TIERRA Y ESPACIO
El GEO, respuesta a una necesidad universal
La Unión Europea, al asumir una de las cuatro co-presidencias del Grupo de Observación de la Tierra (GEO)(1), se implica enormemente en esta iniciativa mundial determinante para el futuro medioambiental del planeta. Entrevista con su representante, Achilleas Mitsos, Director General de Investigación en la Comisión Europea.
El “Grupo de Observación de la Tierra” fue lanzado en julio de 2003 y en menos de dos años tendrá lugar su tercera cumbre mundial. Es una iniciativa que marcha viento en popa...
Achilleas Mitsos: "De nada sirve concebir un nuevo super-sistema, pesado y caro, dirigido por una máquina internacional costosa, que pretenda superar o suplantar la diversidad de los sistemas existentes o en proyecto..."
Achilleas Mitsos – Sin duda alguna. Y añadiría que se trata de un caso de cooperación internacional sorprendente y ejemplar. El GEO responde a una necesidad universal que concierne a un bien compartido, a saber, el estado de salud del planeta en el que habitamos y cuyos equilibrios ecosistémicos se ven afectados y podrían ser profundamente alterados por nuestra forma de vida. La ciencia y la tecnología nos proponen actualmente el estudio pormenorizado de nuestro medio ambiente, a través de la observación por satélite y aérea, pero también gracias a la multiplicación de centenares de miles de puntos “inteligentes” de observación in situ distribuidos por las tierras y los océanos. La utilización de esta preciada herramienta se ha hecho esencial para establecer diagnósticos, comprender y prever las evoluciones de la dinámica terrestre y tomar medidas de salvaguarda, de solución o de protección donde haya desequilibrios.
Los países en desarrollo están entre los que más pueden ganar con los avances en la observación de la Tierra.
La iniciativa del GEO proviene de los Estados Unidos, cuando propusieron la creación de una especie de club, abierto a todos los Estados que quisieran participar. Su objetivo es impulsar, a nivel mundial, el desarrollo de este instrumento que, de ahora en adelante, se ha vuelto primordial para una política internacional concertada del medio ambiente (2). Esta invitación se consideró como algo positivo, sobre todo viniendo de la administración Bush que, en otros casos, se había mostrado bastante reticente sobre las cuestiones medioambientales mundiales (como su rechazo a aplicar el protocolo de Kyoto). Tanto Europa como Japón, y otros países, respondieron de forma favorable al mismo.
La primera cumbre EOS se celebró con éxito en Washington en julio de 2003. Los participantes no se anduvieron con rodeos al fijar objetivos precisos, modalidades realistas para conseguirlos y un calendario apretado para poder poner todo en marcha lo antes posible. El segundo encuentro mundial se celebró en Japón en abril de 2004. Ahora todo está listo para que se adopten decisiones concretas con el fin de empezar esta amplia cooperación mundial sobre la Observación de la Tierra, en esta tercera Cumbre EOS organizada bajo los auspicios de la Unión Europea.
Técnicamente, el objetivo del GEO es crear un “sistema de sistemas” que responda al acrónimo GEOSS (3). ¿No le parece que se trata de un enunciado un tanto confuso?...
La ciencia y la tecnología nos proponen actualmente el estudio pormenorizado de nuestro medio ambiente, a través de la observación por satélite y aérea, pero también gracias a la multiplicación de centenares de miles de puntos "inteligentes" de observación in situ distribuidos por las tierras y los océanos.
© ESA
Quizás, pero paradójicamente es un concepto muy pragmático. La observación de la Tierra se realiza, hoy en día, a través de un gigantesco puzzle de sistemas de visualización por satélite y de grabación de medidas de todo tipo en la superficie terrestre. Estos dispositivos de observación, concebidos en el frenesí tecnológico de las últimas décadas, fueron creados por todo el planeta, sin orden ni coordinación. Por lo tanto, hemos llegado a la conclusión, y es la razón de ser del GEO, que estas herramientas, cada vez más necesarias, no son utilizadas con todo su potencial debido a la falta de interrelaciones entre ellas.
Sería impensable querer dar marcha atrás y elaborar un nuevo dispositivo global de observación (esta vez racional). La única vía lógica es hacer progresar nuestra visión de la Tierra procurando que las piezas del puzzle encajen unas con otras para dar imágenes e informaciones más completas.
