Reportatges

Oceanografia

Una culleradeta d’aigua des de l’espai

El primer satèl·lit per estudiar el cicle de l'aigua al planeta du firma espanyola

"S'està accelerant el cicle de l'aigua a la Terra? El canvi climàtic està augmentant el ritme d'evaporació i, per tant, l'aigua circula a més velocitat?", Es preguntava l’oceanògraf Jordi Font poques hores abans del llançament del nou satèl·lit de l'Agència Europea de l'Espai (ESA), l'SMOS (de 'Soil Moisture and Ocean Salinity'). Des de la matinada del 2 de novembre, aquest nou instrument orbita el planeta per prendre dades que permetin respondre aquestes qüestions.

Mónica Salomone | 5 de novembre de 2009

SMOS és la primera missió per mesurar la humitat del sòl i la salinitat de l'oceà, dues variables essencials per millorar els models de clima i sobre les quals, fins ara, es disposa de molt poca informació. També és el primer satèl·lit de l'ESA la càrrega científica del qual ha estat dissenyat i construït a Espanya.

El satèl·lit SMOS, sigles en anglès de Humitat del Sòl i Salinitat Oceànica, pertany a la família de satèl·lits d'observació de la Terra de l'ESA Earth Explorer, concebuts per abordar problemes concrets d'alt interès científic. El de les mesures d'humitat i salinitat n’és un, i des de fa dècades. Però abordar-lo no ha estat gens fàcil. La presa de dades in situ cobrint tot el globus és complexa, però la teledetecció des de l'espai també plantejava importants obstacles tècnics: "Es requeria una antena enorme que, a més, pogués moure's. Era un repte impossible, i és el que SMOS ha resolt ", explica l'enginyer cap del projecte, de l'ESA, Manuel Martín Neira.

L’SMOS, amb un cost de 300 milions d'euros repartits a parts iguals entre Espanya, França i l'ESA, no només obté un tipus de dades noves, sinó que a més inaugura una nova tècnica de mesura. El satèl·lit incorpora a bord un únic instrument, MIRAS, un radiòmetre ideat, dissenyat i construït per científics i enginyers d'universitats i empreses majoritàriament espanyoles, amb EADS Casa Espacio com a contractista principal. França és responsable de la plataforma del satèl·lit.

Aigua total constant

Un dels pitjors pronòstics associats a l'escalfament global és l'alteració de la circulació oceànica"L'aigua s'evapora dels mars, circula per l'atmosfera i es precipita en forma de pluja a la terra, i després torna al mar. És una visió simplista d'una cosa molt certa. La quantitat d'aigua al planeta es manté constant, però la proporció emmagatzemada en mars, terra, atmosfera i gels canvia segons models que encara no entenem". Guillermo Buenadicha, enginyer de l'ESA responsable de les operacions de l'instrument de l’SMOS, justifica d'aquesta manera la necessitat de comprendre al màxim tot el que fa referència a la humitat del sòl i la salinitat de l'oceà.

És necessari tant per millorar el pronòstic meteorològic (les dades seran enviades en poques hores a un centre de pronòstic a mig termini) com per preveure les conseqüències del canvi climàtic. També permetrà la millora de tècniques agrícoles i fins i tot la predicció de fenòmens violents com els esllavissaments de terra.

Un exemple clar de la importància de la salinitat en el clima global són els corrents oceànics. "La salinitat determina en part la densitat de l'aigua, que al seu torn regula la circulació oceànica", assenyala Jordi Font, oceanògraf de l'Institut de Ciències del Mar (ICM) del CSIC (Consell Superior d'Investigacions Científiques), a Barcelona, i coinvestigador principal de l’SMOS. I la circulació oceànica és un element clau en el sistema global del clima. De fet, un dels pitjors pronòstics associats a l'escalfament global és l'alteració d'aquesta circulació a causa, en part, del desglaç dels pols (Europa pagaria aquest canvi amb hiverns molt més freds). Però els models encara no tenen dades suficients per afinar les prediccions sobre aquest aspecte. S'espera que la missió SMOS contribueixi a omplir el buit.

ALGUNES DADES

-Cada any s'evaporen a l'oceà uns 334.000 Km3 d'aigua, que tornen com a pluja sobre la terra i el mar. -Prop d'un terç del sòl de la Terra és desert

-El temps mitjà de permanència d'una molècula d'aigua a l'atmosfera és de 12 dies; a l'oceà, de 4.000 anys; al sòl, de dues setmanes a un any; i a les capes subterrànies, de 2 setmanes a 10.000 anys .

