Las imágenes satelitales y sus aplicaciones en la vida cotidiana

El ritmo de innovación tecnológica ha permitido tener un mayor conocimiento respecto al entorno que nos rodea, razón por la cual muchos gobiernos han destinado grandes sumas de dinero a la investigación espacial, en busca de nuevas técnicas e infraestructuras que permitan seguir avanzando en este conocimiento.

Las imágenes satelitales también conocidas como imágenes de observación de la Tierra, fotografías desde el espacio o simplemente fotografías de satélite son el producto obtenido por un sensor instalado a bordo de un satélite artificial, mediante la captación de la radiación electromagnética emitida o reflejada por un cuerpo, que posteriormente se transmite a estaciones terrenas para su visualización, procesamiento y análisis.

Tipos de imágenes

Los tipos de imágenes de observación de la Tierra dependen de la clase de sensor y de la finalidad de captación con la cual fue construido el satélite. Desde las primeras cámaras fotográficas montadas en satélites en la década de los 60, hasta los más sofisticados y sensibles sensores hiperespectrales que existen actualmente, hay una amplia gama de tipos de imágenes satelitales que se utilizan en la actualidad en diversas áreas, dependiendo de su resolución espacial y de la información espectral que posean.

Por otro lado, la disponibilidad de imágenes satelitales gratuitas con diferentes resoluciones: espacial, espectral, radiométrica y temporal, permite el uso de este recurso en distintos ámbitos, escalas y con distintas finalidades, siendo más accesibles.

 Para qué sirven y sus aplicaciones

 Las aplicaciones de las imágenes satelitales abarcan desde:

• El monitoreo del cambio climático y de incendios e inundaciones.
• El seguimiento de sequías y la determinación de uso del suelo.
• La cartografía del flujo mundial del petróleo y la vigilancia de derrames del producto.
• La detección de floraciones de algas en el océano.
• El seguimiento de huracanes y tifones, y de la temperatura de la superficie.
• Las evaluaciones multiespectrales de vegetación.

Existen infinidad de aplicaciones probadas y potenciales de las imágenes satelitales, así como también numerosos proyectos de nuevos sensores para ser aplicados, no solamente para el monitoreo de nuestro planeta, sino también para el mapeo y el análisis de otros astros del sistema solar.

1. Oceanografía

Hace unas décadas, estudiar el clima y conocer la temperatura, la salinidad, la superficie y el espesor del hielo, la distribución de los vientos y monitorizar las mareas rojas era algo impensable.

Han pasado más de 35 años desde las primeras observaciones del océano desde satélite y cada vez son más las variables que podemos medir desde el espacio. Además, algunas de estas tienen hoy una serie histórica de datos lo suficientemente larga como para estudiar cambios en el clima, con una escala espacial y una resolución inalcanzable con otra técnica.

Las contribuciones de la teledetección a la oceanografía han sido muy importantes en los últimos años. Gracias a los satélites se ha podido estimar:

• El calentamiento superficial del agua promediado de todo el planeta: 0.17 grados centígrados por década.
• El aumento del nivel del mar en 3.2 milímetros al año.
• Una pérdida de hielo en el Ártico del 11.5 % cada década.
• Que la composición del fitoplancton está cambiando.

2. Meteorología

Las imágenes de satélite son una de las herramientas más poderosas e importantes que utiliza el meteorólogo; son, esencialmente, sus ojos en el cielo. Estas imágenes son un insumo para los pronosticadores del comportamiento de la atmósfera, ya que brindan una representación clara, concisa y precisa de cómo se están desarrollando los eventos. Pronosticar el clima y realizar investigaciones sería extremadamente difícil sin satélites, teniendo en cuenta que las estaciones en tierra están separadas por cientos de millas, por lo cual se pueden perder características importantes; las imágenes de satélite ayudan a mostrar lo que no se puede ni medir ni ver.

Hay dos tipos de satélites que orbitan la Tierra: polares y geoestacionarios.

• Los satélites ambientales operacionales geoestacionarios (GOES) permanecen sobre una ubicación fija en la superficie de la Tierra y, debido a que los satélites giran con la Tierra, siempre ven la misma parte del globo.
• Los satélites en órbita polar, por el contrario, observan un nuevo camino en cada órbita, por lo cual no son tan útiles para los meteorólogos operativos porque no ven continuamente la misma área.

En este sentido, hay muchos tipos diferentes de imágenes de satélite. Las más útiles para los meteorólogos son: las imágenes visibles, las infrarrojas y las de vapor de agua.

• Imágenes satelitales visibles

Las imágenes de satélite visibles equivalen a tomar una fotografía con una cámara normal, requiriendo luz para poder fotografiar. Por esta razón, estas imágenes solo son útiles cuando el sol está brillando sobre la zona a fotografiar. Este tipo de imagen muestra las tormentas eléctricas masivas. Esto se puede hacer viendo diferentes estructuras dentro de las masas de nubes, lo cual permite detectar que:

• Las áreas oscuras en este tipo de imágenes representan un clima despejado, donde el satélite puede ver la superficie de la Tierra, mientras que los tonos más claros indican la cobertura de nubes.
• La orientación circular de las nubes es la ubicación del aire que envuelve el sistema de baja presión. Estas nubes no son tan brillantes como las de tormenta, por lo cual se puede esperar que el clima debajo de ellas sea algo diferente.
• La presencia de nubes no siempre implica precipitación.
• En cuanto a la imagen de satélite visible, no podemos decir si las nubes ligeramente más claras están produciendo lluvia, ya que todos los tipos de nubes se tratan por igual.

