuente Cuarto informe IPCC)

 

TELEDETECCION
El vocablo teledetección deriva del francés “télédétection”, traducción dada en 1967 al término anglosajón “remote sensing”. En su más amplio sentido se entiende por teledetección “la adquisición de información sobre un objeto a distancia, esto es, sin que exista contacto material entre el objeto o sistema observado y el observador”.

 

Desde el punto de vista físico, la teledetección parte del principio de la existencia de una perturbación (la energía electromagnética) que el sistema observado produce en el medio. Esta energía se transmite al sistema receptor que capta una señal que será registrada, almacenada y posteriormente interpretada. Desde el punto de vista práctico, la teledetección tiene por objeto el reconocimiento de las características de la superficie terrestre y de los fenómenos que en ella tienen lugar a partir de los datos registrados por el sensor.

 

El principal reto con que se enfrentan quienes trabajan en el campo de la teledetección consiste en la transformación de los datos registrados por el sensor en magnitudes físicas y, en consecuencia, en información útil al usuario. En el ámbito de la teledetección confluyen especialistas procedentes de diversos campos: los que estudian los principios de la radiación, su interacción con la superficie terrestre y el desarrollo de modelos de corrección de las distintas perturbaciones a la señal registrada (físicos), quienes se dedican al diseño instrumental de sensores y plataformas (ingenieros), los encargados del tratamiento numérico de los datos (matemáticos, estadísticos) o del desarrollo e implementación de software (informáticos) y los que interpretan la información (expertos en ciencias de la tierra, cartógrafos, geógrafos, geólogos, biólogos, meteorólogos, oceanógrafos, etc.). Cada día más, se trabaja en simplificar los tratamientos de datos de forma que los productos derivados de la teledetección puedan ser accesibles a un usuario no necesariamente experto en teledetección pero que necesita información actualizada sobre el territorio, esto es, se trabaja por acercar la información al responsable de la gestión medioambiental.

 

Desde los años 60, en que la NASA (National Aeronautics and Space Administration) pone en marcha los primeros programas de satélites meteorológicos con el lanzamiento del satélite TIROS 1 (Television and Infrared Observation Satellite), y la posterior puesta en órbita el 23 de julio de 1972 del primer satélite diseñado para el estudio de los recursos naturales: el ERTS-1 (Earth Resources Technology Satellite), posteriormente rebautizado como Landsat 1 hasta la actualidad, han sido numerosas las misiones lanzadas al espacio por agencias Americanas como NASA, NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), Europeas como la ESA (Agencia Espacial Europea), organismos nacionales y empresas privadas.

Todos estas misiones y las que se lanzarán en los próximos años son la  única forma viable de dar una representación sinóptica de la superficie terrestre, que nos permite extender el dominio de exploración desde el intervalo visible hasta las microondas y acceder a una nueva “vista” sobre la Tierra lo que sin duda contribuirá al desarrollo de la consciencia ecológica de la sociedad.

 

Figura 2.- Estas dos imágenes muestran el fuerte impacto del desarrollo agrícola en la provincia de Almería. Incremento de más de 20 mil hectáreas cubiertas por invernaderos entre el año 1974 y la imagen correspondiente al año 2000.

Figura 3.-Concentración de NO2 entre enero de 2003 y junio de 2004 obtenida a partir de datos del sensor SCIAMACHY a bordo del satellite ENVISAT de la ESA. La escala viene dada en 1015 moleculas/cm-2 (Universidad de Heidelberg).

Figura 4.-Imagen diferencia de la temperature de la superficie terrestre entre el día y la noche del 23 de Julio de 1995, obtenida a partir de datos del sensor AVHRR a bordo del satellite NOAA. La escala viene en grados. (Sobrino, 2000).

Figura 5.-Cambios en la vegetación Europea entre los años 1982/86 al 1995/1999 obtenidos a partir del análisis de series temporales de imágenes del satellite NOAA. En color rosa se representan las zonas áridas del Sur en proceso de desertización en verde oscuro algunas zonas en el centro Europa en la que mejoran las condiciones para la agricultura (Julien, Sobrino, Verhoef, publicado en 2006 en Remote Sensing of Environment).

Figura 6.-Tendencias en grados por año entre los años 2001 y 2010 obtenidas por Sobrino y Julien en el año 2011 a partir de datos suministrados por el sensor MODIS a bordo de la plataforma TERRA de NASA.

 

Otra de las aplicaciones de interés es el estudio del efecto de Isla de Calor Urbano Superficial (ICUS) que se define como el aumento de la temperatura de superficie en las zonas urbanas, en contraste con la temperatura de superficie de las zonas rurales circundantes. Pensemos que en el año 2009, el 50 de la población mundial vivía en ciudades. El crecimiento de las ciudades implica un cambio en el clima local. La Isla de Calor Urbana (ICU) es un ejemplo de este cambio local. En la figura siguiente (Figura 7) se observa claramente la importancia de este efecto durante las noches de verano en el caso concreto de la ciudad de Madrid. Con temperaturas más altas en la zona urbana (en color rojo).

 

Figura 7.-Mapas de Temperatura de la superficie terrestre obtenidas mediante el sensor AHS ubicado bordo de un avión sobrevolando la ciudad de Madrid a 2000 m de altura en dos lineas de vuelo que se cruzan en Cibeles el 28 de junio de 2008 al mediodia y durante la noche (Sobrino y colaboradores, 2011).

 

Son muchas otras las aplicaciones de la teledetección desde satellite y no es nuestro objtivo abrumar al lector en esta esperamos primera contribución de caracter divulgativo.  Otros ejemplos en los que la tedeletección desde satélite permite realizar un seguimiento de los fenómenos que se producen en la superficie de nuestro planeta, pueden consultarse en las páginas web del grupo Unidad de Cambio Global (http://www.uv.es/ucg), de la Agencia Espacial Europea (http://www.esa.int) y de la NASA (http://wwww.nasa.gov).

 

José Antonio Sobrino
Catedrático de Física de la Tierra de la Universidad de Valencia, Director de la Unidad de Cambio Global, Director de la Revista Española de Teledetección (http://www.aet.org.es/), Presidente de la serie de congresos Internacionales Recent Advances in Quantitative Remote Sensing (http://ipl.uv.es/raqrs), colider del subgrupo CEOS LPV-LST  del Comite de Observación de la Tierra (http://lst.jpl.nasa.gov/about). Ha publicado más de 150 trabajos en revistas internacionales, dirigido 14 tesis, presentado más de 200 comunicaciones en congresos, y dirigido numerosos proyectos de caracter nacional e internacional.

 

 

 

 

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