Principio de la altimetría espacial

Cualquier intersección de una masa de agua continental con la trayectoria terrestre de un satélite equipado con un altímetro constituye una potencial estación limnimétrica virtual, capaz de monitorizar a lo largo del tiempo la evolución de la altura de la masa de agua relativa a un elipsoide.

El principio de la medición se resume en la figura 1: el altímetro envía un pulso hacia el nadir y mide el tiempo que tarda en reflejarse en la superficie de la Tierra y regresar al altímetro. Conociendo la velocidad de propagación de las ondas en los medios atravesados, este tiempo de desplazamiento permite calcular la distancia (R) entre el altímetro y la superficie reflectante. Puesto que se conoce la órbita del satélite (y por lo tanto su altura H con respecto a un elipsoide), se puede calcular la altura de la superficie reflectante (h) con respecto al elipsoide (h=H-R). En la práctica, se realizan varias correcciones en la medición para tener en cuenta las perturbaciones debidas a la atmósfera, la ionosfera y las mareas de tierra sólidas y líquidas.

 

Figura 1 : Principio de altimetría espacial (según da Silva, J. S., adaptado de CNES/D. Ducros).

La frecuencia de las mediciones a lo largo de un trayecto de satélite depende de la misión: 10 impulsos por segundo para Topex/Poseidón, 20 impulsos por segundo para Envisat y Jason. La diferencia de tiempo entre dos pasadas consecutivas depende de la repetitividad del satélite: 35 días para Envisat, 10 días para Topex/Poseidón y Jason, lo que condiciona el tiempo transcurrido entre dos lecturas de la serie temporal de altura del cuerpo de agua considerado.

Además, la densidad de las trayectorias terrestres del satélite varía debido a su repetitividad: 90 km entre 2 trayectorias de Envisat en el ecuador contra 315 km entre 2 trayectorias de Topex/Poseidon y Jason; por lo tanto, la densidad potencial de la estación virtual es menor para Topex/Poseidon y Jason que para Envisat. La figura 2 superpone las trayectorias terrestres de Topex/Poseidón y Jason (en rojo) con Envisat (en amarillo) en una región amazónica.

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Figura 2a : Envisat (azul) y figura 2b : Topex/Poseidón-Jason (rojo), trayectorias terrestres sobre la región del Amazonas.

En el SO HYBAM se aplica una metodología para crear las estaciones virtuales en las proximidades de las estaciones in situ, y las series de altura asociadas están disponibles aquí (seleccione “virtual” en el tipo de estación que desee seleccionar). Esta metodología manual fue desarrollada por equipos de investigación que participaron (entre otros) en el proyecto conjunto IRD/ANA “Aplicación de la Hidrología Espacial en la Cuenca Amazónica”, establecido en virtud de un acuerdo con la Agencia Brasileña de Cooperación (ABC). Se está trabajando para avanzar hacia una metodología totalmente automatizada.

El sitio SO HYBAM también se utilizará para difundir datos de otras estaciones virtuales producidas por los grupos asociados al Servicio de Observación.

Creación de una estación virtual

VALS (Virtual ALtimetric Stations), un software especialmente desarrollado, permite definir una estación virtual a partir de la información proporcionada por las agencias espaciales y extraer una serie temporal de niveles de agua después de seleccionar entre las mediciones instantáneas (10 o 20 por segundo) las que representan la altura del cuerpo de agua. Esta metodología se describe en el manual del software y en varios artículos (ver bibliografía al final de la página) y no se repetirá aquí, sino que sólo se ilustrará con algunas cifras relativas a los principales pasos del método.

VALS (Virtual ALtimetric Stations), a specially developed software, makes it possible to define a virtual station based on information provided by space agencies and to extract a time series of water levels after selecting from the instantaneous measurements (10 or 20 per second) those that represent the height of the water body. This methodology is described in the software manual and in various articles (see bibliography at the end of the page) and will not be repeated here but only illustrated by a few figures relating to the main steps of the method.

• definición de un área de estudio alrededor de una intersección de un cuerpo de agua con una trayectoria terrestre del satélite, utilizando Google Earth (figura 3)

• extracción de las mediciones situadas en la zona de estudio y representación de la medición del altímetro en función de la distancia a lo largo de la pista terrestre del satélite (figura 4)

• selección manual de mediciones representativas de la masa de agua (figura 4)

• extracción, a partir de las mediciones seleccionadas, de las series temporales que se ponen a disposición en la sección Datos del sitio SO HYBAM (figura 5).

Figura 3 : Elección de un área de estudio (los puntos son un submuestreo de 20 puntos por segundo).

Figura 4 : Selección de medidas representativas; los puntos conectados por una línea corresponden al mismo ciclo, los puntos seleccionados están en rojo o amarillo (hooking).

Figura 5 : Series temporales extraídas; tiempo en la abscisa, altura relativa al elipsoide en el eje Y.

Figure 6 : Extracto del archivo descargado con la altura relativa al geoide en cm y la incertidumbre asociada a la medición.

Referencias:

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