Satélite internacional rastreará el impacto de las pequeñas corrientes oceánicas

Aunque el cambio climático está impulsando el aumento del nivel del mar con el tiempo, los investigadores también creen que las diferencias en la altura de la superficie de un lugar a otro en el océano pueden afectar el clima de la Tierra. Estos altibajos están asociados con corrientes y remolinos, ríos de turbulencias circulares en el océano, que influyen en cómo este absorbe el calor y el carbono atmosférico.

La misión Topografía de las Aguas Superficiales y Oceánicas (SWOT, por sus siglas en inglés) es un esfuerzo conjunto de la NASA y la agencia espacial francesa Centre National d'Études Spatiales (CNES), con contribuciones de la Agencia Espacial Canadiense (CSA) y la Agencia Espacial del Reino Unido (UKSA). Con un lanzamiento programado para noviembre de 2022, SWOT recopilará datos sobre las alturas de los océanos para estudiar corrientes y remolinos hasta cinco veces más pequeños de lo que se había detectado anteriormente. También acopiará información detallada sobre lagos y ríos de agua dulce.

La observación del océano a escalas relativamente pequeñas ayudará a los científicos a evaluar su papel en la moderación del cambio climático. El océano es el mayor almacén de calor y carbono atmosférico del planeta, y ha absorbido más del 90% del calor atrapado por las emisiones de gases de efecto invernadero causadas por el hombre.

Se cree que gran parte de la absorción continua de ese calor, y el exceso de dióxido de carbono y metano que lo produjo, ocurre alrededor de corrientes y remolinos de menos de 100 kilómetros (60 millas) de ancho. Estos flujos son pequeños en relación con corrientes como la corriente del Golfo y la corriente de California, pero los investigadores estiman que en conjunto transfieren hasta la mitad del calor y el carbono de las aguas superficiales a las profundidades del océano.

Comprender mejor este fenómeno puede ser clave para determinar si hay un techo a la capacidad del océano para absorber el calor y el carbono de las actividades humanas.

“¿Cuál es el punto de inflexión en el que el océano comienza a liberar enormes cantidades de calor a la atmósfera y acelerar el calentamiento global, en lugar de limitarlo?”, dijo Nadya Vinogradova Shiffer, científica del programa SWOT en la sede de la NASA en Washington. “SWOT puede ayudar a responder una de las preguntas climáticas más cruciales de nuestro tiempo”.

Pensar a pequeña escala

Los satélites existentes no pueden detectar corrientes y remolinos a menor escala, lo que limita la investigación sobre cómo esas características interactúan entre sí y con flujos a mayor escala.

“Ese es un lugar donde aprenderemos mucho al tener mejores observaciones a pequeña escala”, dijo J. Thomas Farrar, jefe de ciencias oceanográficas de SWOT con la Institución Oceanográfica de Woods Hole en Falmouth, Massachusetts.

Además de ayudar a los investigadores a estudiar los impactos climáticos de las pequeñas corrientes, la capacidad de SWOT para “ver” áreas más pequeñas de la superficie de la Tierra le permitirá recopilar datos más precisos a lo largo de los litorales, donde el aumento del nivel del océano y el flujo de las corrientes pueden tener impactos inmediatos en los ecosistemas terrestres y la actividad humana.

Los mares más altos, por ejemplo, pueden hacer que las marejadas ciclónicas penetren más tierra adentro. Además, las corrientes intensificadas por la subida del nivel del mar pueden aumentar la intrusión de agua salada en deltas, estuarios y humedales, así como en las fuentes de agua subterránea.

“En el océano abierto, todo el fenómeno de la reducción de calor y carbono afectará a la humanidad en los próximos años”, dijo Lee-Lueng Fu, científico del proyecto SWOT en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, por sus siglas en inglés) de la NASA en el sur de California. “Pero en las aguas costeras, los efectos de las corrientes y la altura del mar se sienten durante días y semanas. Afectan directamente a las vidas humanas”.

Entonces, ¿cómo la medición de la altura del océano conducirá a un mejor conocimiento de las corrientes y los remolinos?

Los investigadores utilizan las diferencias de altura entre diversos puntos —lo que se conoce como la pendiente— para calcular el movimiento de las corrientes. Las matemáticas explican la fuerza de la gravedad de la Tierra, que atrae el agua de lo alto a lo bajo, y la rotación del planeta, que, en el hemisferio norte, inclina el flujo en el sentido de las agujas del reloj alrededor de los puntos altos y en sentido contrario a las agujas del reloj alrededor de los puntos bajos. El efecto es lo contrario en el sur.

Sistemas de corrientes de cientos de kilómetros de ancho fluyen alrededor de amplias extensiones del océano. A lo largo del trayecto, corrientes y remolinos más pequeños giran e interactúan entre sí. Cuando se unen, conducen el agua de la superficie hacia abajo hasta profundidades más frías, llevando el calor y el carbono de la atmósfera. Cuando esas corrientes y remolinos más pequeños fluyen aparte, el agua de esas profundidades más frías sube a la superficie, lista para absorber calor y carbono nuevamente.

Este movimiento vertical del calor y el carbono también ocurre en los remolinos mismos. En el hemisferio norte, los remolinos en el sentido de las agujas del reloj generan flujos hacia abajo, mientras que los remolinos en sentido contrario a las agujas del reloj crean flujos hacia arriba. Lo contrario ocurre en el hemisferio sur.

Llenar los vacíos de información

Al medir las alturas del océano hasta incrementos de 0,4 centímetros (0,16 pulgadas), así como sus pendientes, las dos antenas de radar interferómetro en banda Ka (KaRIn, por sus siglas en inglés) de SWOT ayudarán a los investigadores a discernir corrientes y remolinos tan pequeños de hasta 20 kilómetros (12 millas) de ancho.

SWOT también empleará un altímetro nadir, una tecnología más antigua que puede identificar corrientes y remolinos de hasta unos 100 kilómetros (60 millas) de ancho. Donde el altímetro nadir apunte hacia abajo y tome datos en una dimensión, las antenas KaRIn se inclinarán. Esto permitirá a las antenas KaRIn escanear la superficie en dos dimensiones y, trabajando en tándem, recopilar datos con mayor precisión que con el altímetro nadir solo.

“Actualmente, para obtener una vista bidimensional desde una línea unidimensional, tomamos todas nuestras líneas unidimensionales y estimamos lo que está sucediendo entre ellas”, dijo Rosemary Morrow, jefe de ciencias oceanográficas de SWOT en el Laboratorio de Estudios en Geofísica y Oceanografía Espaciales en Toulouse, Francia. “SWOT observará directamente lo que hay en los espacios vacíos”.

Más sobre la misión

SWOT es desarrollada conjuntamente por la NASA y el CNES, con contribuciones de la CSA y la Agencia Espacial del Reino Unido. JPL, que es administrado para la NASA por Caltech en Pasadena, California, lidera el componente estadounidense del proyecto. Para la carga útil del sistema de vuelo, la NASA proporciona el instrumento KaRIn, un receptor científico GPS, un retrorreflector láser, un radiómetro de microondas de dos haces y las operaciones de instrumentos de la NASA. El CNES proporciona el sistema de Orbitografía Doppler y Radioposicionamiento Integrado por Satélite (DORIS, por sus siglas en inglés), el altímetro nadir, el subsistema KaRIn RF (con el apoyo de la Agencia Espacial del Reino Unido), la plataforma y el segmento de control terrestre. La CSA proporciona el conjunto de transmisores de alta potencia KaRIn. La NASA proporciona el vehículo de lanzamiento y los servicios de lanzamiento relacionados.

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