-Prop del 90% del vapor d'aigua de l'atmosfera procedeix de l'evaporació de l'aigua del mar, i la resta de la transpiració de les plantes i de l'evaporació des del terra.

-Els valors d'humitat al sòl poden anar des d'un percentatge escàs a zones seques fins a un 40% quan aquesta és abundant. SMOS pot mesurar des de l'espai la humitat volumètrica del sòl amb una precisió del 4% i una resolució espacial de 50 km; equival a detectar una culleradeta d'aigua en un grapat de terra.

-La salinitat mitjana de l'oceà és de 35 grams de sal per litre d'aigua. SMOS podrà detectar 0,1 grams de sal en un litre d'aigua.

Cinta transportadora

El discórrer oceànic funciona com una gran 'cinta transportadora'. A les regions tropicals, la Terra rep més calor del Sol de la que perd cap a l'espai, mentre que als Pols passa a l'inrevés. Sense un sistema de transport global de la calor, els tròpics serien cada vegada més calents i els pols més freds. Però sí que existeix aquest transport: els oceans polars es congelen a l'hivern, formant gel d'aigua dolça; la resta de l’aigua que queda líquida es torna més salina i densa, de manera que cau al fons; l'aigua amb menys sal i més càlida, per contra, puja. Finalment, el corrent fred resultant es mou, a través del fons oceànic, cap al sud. "Aquest esquema, traslladat a tot el globus, culmina en una gran banda transportadora de corrents d'aigua, uns superficials calents i d’altres més freds que discorren per les profunditats", explica Font.

La humitat del sòl també és un paràmetre clau. L’SMOS generarà un mapa global de la humitat del sòl superficial cada tres dies, i així s’hi podrà estimar la quantitat d'aigua fins a una profunditat de dos metres. Aquesta és l'anomenada 'zona arrel', d'on les plantes extreuen aigua per després alliberar-la a l'atmosfera mitjançant la respiració. El volum d'aigua alliberada és també una dada important per als models globals del clima.

Una nova estrella

SMOS orbita la Terra a uns 760 quilòmetres d'altitud. Durant els dies posteriors al llançament es desplegarà el seu instrument, que té un diàmetre de vuit metres i una inusual forma de Y. El radiòmetre MIRAS mesura radiació de microones emesa per la superfície terrestre, a una freqüència d’1,4 gigahertzs (GHz). És la freqüència que mostra amb gran sensibilitat els canvis a la humitat del sòl i la salinitat de l'oceà. Tanmateix, la detecció des de l'espai fins ara s'havia vist limitada per la necessitat d'una antena enorme i mòbil. SMOS sorteja l'obstacle recorrent a una antiga tècnica astronòmica, la interferometria: en lloc d'una única antena molt gran, el satèl·lit té 69 petites antenes distribuïdes al llarg dels seus braços, que aconsegueixen treballar de forma coordinada.

"SMOS ha obert el camí a una tècnica d'observació completament nova, l’ús de la qual serà amb probabilitat estès més endavant a d’altres aplicacions", diu Martín Neira.

APORTACIÓ ESPANYOLA"SMOS és molt important per a Espanya i representa un salt qualitatiu cap endavant", ha dit el director general de l'ESA, Jean Jacques Dordain, durant l'acte previ al llançament de l’SMOS celebrat al Centre Europeu d'Astronomia Espacial (ESAC), a prop de Madrid. "La part principal de l’SMOS, el seu innovador instrument, és del tot espanyol. Espanya ha passat de ser sobretot un proveïdor de serveis a liderar el desenvolupament d'un instrument científic", prossegueix Dordain. Espanya s'ha convertit en el cinquè país que més contribueix al pressupost de l'ESA.

La participació industrial espanyola a l’SMOS és molt alta. En total hi han participat 11 empreses. A més, a Espanya també s’hi localitzen els centres de processament de dades de la missió. Les dades arribaran a dues estacions, a l'arxipèlag de les Svalbard (Noruega) i a l'ESAC. També des de l’ESAC es vigilarà l'instrument i es planificaran les operacions que s'han de realitzar.

A Barcelona, a l'ICM, hi ha el Centre Expert SMOS, que desenvolupa algorismes per a un processat més sofisticat de les dades. El centre reuneix investigadors del Departament d'oceanografia física de l'Institut de Ciències del Mar i del Grup d'Observació de la Terra de l'Institut de Ciències de l'Espai, així com el Grup de radiometria de microones de la Universitat Politècnica de Catalunya.

Pel que fa a la ciència, Espanya lidera la part relativa a la mesura de la salinitat oceànica, explica Jordi Font.

Tòpics de l'article