La Antártida 2003 - Información


 
 
 
 
En las muy altas latitudes de la Tierra suele haber capas de nubes, que son la causa de que dispongamos de tan poca información sobre esas zonas remotas a pesar de las observaciones de satélites. De hecho, muchos satélites de observación captan imágenes en las franjas visible e infrarrojo, y lo que vemos en esas imágenes son mayormente bancos de nubes. Además, la captación de imágenes ópticas sólo puede realizarse en los meses de verano. En invierno esos paisajes quedan sumidos en la más absoluta oscuridad. Esto ha cambiado con la aparición de satélites que llevan radares a bordo. Desde el lanzamiento del ERS-1 en 1991, se ha obtenido una cantidad ingente de datos de ambas regiones polares, y desde 2001 el Envisat observa ese mundo helado con frecuencia aún mayor, en franjas de 400 km de ancho.
 
Los radares son instrumentos de detección remota activa, que emiten impulsos de microondas y reciben su eco. Se requiere una gran capacidad de procesamiento informático para evaluar esos ecos y generar una imagen de radar. Además, dado que las microondas penetran en las nubes, siempre disponemos de una visión nítida de la superficie terrestre. Por otra parte, las microondas penetran en la vegetación, así como en el suelo y la nieve secos. Sin embargo, los radares no ven bajo el agua.
 
 
Radar image from the ERS satellite
   
Paisaje antártico
 
La información que vemos en la imagen no tiene relación con los colores, a diferencia de la fotografía y las imágenes ópticas de los satélites. Lo que vemos en las imágenes de radar es la estructura de la superficie. Se pueden explicar por las irregularidades de la superficie. Sin embargo, ¿qué quiere decir irregularidad, o qué es una superficie irregular? Para los radares de ERS y del Envisat, las praderas, los pastizales y los prados representan superficies llanas, en tanto que los bosques o las ciudades son superficies irregulares o incluso muy accidentadas.
 
 
Radar image from a coastal image
 
Imagen de radar de una zona costera
 
 
Las irregularidades de la superficie se observan con claridad en las masas de agua, como los estanques, los lagos o el mar. Cuando no sopla viento la superficie es calma y la respuesta al radar es lisa (poca o ninguna respuesta). En un día ventoso vemos olas, cuya altura depende de la velocidad del viento, y para el radar se trata de una superficie irregular o muy irregular. Gran parte de la energía del radar se retrodispersa y la zona aparece en un tono claro en el radar. Cuanto más clara es la imagen, mayor es la velocidad del viento. Ahora puedes responder a la pregunta siguiente: ¿Con qué nivel de gris aparecen los prados, las autopistas, las pistas de aterrizaje y las superficies de aguas tranquilas en una imagen de radar del Envisat?

En un nivel de gris muy oscuro, ¡naturalmente!
 
 
Lambert glacier
   
Una de los glaciares más grandes de la Antártida
 
Como puedes ver, las imágenes son sólo en blanco y negro. La zona blanca indica una superficie irregular, una zona más oscura indica una superficie lisa. Sin embargo, nuestras imágenes de la Antártida están tomadas en un mundo extraño, desconocido para nosotros, compuesto mayormente de hielo y nieve. Debemos saber cómo reaccionarán ante esa superficie las microondas transmitidas por el radar.

Esperamos superficies de nieve, hielo, roca, grava, suelo desnudo y agua. Debemos saber qué significa la irregularidad en el caso del agua. Las rocas, en su mayoría, se ven claras, la grava pequeña y, en especial, el suelo enlodado, aparecen en negro. El caso de la nieve y el hielo es más complejo, ya que las microondas penetran en hielo y nieve muy secos. Eso nos permite obtener no sólo información de la superficie, sino también de su volumen.
 
 
 
Esta imagen de radar del satélite ERS muestra un aeropuerto, carreteras, edificios y prados
 
 
En las regiones polares la superficie se mantiene congelada la mayor parte del año, por lo que es seca. La parte más elevada de la Antártida se mantiene congelada incluso el año entero. Esa parte se ve oscura en las imágenes. Las microondas penetran profundamente y por último son absorbidas. Se trata de una masa de nieve profunda y muy compacta, que lentamente se convierte en hielo sin llegar a derretirse. Es lo que se conoce como metamorfosis de los cristales de nieve.

La nieve seca de las partes más bajas y a nivel del mar de la Antártida se ve mayormente clara, debido a la congelación y el derretimiento. Esto crea lentes de hielo, pequeñas capas de hielo dentro de la masa de nieve. Esas lentes son las responsables de la potente respuesta del radar y, por lo tanto, de la parte brillante que vemos en las imágenes. Sin embargo, también se observa una parte oscura en las zonas bajas. Se trata de suelo desnudo o de nieve y agua. En los dos casos la superficie es lisa, y debido al alto contenido de agua líquida no es posible la penetración.
 
 
   
ASAR image of 20 November 2003
 
La situación en el mar es bastante compleja, ya que hay distintos tipos de hielo y de manchas de agua, o sólo aberturas lineales más pequeñas o más grandes, que se conocen como fracturas.

El hielo, mayormente el marino (agua de mar helada) aparece en distintas formas, que van desde trozos muy pequeños hasta témpanos a la deriva o icebergs gigantescos. También debemos tener en cuenta el viento y las corrientes que desplazan el hielo, lo acumulan y, al hacerlo, cambian la forma de la masa de hielo y, por lo tanto, nuestra señal de radar.

