D1 Teledetección Satelital del Sistema Climático

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La teledetección satelital constituye uno de los pilares de la observación del sistema climático global. Los satélites registran la radiación electromagnética que la Tierra emite o refleja en diferentes bandas espectrales y, a partir de esas mediciones, permiten inferir variables como la temperatura, la composición atmosférica, la extensión del hielo, la humedad y la actividad de la vegetación. Estas propiedades no se observan directamente: se calculan a partir de la relación física existente entre cada variable y la radiación registrada por los sensores. La principal ventaja de este método es proporcionar observaciones repetidas y con cobertura prácticamente planetaria.

Una aplicación fundamental es la medición del balance energético de la Tierra. Instrumentos especializados observan tanto la radiación solar reflejada hacia el espacio como la radiación térmica de onda larga emitida por el planeta. La comparación entre la energía solar absorbida y la energía térmica emitida permite determinar el desequilibrio energético terrestre. Cuando el sistema climático absorbe más energía de la que devuelve al espacio existe un desequilibrio positivo, actualmente cercano a 0,87 W/m² según el valor considerado en estas observaciones. La energía adicional permanece en el sistema climático y constituye la base física de su calentamiento.

Los satélites también permiten estudiar la temperatura mediante la denominada temperatura de brillo. Los radiómetros miden la radiancia en determinadas bandas espectrales y esta se transforma en la temperatura que tendría un cuerpo negro que emitiera la misma radiancia observada. Los radiómetros de microondas utilizan distintos canales, cada uno con diferente sensibilidad a las capas de la atmósfera. Debido a que la absorción y emisión de microondas dependen de la frecuencia y de las propiedades atmosféricas, es posible obtener información diferenciada sobre la superficie, la troposfera y la estratosfera. De esta manera se construyen registros de la evolución térmica de distintas regiones verticales de la atmósfera.

Otra aplicación es la observación del hielo marino y continental. Los radiómetros pasivos de microondas aprovechan las diferencias entre la emisión del hielo y la del agua líquida para identificar superficies cubiertas de hielo y determinar su extensión. Esta técnica puede proporcionar observaciones frecuentes incluso bajo condiciones en que la luz visible resulta limitada. Sin embargo, conocer la presencia o extensión del hielo no basta para determinar su volumen. Para estudiar su espesor y los cambios de elevación se utilizan otros instrumentos, como altímetros láser, capaces de medir con precisión la altura de la superficie. La combinación de diferentes sensores permite así caracterizar tanto la distribución espacial como la evolución física de las masas de hielo.

La vegetación también puede observarse mediante sus propiedades espectrales. La clorofila absorbe intensamente la radiación en la región roja del espectro, mientras que la estructura interna de las hojas refleja fuertemente en el infrarrojo cercano. Esta diferencia permite construir índices de vegetación a partir de la reflectancia medida en ambas bandas. Una vegetación más densa y activa suele producir un contraste mayor entre el infrarrojo cercano y el rojo, por lo que estos índices permiten seguir cambios en la cobertura y actividad de la vegetación a grandes escalas espaciales y temporales.

La observación del balance energético, la temperatura atmosférica, las masas de hielo y la vegetación utiliza instrumentos y bandas espectrales diferentes, pero comparte un mismo principio: medir radiación electromagnética y convertirla, mediante relaciones físicas y algoritmos de procesamiento, en información sobre el estado del sistema climático. Esta capacidad de observar repetidamente enormes extensiones del planeta hace que la teledetección satelital complemente las mediciones realizadas en superficie y proporcione una visión global que sería imposible obtener únicamente mediante estaciones terrestres.

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