Por lo tanto, de nada sirve concebir un nuevo super-sistema, pesado y caro, dirigido por una máquina internacional costosa, que pretenda superar o suplantar la diversidad de los sistemas existentes o en proyecto. De ahí que se haya optado por este concepto de “sistema de sistemas”, destinado a que se comuniquen estos últimos entre ellos y a que se optimicen las sinergias de interpretación y de utilización de los datos que producen. Se trata de un trabajo complejo que requiere mucho tiempo (el plan de puesta en marcha concreto que deseamos que se adopte en esta Cumbre de Bruselas debe llevarse a cabo en un periodo de diez años), pero es técnicamente realista si todos los actores políticos, científicos y técnicos participan respetando las reglas del juego.
¿Qué papel desempeña Europa en la iniciativa GEO?
La Semana de la Tierra y del Espacio supone también la ocasión de una exposición abierta al público, en Bruselas – Autoworld du Cinquantenaire, del 12-20 de febrero de 10 a 18 horas.
Europa está muy implicada en este proyecto en el que tiene un interés fundamental porque posee conocimientos entre los más avanzados a escala mundial en materia de observación de la Tierra. En este tema, los Estados miembros de la ESA han apoyado fuertemente los avances de las actividades espaciales, completadas por los progresos de todas las infraestructuras terrestres y oceánicas que proporcionan datos a numerosas redes científicas.
Pero además de la implicación activa de varios Estados y de la ESA en el avance de los trabajos del GEO, la Unión Europea, representada por la Comisión, es además un actor de primer plano en esta amplia colaboración. Asume, con los Estados Unidos, Japón y Sudáfrica, una función de co-presidencia del Grupo. Este papel motor corresponde, en particular, a la gran trascendencia que tiene el actual desarrollo de la iniciativa comunitaria de la observación de la Tierra GMES (Global Monitoring for Environment and Security). En el plano internacional, este ambicioso proyecto europeo está claramente destinado a constituir una pieza maestra en la arquitectura global del objetivo GEOSS.
La Unión Europea ya ejerce una influencia muy activa al promover la dimensión internacional de los logros del GEO. Este constituye una verdadera plataforma, que actúa como una especie de “servicio público globalizado” destinado a dar a todos los Estados del planeta, ricos, menos ricos o pobres, la posibilidad de tener acceso a los conocimientos y a las herramientas ofrecidas por la observación de la Tierra. La humanidad en su totalidad debe aceptar los desafíos medioambientales y deseamos especialmente que el mundo en desarrollo sea un usuario completamente asociado a la iniciativa. Igualmente, el GEO integra en sus filas a las principales agencias internacionales (entre otras las de la ONU) implicadas en la gobernanza medioambiental, así como los programas científicos mundiales que estudian los riesgos relacionados con el cambio global del ecosistema planetario.
(1) Group on Earth Observations
(2) La propuesta estadounidense se presentaba, en particular, como una respuesta a las resoluciones tomadas en la Cumbre de Johannesburgo de 2002 así como a las recomendaciones apremiantes en materia de desarrollo sostenible adoptadas dentro del marco de las resoluciones del G8 de Evian (2003).
(3) Global Earth Observation System of Systems.
http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://europa.eu.int/comm/research/rtdinfo/44/01/images/art6_esrin_2715.jpg&imgrefurl=http://europa.eu.int/comm/research/rtdinfo/44/01/article_2026_es.html&h=141&w=200&sz=11&tbnid=4-cPRKhSpa_iXM:&tbnh=69&tbnw=99&hl=es&start=10&prev=/images%3Fq%3DCIENCIA%2BY%2BTECNOLOGIA%2BEN%2BEL%2BMEDIO%2BAMBIENTE%26svnum%3D10%26hl%3Des%26lr%3D%26sa%3DG
El planeta ante su espejo
Las imágenes que se transmitieron a partir del pasado 26 de diciembre por los satélites que sobrevuelan las costas dañadas del perímetro del Océano Índico, han sido la primera herramienta de evaluación urgente de las zonas más afectadas por el tsunami. Así, el Espacio (y sus transmisores en el suelo) se ha convertido en un instrumento ineludible de intervención y de prevención para los habitantes de esta “casa común” que es la Tierra a menudo afectada por catástrofes naturales.