• Imágenes satelitales infrarrojas

Este tipo de imágenes es útil porque se puede tomar en la oscuridad; son extremadamente valiosas, especialmente en lugares donde no hay mucha luz solar, como en los meses de invierno de Alaska.

El infrarrojo mide el calor. Las áreas oscuras en las imágenes representan temperaturas más cálidas, mientras que las áreas claras significan temperaturas más frías.

• Imágenes satelitales de vapor de agua

Como su nombre lo indica, las imágenes de vapor de agua muestran regiones de vapor de agua ubicadas en la troposfera superior. Generalmente, las áreas oscuras representan aire seco, mientras que las más blancas muestran aire húmedo. Las regiones oscuras se pueden asociar con el aire que se empuja hacia la superficie de la Tierra, al cual se le ha condensado toda su agua y puede comportarse luego de manera diferente al aire húmedo. El aire seco generalmente representa buen tiempo y, el aire más blanco y húmedo, muestra regiones donde esta humedad puede convertirse posiblemente en nubes o en precipitaciones.

3. Agricultura

La agricultura de precisión emplea imágenes satelitales para gestionar explotaciones agrarias con enorme precisión, ya que generan una enorme cantidad de información sobre las condiciones de crecimiento y de salud vegetal, que sirven para mejorar la eficacia de las explotaciones agrícolas.

Con estas imágenes se puede obtener información sobre:

• La vegetación y el agua del suelo.
• Las condiciones de los cultivos, las propiedades del suelo y las actividades de labranza.
• Predecir las cosechas.
• Controlar los cambios estacionales.
• Respaldar la puesta en marcha de políticas de desarrollo sostenible.

Las imágenes producidas por los satélites les permiten a los agricultores predecir variables agrícolas fundamentales, las cuales se emplean para racionalizar la utilización de fertilizantes y detectar anomalías en los cultivos provocadas por el suelo, el agua, las plagas, las enfermedades y otros factores. Así mismo, las imágenes también se pueden utilizar para predecir tendencias en los cultivos, y anticipar buenas prácticas agrícolas y otros aspectos económicos, de modo tal que aumente la rentabilidad de la inversión.

4. Sector petrolero

• Flujo mundial del petróleo

Las empresas respaldadas por la Agencia Espacial Europea (ESA) utilizan datos satelitales para cartografiar en tiempo casi real el flujo mundial del petróleo. El análisis les permite a productores, operadores y gobiernos dar apoyo en la toma de decisiones.

El crudo se bombea desde yacimientos subterráneos a tanques de almacenamiento que pueden verse desde el espacio. Estos depósitos cilíndricos cuentan con tapas que flotan sobre el petróleo para minimizar las pérdidas por evaporación y reducir el riesgo de que escapen gases tóxicos e inflamables. Los satélites de observación de la Tierra circunvalan el planeta con cámaras ópticas que pueden captar estos tanques y medir su diámetro.

También llevan radares de apertura sintética (SAR) que pueden detectar la fluctuación en la altura de las tapas, lo cual permite calcular el volumen de crudo que entra o sale de la instalación.

Adicionalmente, teniendo en cuenta que alrededor del 65 % del crudo del mundo viaja por mar, los satélites pueden detectar las señales de los sistemas de identificación automática que tienen los buques petroleros y, así, hacerles seguimiento cuando cargan y transportan el hidrocarburo.

• Vigilancia de derrames de petróleo

La vigilancia de derrames de petróleo constituye un componente crítico en el cuidado de los recursos marinos, por lo cual reducir el riesgo de estos derrames o anticiparse a su detección resulta esencial para proteger la biodiversidad y reducir pérdidas económicas, tanto en costas como en el océano.

Las tecnologías con base en la percepción remota han tenido avances importantes en temáticas como esta, debido a su potencialidad para cubrir en forma periódica grandes extensiones de la superficie terrestre. Sin bien existen sensores in situ de detección de contaminantes, como las boyas fijas flotantes, solo las imágenes satelitales pueden proporcionar una visión global de la zona afectada, siendo una herramienta muy útil para dar una respuesta integrada al manejo de una eventual emergencia.

Existen numerosos satélites, tanto ópticos como de radar, que son utilizados para la detección y el monitoreo de derrames de petróleo. Las imágenes SAR tienen aspectos importantes que las diferencian de las imágenes ópticas. El hecho de que trabajen en la región de las microondas del espectro electromagnético hace que la cobertura de nubes no sea un problema para la visualización de la superficie terrestre. Además, al ser un sensor activo, es decir que genera y emite su propia energía, trabaja en forma independiente de la luz solar, por lo cual puede tomar imágenes tanto de día como de noche.