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Nuevo radar de la NASA obtiene una prueba...


2010 Foto de una costa en Bay Jimmy, Plaquemines Parish, Louisiana, impactada por el derrame de petróleo del horizonte de BP aguas profundas. El petróleo debilita y mata la vegetación, lo que conduce a la pérdida de raíces que ayudan a mantener la tierra unida. Crédito de la imagen: Bruce a. Davis, Departamento de seguridad nacional

Tecnología para beneficiar los estudios meteorológicos y climáticos, usos marítimos

Las corrientes oceánicas y los vientos forman un bucle de retroalimentación interminable: los vientos vuelan sobre la superficie del océano, creando corrientes allí. Al mismo tiempo, el agua caliente o fría en estas corrientes influye en la velocidad del viento.

Este delicado baile es crucial para entender el clima cambiante de la Tierra. La recopilación de datos sobre esta interacción también puede ayudar a la gente a rastrear derrames de petróleo, planificar rutas de embarque y entender la productividad del océano en relación con la pesca.

Ya existen instrumentos que miden las corrientes oceánicas, y otras que miden el viento, como la Quick Scat y la Rapid Scat de la NASA. Pero un nuevo instrumento de radar aerotransportado desarrollado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, es capaz de medir ambos.

Llamado Doppler Scat, el instrumento es un radar giratorio que "hace ping" a la superficie del océano, permitiéndole tomar medidas de varias direcciones a la vez. Es un paso adelante de la tecnología anterior, que podría medir simultáneamente la corriente de una o dos direcciones a lo más, y no podría medir las características de la superficie del mar tan completamente como este nuevo instrumento.
El radar DopplerScatt en el JPL, antes de ser atado al fondo de un avión King Air B200. Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech

Estas mediciones harían de Doppler Scatt una valiosa adición a futuras misiones satelitales, dijo Ernesto Rodríguez, líder científico del instrumento en JPL.

"Doppler Scatt nos da una observación simultánea sin precedentes de viento y corrientes", dijo Rodríguez. "debido a que combina las observaciones de la superficie sobre una amplia franja, ahora podemos tomar una instantánea de alta resolución del océano y la atmósfera interactuando no disponible de los instrumentos anteriores."

Doppler Scatt fue desarrollado en JPL con fondos de la oficina de tecnología de la tierra de la NASA. Al igual que con la pistola de velocidad de un patrullero de carretera, calcula el efecto Doppler de una señal de radar que rebota en un objeto. A medida que ese objeto se acerca o se aleja, detecta estos cambios y calcula su velocidad y trayectoria. Estas mediciones se combinan con datos de un difusómetro, que detecta el reflejo de la señal de radar de la superficie del océano. Cuanto más "dispersión" observa el radar, más ásperas son las olas. De la aspereza y de la orientación de las ondas, la velocidad y la dirección del viento pueden ser calculadas.

A pesar de que había sido probado en dos sitios de campo en 2016, Doppler Scatt encontró su terreno ideal para probar el pasado mes de abril, cuando el equipo de Doppler Scatt se unió a varias agencias de investigación científica de la costa del Golfo de Estados Unidos.

La iniciativa, denominada los procesos de Submesoscale y análisis Lagrange en la campaña Shelf (Splash), se centró en el rastreo de derrames de petróleo y fugas. Fue dirigido por el Consorcio para la investigación avanzada sobre el transporte de hidrocarburos en el medio ambiente (CARTHE), un equipo de investigación que se centra en cómo estas fugas afectan el medio ambiente.
El equipo que trabajó en Doppler Scatt en JPL. Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech

Splash fue diseñado para ver cómo el petróleo se desplaza en el Golfo de México, aterrizando en las playas o afectando la calidad del agua en la desembocadura del río Mississippi. La investigación del equipo de auto confió en "Drifters"--los flotadores en forma de rosquilla con el GPS-Units unieron.
El laboratorio de investigación naval de los Estados Unidos, miembro del equipo de CARTHE , proporcionó un modelado de alta resolución para predecir las corrientes y donde irían los vagabundos.

Ingrese al equipo de DopplerScatt de JPL. Rodríguez y el investigador principal Dragana Perkovic-Martin vieron una oportunidad para probar el valor de la tecnología de JPL. Juntos, los "drifters" y el modelado podría proporcionar una validación independiente de las mediciones de DopplerScatt, mientras que ofrece su propio conjunto de datos único.

Los "drifters"  están limitados en que sólo recolectan datos oceánicos, y lo hacen en regiones escasas a lo largo de los días. DopplerScatt, fijado a la parte inferior de un avión del B200 , reunió datos del océano y del viento sobre áreas extensas en apenas un paso elevado. Pintó una imagen a gran escala mientras también validaba los modelos de computadora de la armada.

"Fue básicamente la primera validación a gran escala que hemos hecho", dijo Perkovic-Martin. "el equipo de CARTHE  usó nuestros datos para decidir dónde colocar sus "drifters"  . "En el futuro, usaremos sus datos y usarán los nuestros para mejorar el modelado".

"Pudimos estudiar el viento y la corriente en todas las direcciones más de 16 millas (25 kilómetros)", dijo Rodríguez. "Si escalas esto al espacio, en vez de cubrir la Tierra una vez cada semana, podemos cubrirla una vez al día".

Ese tipo de precisión ofrece más que un seguimiento en tiempo real de los desastres ambientales, como los derrames de petróleo. Podría dar lugar a mejores pronósticos de dónde va a derivar ese petróleo y qué regiones costeras están en mayor riesgo. Más fundamentalmente, podría aumentar nuestra comprensión de los mecanismos importantes que rigen el clima y el clima de la Tierra.

También podría beneficiarse de las rutas marítimas, que dependen en gran medida de las mediciones actuales de las boyas.

"La capacidad de mapear las corrientes de una región costera en alta resolución sería crítica para áreas como Alaska, donde las corrientes de una costa irregular son fuertes y cambian rápidamente", dijo Rodríguez.

Ahora que el instrumento ha sido validado, Perkovic-Martin dijo, DopplerScatt está disponible para su uso en futuras misiones de la NASA en el aire.

QuickScat lanzado en 1999. A pesar de un fallo parcial del instrumento en 2009, sigue proporcionando datos de calibración a los socios internacionales de la misión satelital difusómetro. RapidScat terminó dos años de exitoso monitoreo del viento oceánico a bordo de la estación espacial internacional en 2016.

Andrew Good
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
818-393-2433
andrew.c.good@jpl.nasa.gov

Traducción: El Quelonio Volador

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