Instantánea tomada en la costa Este de Sri Lanka inmediatamente después del tsunami del 26 de diciembre de 2004
© NASA
Esta bola azul, en la que se esboza el contorno de los continentes, inmensas islas o penínsulas en medio de los grandes océanos, despierta siempre en nosotros una extraña fascinación. Es ahí, en este remanso singular de un sistema solar en el seno de una gigantesca galaxia denominada Vía Láctea en un Universo en singular expansión, donde habitamos nosotros, los 6.400 millones de humanos y todo el mundo vivo y físico que nos rodea.
Es cierto que conforme pasan los años, nos acostumbramos a las visiones frecuentes que nos ofrecen de nuestro planeta. Pero nunca nos cansamos de mirar las imágenes de nuestro globo. Poder observar la Tierra desde lo alto... Desde el geógrafo griego Ptolomeo hasta el geofísico alemán Alfred Wegener, pasando por los intrépidos descubridores de los continentes de los siglos XV y XVI, ¿quién habría creído en tal posibilidad?.
Hoy en día conviene tomar en cuenta la inmensa revolución científica y tecnológica que representa la observación espacial de la Tierra. Gracias a ella, la humanidad dispone actualmente de un espejo singular, que le permite ver el ecosistema terrestre en su globalidad.
Además de los servicios que proporciona en las catástrofes naturales, la observación de la Tierra refleja de igual forma, sin disimulo ni posibilidad de denegación, la influencia a partir de ahora patente de las actividades humanas, de la presión del crecimiento demográfico y de nuestra carrera consumista sobre el cambio global y regional de los grandes equilibrios planetarios: la aceleración anormal del ciclo del carbono, el calentamiento del clima provocado por el efecto invernadero, la perturbación de los océanos y del ciclo del agua, la modificación de la química atmosférica, la desaparición de las especies, la erosión de las costas, la desertificación y la desforestación...
La observación de la Tierra, que debe ser reforzada y desarrollada, no sólo es necesaria para establecer los diagnósticos fiables de los cambios en curso, sino también para comprobar la validez de las políticas de corrección que se implantan y que por desgracia no son lo suficientemente tenaces.
Dentro de esta óptica se celebró, en Bruselas, el 16 de febrero de 2005, la tercera “Cumbre Mundial de la Observación de la Tierra” (EOS III – Earth Observation Summit ). Esta reunión, en la que participaron más de 50 países y una treintena de organismos internacionales, debe sentar las bases concretas de una nueva política planetaria. El esperado lanzamiento de GEOSS (Global Earth Observation System of Systems) pretende establecer una especie de “servicio público mundial”, puesto a la disposición de cualquier investigador o responsable político, estén donde estén, susceptibles de servirse del mismo en la defensa del medio ambiente.
La Comisión Europea, con ánimo de marcar esta cita política de gran relevancia, fue la anfitriona de esta cumbre del grupo GEO(1). En esta ocasión, organizó una “Semana de la Tierra y del Espacio” (del 12 al 20 de febrero de 2005) que pretende concienciar, tanto a los responsables políticos como a los ciudadanos de la Unión, sobre los desafíos cruciales que representa la observación del planeta. El acontecimiento más destacado es una gran exposición, abierta al público, que presentará la evolución apasionante (y con imágenes a menudo fascinantes) de los conocimientos adquiridos actualmente por las ciencias de la Tierra, y especialmente en Europa(2).
(1) Group on Earth Observations (o Grupo de Observación de la Tierra).
(2) Después de la cumbre del GEO hubo una conferencia internacional sobre los avances actuales y futuros de la cooperación internacional en el Espacio, los días 17 y 18 de febrero.
TIERRA Y ESPACIO
GMES, el gran objetivo europeo
GMES (1) es el acrónimo inglés para “Vigilancia mundial del medio ambiente y la seguridad”. Estas cuatro letras se refieren a uno de los tres pilares de la política espacial europea, destinado al área de observación de la Tierra. Se originó gracias al refuerzo de la concertación entre la Comisión Europea y la Agencia Espacial Europea (ESA). GMES será, en el transcurso de la próxima década, la pieza maestra operativa de la Unión Europea en el “sistema de sistemas” GEOSS (2).
Mapamundi de las alturas de la columna de ozono (véase la escala de los colores) en el hemisferio Sur, establecido por los investigadores del Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR - Alemania) a partir de los datos recogidos por los servicios meteorológicos de los Países Bajos por medio de los captores de ERS-2 (GOME).