Sin embargo, simplifiquemos la interpretación de las imágenes y analicemos los tipos de hielo marino más importantes. También evaluaremos los problemas que puede representar el hielo para la navegación.

Los tipos de hielo marino:
 
 
Example of interpretation of different ice types
 
Ejemplo de la interpretación de distintos tipos de hielo
 
 

  • Hielo aceitoso: es una capa de hielo aguado en fase de formación, que suaviza la superficie del agua y la hace aparecer oscura en la imagen de radar, como una película de aceite (de hecho, puede parecer una mancha de contaminación por petróleo, aunque, naturalmente, no lo es).

  • Hielo esponjoso: acumulación de terrenos de hielo esponjoso. Tiene un aspecto parecido al del hielo aceitoso, pero alisa la superficie del agua aún más, por ej., con mayor velocidad del viento. Suele aparecer en forma de largas franjas oscuras impulsadas por el viento, en tanto que el agua circundante se ve clara por el oleaje provocado por el viento. En esas zonas a veces son claramente visibles las enormes olas provocadas por una marejada. No presenta ningún problema a los rompehielos.

  • Hielo panqueque: trozos de hielo de hasta 2 m de diámetro con bordes levantados. Aparecen de color claro en las imágenes de radar. Las marejadas pueden desplazarse a través de ese tipo de hielo formando largas olas. Los rompehielos las cruzan con facilidad.

  • Hielo gris, hielo de primer año: grandes témpanos, que el viento suele empujar entre sí. Se ven mayormente de color gris oscuro en la imagen de radar. El oleaje es prácticamente incapaz de hacer subir o bajar ese tipo de hielo. Normalmente, los rompehielos pueden cruzarlo.

  • Hielo de primer año de medio a grueso: si bien los tipos de hielo anteriores adoptan la temperatura del agua, el hielo de primer año medio o grueso suele tener más de 70 cm de grosor y, por lo tanto, aísla el agua del aire. La superficie de esos grandes témpanos suele ser rugosa y, por lo tanto, se ve brillante en la imagen de radar. Los rompehielos tienen dificultades para cruzarlo, por lo que suelen navegar en torno a los témpanos más grandes.

  • Hielo fijo: el hielo fijo o hielo de tierra es también hielo de primer año que suele encontrarse cerca de las costas. Este tipo de hielo es muy liso y, por lo tanto, oscuro en la imagen de radar. Cuando un barco penetra en él deja una estela. Muchas veces los rompehielos deben cruzarlo para acceder a estaciones de investigación situadas en la costa. Para un rompehielos puede ser difícil pasar a través de él.

  • Hielo de segundo año y de varios años: hielo marino de varios metros de grosor, que suele formar grandes témpanos o, cuando está casi derretido, formar icebergs pequeños. Los témpanos grandes muestran cierta estructura, grietas recongeladas, etc. En la imagen de radar tienen un brillo de medio a fuerte, pero en el verano pueden presentar manchas oscuras de charcos de hielo derretido o de nieve húmeda. Los rompehielos lo evitan y es necesaria una navegación cuidadosa.

  • Témpanos gigantescos y tabulares provenientes de desprendimientos de glaciares (no hielo marino): enormes témpanos de decenas o de hasta más de cien metros de grosor. Pueden tener una superficie de muchos cientos de kilómetros cuadrados y aparecen de color claro u oscuro, dependiendo de su edad, de la cubierta superficial y de la temperatura ambiente. Sin embargo, tienen un borde claro y otro oscuro. El lado claro es la pared del témpano orientada hacia el radar (el radar nunca “mira” de manera vertical, sino al lado derecho de la dirección de su órbita). El borde oscuro es la pared opuesta a la iluminación del radar. Los témpanos más pequeños son visibles sencillamente como un punto claro. Los gigantescos icebergs tabulares pueden durar muchos meses y desplazarse incluso hasta latitudes inferiores. Todos esos trozos de hielo son muy peligrosos para la navegación (recuerda el Titanic). Los rompehielos evitan incluso su proximidad por todos los medios posibles.
El tamaño mínimo de los icebergs que puede detectar el radar depende del tamaño del hielo que sobresale del agua y de la resolución espacial, así como del “fondo”. Si el mar en torno está calmado, un iceberg del tamaño de una casa pequeña (por encima del agua), tal vez sea visible en una imagen de radar de alta resolución (25 m). En una imagen de resolución media y franja ancha (150 m), es necesario que el iceberg sea sólo un poco más grande. En los mares tempestuosos, los icebergs pequeños no destacan sobre el fondo y pueden pasar inadvertidos, aunque sí es posible ver los de mayor tamaño (superior a los 500 m).

Todas esas indicaciones nos ayudarán a interpretar las imágenes de radar captadas en las proximidades del Ártico o en las regiones antárticas.
 
 
  
Last update: 22 mayo 2013


La Antártida 2003

 •  La Antártida 2003 - Introducción (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_ES/SEM4Q9F280G_0.html)

Ejercicios

 •  Hoja de trabajo - introducción (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_ES/SEMVXAF280G_0.html)
 •  Ejercicio 1 - Acompaña a una estudiante - Introducción (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_ES/SEMPGBF280G_0.html)
 •  Ejercicio 2 - Operaciones con copias impresas de imágenes y mapas (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_ES/SEMAOHF280G_0.html)
 •  Ejercicio 3 - Usando la computadora (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_ES/SEMMEVWRA0G_0.html)
 •  Ejercicio 4 (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_ES/SEMM1WWRA0G_0.html)