© ESA
“En 2020, cada responsable local o simple ciudadano podrá conocer, a través de Internet, el estado de su entorno personal, tanto a escala mundial como de su pueblo”. Josef Aschbacher, coordinador en la ESA de los programas “Observación de la tierra”, define de esta forma el ambicioso desafío del GMES.
En el año 2000 se lanzó este aspecto esencial de la política espacial y medioambiental de la Unión Europea. Desde entonces, la iniciativa de este amplio proyecto se ha afirmado como una de las prioridades claves que responde a las necesidades de la Unión Europea en materia de vigilancia del medio ambiente y que refuerza su papel en la escena mundial (3). El compromiso para favorecer este eje estratégico se conjuga con la voluntad política afirmada de la Unión Europea de contar con capacidades autónomas de observación (particularmente para sus objetivos de seguridad) y de ponerlas al servicio, no sólo de los usuarios europeos sino también de la comunidad internacional. “La idea básica de GMES es idéntica a la que justifica el sistema mundial de navegación por satélite Galileo, lo que supone la independencia de Europa que debe disponer de sus propias fuentes de información mundial”, destaca Volker Liebig, quien dirige los programas de observación de la Tierra en la ESA desde el 1 de octubre de 2004.
Tres razones fundamentales
Test de la plataforma Envisat en las instalaciones ESTEC (Países Bajos), antes del lanzamiento.
© ESA
En una conferencia organizada en Lille por la presidencia francesa de la Unión con el tema: “Espacio: vigilancia y protección del medio ambiente”, Philippe Busquin, entonces Comisario Europeo de Investigación, presentó las tres razones fundamentales que justificaban la decisión de implicar a Europa en este objetivo espacial tan amplio y ambicioso.
Primero la comprensión y el control del cambio climático. Así lo explicaba: “Los datos de los satélites son vitales para la construcción, la validación y la calibración de modelos físicos del sistema terrestre. Permiten, entre otras cosas, avanzar en la indispensable comprensión del complejo ciclo del carbono, que el proyecto europeo CarboEurope pretende aclarar. Los satélites también deben ayudar a comprobar el respeto de las convenciones internacionales que la Unión Europea ha ratificado, como la convención de las Naciones Unidas sobre el cambio climático, el Protocolo de Kyoto o la Convención sobre la biodiversidad”.
Luego está el estudio de los diferentes fenómenos que ejercen una influencia sobre el medio ambiente. Trataría por ejemplo las variaciones de los recursos de agua a escala mundial o el seguimiento de la deterioración de la capa de ozono atmosférica, que ha sido objeto de varias campañas europeas de estudio en el Norte de Europa.
Y finalmente, la prevención y la intervención de emergencia en las catástrofes naturales y de origen humano, como es el caso de “los incendios forestales que han afectado duramente a las regiones mediterráneas de Europa”.
De ERS a Envisat: una década de excelencia
El despliegue del GMES no fue algo de un día para otro, todo lo contrario. Aparte de los tradicionales satélites geoestacionarios Meteosat (“fijados” en órbita sobre el meridiano de Greenwith y explotados por la organización Eumetsat), la ESA realizó y puso en una órbita polar, a unos 800 km de altitud, su primer satélite de observación medioambiental ERS-1 en 1991. Su gemelo ERS-2 fue lanzado en 1995. Cada uno dispone de un radar con abertura sintética, un radiómetro y un altímetro radar. El dúo funcionó en tándem durante un año. Sus órbitas habían sido ajustadas para que sus instrumentos tuvieran prácticamente la misma huella terrestre, con el sobrevuelo de las mismas regiones con un día de intervalo. El ligero desfase que subsistía entre las huellas hizo posible la elaboración de pares de imágenes interferométricas que sirvieron para elaborar mapas digitales tridimensionales y para resaltar los movimientos de la corteza terrestre. ERS-1 dejó de estar en funcionamiento en marzo del año 2000, después de haber producido 1,5 millones de imágenes de radar. ERS-2 sigue proporcionando datos sobre el estado de las extensiones oceánicas y de los casquetes polares.
En marzo de 2002, la ESA dio a los ERS un notable sucesor: el observatorio Envisat (Environment Satellite), de ocho toneladas, la nave civil de teledetección más importante construida en el mundo hasta la fecha. Esta plataforma polivalente, equipada con diez instrumentos que utilizan todo el espectro de las tecnologías de observación más avanzadas, constituye hoy en día la misión más ambiciosa jamás llevada a cabo por la ESA en materia de satélites automáticos.
Durante una semana, del 6 al 10 de septiembre de 2004, la comunidad de usuarios de los datos de ERS y de Envisat se reunió en Salzburgo. Este avanzado y estratégico simposio permitió hacer balance de la situación y contrastar los puntos de vista sobre el empleo combinado de sensores espaciales. Resaltó la utilidad de los observatorios espaciales para analizar los fenómenos medioambientales, vigilar la composición de la atmósfera, observar los movimientos en la superficie terrestre, definir la amplitud de las zonas inundadas, seguir la evolución de los incendios forestales y de las manchas de petróleo, etc. En este encuentro se descubrió toda una gama de aplicaciones, aún experimentales, que van a tomar una dimensión operativa dentro del marco de los servicios GMES.
De Envisat a Planeta Vivo.
Vista de la estructura Richat, una formación geológica circular de 50 km de diámetro en los desiertos de Mauritania.
© ESA
Está previsto que Envisat (y en menor medida ERS-2, que aún está operativo) siga recogiendo una gran cantidad de imágenes y de datos en los próximos años. Ya se han tomado las decisiones oportunas para garantizar el relevo a corto y medio plazo. Ya no se tratará de poner en órbita a otras plataformas multisensoriales tan pesadas. Dentro de cinco años, Europa empezará a poner en órbita “constelaciones” de satélites menos pesados, incluso se podrán poner varios en una misma lanzadera. Esta desmultiplicación de pequeños captores, destinados a misiones específicas, aumenta sensiblemente la repetitividad de las observaciones de las zonas cubiertas, con espectros y resoluciones diferenciados. Además, semejante enfoque hace posible el trabajo con terminales de recepción terrestres menos centralizados y facilita el procesamiento y la difusión de los datos.
De esta forma, una treintena de satélites podrán examinar minuciosamente la Tierra. Esta multiplicación de observatorios refleja la creatividad y la experiencia, cada vez mayor, de los científicos de los centros e institutos de estudios climáticos y medioambientales, apoyados por los ingenieros y los industriales europeos del sector espacial, a fin de desarrollar las tecnologías que faciliten los avances en el conocimiento de los factores que influyen sobre nuestro planeta.
Dentro de este contexto, la ESA realiza actualmente su programa “Planeta Vivo”, que hace posible una transición preparatoria entre la era Envisat/ ERS y los futuros sistemas GMES. En este marco, se están desarrollando dos grupos de satélites: los Earth Explorer, dedicados principalmente a la investigación científica y los Earth Watch, proveedores más específicos de datos operativos de vigilancia (meteorología, agricultura, bosques, geología, océanos, zonas urbanas y costeras, gestión de riesgos, etc.). Bajo la bandera Earth Explorer, la ESA va a desplegar próximamente nuevos instrumentos para mediciones continuas y un análisis detallado de la cubierta glaciar de los casquetes polares (EE-Cryosat-2005), de la gravedad del campo terrestre y el estudio de los fondos oceánicos (EE-Goce-2006), de la humedad de los suelos y de la salinidad de los océanos (EE-Smos-2007), y de las corrientes atmosféricas (EE-Aeolus-2007).
Entre el año 2005 y 2008/2010, dentro de la familia Earth Watch, se van a desplegar numerosos satélites de observación, destinados al servicio público, a la utilización comercial o incluso dual (civil y militar), a menudo en forma de constelaciones.
Bajo los auspicios de la organización Eumetsat, el primer Meteosat Second Generation está en órbita desde el 28 de agosto de 2002, mientras que otros tres están siendo construidos y de aquí al año 2018 se unirán a la flota de los observatorios espaciales de la organización meteorológica europea. Además, se espera para 2005 una primera puesta en órbita polar de un observatorio de una nueva familia de tres satélites MetOp. Los Estados miembros han puesto en marcha varias iniciativas de lanzamiento en esta familia de satélites: TerraSAR (2006) y Rapideye (2007), satélites comerciales alemanes para servicios geofísicos; Cosmoskymed (2006-2007), constelación de dispositivos con radar cuya realización está supervisada por Italia, Pléiades (2008-2009), dos satélites franceses que garantizan la continuación de las misiones Spot y, finalmente, Topsat, (2005), captor multiespectral elaborado por el Reino Unido.
GMES: la hoja de ruta de la ESA/ UE
Estación de Kiruna (Suecia): antena de captación en bandas S y X para la recepción de los datos de los satélites ERS-1 y ERS-2
© ESA
Está previsto que todos estos satélites europeos (una treintena), sean puestos en órbita próximamente. Serán evidentemente unas piezas del puzzle GMES, aún en fase de definición, que estará operativo de aquí a la próxima década. Con este ambicioso programa, Europa pretende claramente dotarse de mayor capacidad de observación de la Tierra. Durante dos años y medio, los trabajos preparatorios de la puesta en marcha de GMES han sido realizados conjuntamente por la Comisión Europea y por la ESA. Han llevado al acuerdo marco entre la Agencia y la Dirección General de Investigación de la Comisión, firmado el 25 de noviembre de 2003, que entró en vigor el 28 de mayo de 2004. A partir de 2008, Europa deberá reforzar su capacidad para llegar a una red de alta gama (y autónoma) para una vigilancia global del medio ambiente y de la seguridad.
Pero aunque sea fácil reconocer la utilidad de los objetivos de este programa, ¿qué abarca su puesta en obra en términos prácticos?. Volker Liebig lo explica: “El principal objetivo es no duplicar lo que ya se está haciendo, y sobre todo colmar las lagunas en términos de información sobre el medio ambiente y seguridad. Estas lagunas ya han sido identificadas en el acuerdo marco”.
Se trata antes que nada de integrar todas las capacidades de observación espacial existentes. A más largo plazo, la estrategia de desarrollo adoptada comporta dos aspectos espaciales supervisados por la ESA, Sentinel y Oxygen (u O2, acrónimo de “Ouvert et Opérationnel” (Abierto y Operacional)). El primero concierne a una flota operacional de satélites especializados, que deben funcionar al lado de los sistemas puestos en marcha de aquí a cinco años, tanto por la ESA como por los países miembros. Dentro del marco del GMES, el objetivo (que puede realizarse a través de cooperaciones) es desplegar constelaciones o series de observatorios del medio ambiente global que servirán los intereses de la estrategia GEOSS, en un plan de diez años de duración. Se están estudiando cinco subgrupos de satélites Sentinel para garantizar una cobertura amplia y multiforme utilizando todas las tecnologías de observación (véase el cuadro).
Paralelamente, la ESA estudia la infraestructura terrestre compleja que sirve para la explotación de las diversas observaciones. Para Volker Liebig, Oxygen debe hacer posible “la coordinación, la armonización y la unificación de la infraestructura terrestre en Europa para las observaciones desde el Espacio”. Debe plasmar, en el sistema GMES, las demandas en términos de productos de información de los usuarios, consiguiendo una mayor capacidad operativa para los sistemas venideros.
Partir de la demanda
“La Agencia ha tendido demasiado a definir las expectativas a las que tenía que responder según sus propios criterios”, admite Jean-Jacques Dordain, Director General de la ESA, insistiendo en que hay que acercar el sector espacial y las necesidades de la sociedad. “Es importante establecer un diálogo entre el proveedor y el demandante de sistemas espaciales. Este diálogo es necesario para ver si la solución es viable técnicamente y asequible financieramente. GMES debe ser el motor europeo de la cooperación mundial entre quienes poseen programas espaciales y quienes también los necesitan, ya sean ciudadanos de Europa o del resto del mundo”.
Para satisfacer estas necesidades, se da la prioridad a la interoperabilidad entre las herramientas de los usuarios y los medios de los “segmentos de suelo” establecidos para diversas misiones. Se están determinando los temas específicos de los datos de observación a desarrollar (los Service Elements). Se pretenden impulsar sinergias entre los centros, las empresas y los laboratorios interesados de los diferentes países de la Unión para la definición de sus necesidades. Esas últimas estarían cubiertas gracias a la gran diversidad de las aplicaciones que se crearán en el programa GMES, particularmente en términos de entidades responsables de la realización y países (véase el cuadro).
El calendario para los servicios GMES propuesto por la Dirección de Observación de la Tierra a la ESA es el siguiente: puesta en marcha del sistema GMES entre 2005 y 2012; autonomía europea en sus operaciones a partir de 2013, contribución de GMES a GEOSS de aquí al 2015. Hervé Jeanjean, responsable en el CNES de los programas sobre el medio ambiente continental, no duda en hablar de una edad de oro de la teledetección por satélite: “En veinte años, los avances tecnológicos en el área espacial han sido determinantes y hacen posible el entrever la implantación de sistemas operacionales gracias a los avances paralelos de los métodos de análisis y de los modelos en los sistemas de información”.
¿Cuánto cuesta?. El informe final del GMES menciona, como indicación, unos cinco mil millones de euros en un periodo de diez años, de los que 2.300 millones serán para el segmento espacial y su infraestructura en el suelo. Dos tercios de la inversión total serán financiados por la Unión y un tercio por la ESA.
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(1) Global Monitoring of Environment and Security.
(2) Global Earth Observation System of Systems.
(3) Además del sistema Galileo de navegación civil por satélite, el área espacial de GMES ocupa una posición clave al lado de los programas de exploración del espacio y de desaparición progresiva de la “fractura digital”.
El modelo Vegetation
Los instrumentos Vegetation, desarrollados por el Centro Común de Investigación de la Comisión y por varios actores espaciales europeos(1), están situados a bordo de los satélites franceses de observación SPOT-4 y SPOT-5, consiguen la proeza de realizar, diariamente, un barrido a toda la vegetación de la Tierra. Las grandes bazas de esta doble herramienta espacial son la accesibilidad y la continuidad de los datos proporcionados en los países en desarrollo, particularmente en África.
Imágenes Spot-Vegetation: identificación de incendios forestales en Canadá y observación de los humos emitidos por la erupción del Etna en octubre de 2002.
© Cnes
Vegetation-1 (en SPOT-4) y Vegetation-2 (en SPOT-5) funcionan desde el 1 de marzo de 1999 y el 1 de marzo de 2003 respectivamente. Estos dos instrumentos de teledetección espacial, casi idénticos, con una masa de 152 kg, están situados en el mismo plano orbital a 830 km de altitud. Con 23 minutos de intervalo, examinan de forma continua la superficie terrestre en cuatro bandas espectrales (azul, roja, infrarrojo cercano, infrarrojo medio). Su captación de imagen ofrece un área de barrido de 2.250 km, con una resolución constante de 1.150 metros. Sus datos son captados por la estación sueca de Kiruna, para ser transmitidos posteriormente al Centro de Tratamiento de las Imágenes Vegetation (CTIV) en VITO (Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek), en Mol (Bélgica), donde se procesan y archivan.
Su área de aplicación es extensa. Abarca la ocupación y la utilización de los suelos, el estudio de los cambios de la biosfera, la interactividad entre clima y vegetación, la gestión del medio ambiente, la evaluación de los incendios forestales y de las zonas de quemado, el seguimiento de los recursos de agua, la vigilancia de los riesgos de inundaciones, la evaluación de los daños en la cubierta vegetal...
Gratuidad e internacionalización
El número de sus usuarios no cesa de aumentar. Desde el principio, los datos de Vegetation dieron pie a varias aplicaciones en Europa(2). Desde enero de 2002, una nueva política de distribución ha autorizado el acceso gratuito a las observaciones de más de tres meses. Hay unos 70 clientes registrados de una treintena de países, pero más de 4.000 usuarios se han inscrito para descargar las imágenes de forma gratuita. De este modo, los países africanos y latinoamericanos se pueden familiarizar con la interpretación de las imágenes espaciales y poner en marcha aplicaciones adaptadas a sus necesidades específicas.
Vegetation, observador permanente del “pulso verde” de la Tierra, que ha originado una multitud de nuevos productos y servicios, representa un “caso modelo” precursor dentro de la óptica del GMES. Simboliza una inversión de 160 millones de euros, de los que 55 millones han sido aportados por la Comisión Europea. “Es el ejemplo a seguir en la realización de observaciones desde el espacio, ya que pone la teledetección por satélite al alcance de los usuarios que disponen de medios informáticos limitados”, explica Etienne Bartholomé, del Institute for Environment and Sustainability (IES por sus siglas en inglés), del Centro Común de Investigación (CCI) de Ispra.
¿Qué pasará después del 2008?
Las imágenes Vegetation estarán cada vez más fácilmente disponibles gracias a la organización Eumetsat que las difunde, a la vez que los datos de Meteosat, a través de su servicio Eumetcast. Para África, esta difusión se apoya en la red Puma(3) en proceso de implantación con el apoyo de la Unión. Se trata de un conjunto de 57 estaciones, de fácil mantenimiento, instaladas desde marzo de 2004 (en Kenia) y que entrarán en funcionamiento a partir del verano de 2005 en 53 países y en 5 centros regionales africanos. “La extensión de los productos Vegetation y su empleo combinado con los servicios de Meteosat sientan las bases del futuro programa AMESD [African Monitoring of Environment and Sustainable Development], que será la sección de GMES dedicada a África”, precisa Paul Counet, quien preparó el programa Puma en Eumetsat y que actualmente forma parte de la División Espacio de la Comisión.
Etienne Bartholomé señala: “El sistema Vegetation demuestra su eficacia operacional, en comparación con satélites complejos y costosos que conservan un carácter más bien experimental. Pero ¿cómo se garantizará la indispensable continuidad de sus observaciones globales más allá del año 2008, fecha en la que el programa GMES entrará en la fase operacional?”. Esta continuidad no está aún garantizada por los satélites de teledetección que se preparan en Europa. La sustitución en el espacio del instrumento Vegetation podría por lo tanto entrar en una fase crítica, si se quiere proseguir su implantación como parte de los servicios del sistema europeo GMES.
(1) Centre National d'Etudes Spatiales (CNES) en Francia, Service fédéral belge de Programmation de la Politique Scientifique (SPP), Swedish National Space Board (SNS
y Agenzia Spaziale Italiana (ASI).
(2) Particularmente dentro del marco del producto Geosuccess (Global Earth Observation in Support of Climate Change and Environmental Security Studies); que pone en sinergia la información de varios instrumentos en órbita.
(3) Preparation for the Use of the Meteosat Second Generation satellites in Africa o Preparación para el uso de productos de segunda generación de METEOSAT (MSG) en África.
Prevenir, prever y utilizar en caso de emergencia
Los satélites de observación están equipados de sensores pasivos (sistemas ópticos) y activos (radar y láser) que son cada vez más avanzados. La ventaja primordial de estos captores espaciales es la repetitividad y la regularidad de sus tomas de imágenes y de los datos transmitidos. Su utilización ayuda en dos etapas fundamentales dentro de la gestión de los problemas y de las situaciones de riesgo o de emergencia: la previsión y la prevención.
La prevención pretende establecer diagnósticos o escenarios de las situaciones medioambientales actuales o futuras. Se basa en la captación y en la toma de imágenes y de mediciones, en particular en las zonas con problemas o riesgos determinados. Los datos proporcionados por diferentes satélites deben ser evaluados, lo que suponen grandes intercambios de información y la posibilidad de compararlos entre sí (de ahí la noción clave de “sistema de sistemas”). Se pretende cartografiar de forma precisa las características específicas de las diversas regiones de la Tierra a escalas locales o más amplias, poner al día sistemas de información geográfica con regularidad, establecer modelos comparativos a partir de situaciones idénticas, y gestionar los medios que pueden limitar el alcance y la gravedad de los riesgos naturales además de los causados por el hombre (contaminaciones, incendios).
La previsión se inscribe en una perspectiva a corto plazo que puede ir desde las veinticuatro horas hasta varios días. El ejemplo más conocido es el de los enormes avances conseguidos por la meteorología, gracias a la “mirada” de los satélites geoestacionarios (a 35.800 km por encima del ecuador) y polares (entre 500 y 1.000 km sobrevolando los polos). Las imágenes y los datos transmitidos (analizados junto con la información de las redes terrestres), alimentan los modelos informáticos para discernir los cambios, localizar el origen de un fenómeno y seguir permanentemente la forma en que evoluciona.
Inundaciones en el valle del río Saône (Francia) en 2001: a la izquierda, la crecida de los ríos; en el centro, la inundación y a la derecha, las tierras afectadas por las aguas.
© ESA
Ya sea de cara a una tempestad o a un ciclón, al avance de las mareas negras, a los maremotos, a las inundaciones o a los incendios forestales, la observación por satélite facilita la organización de las acciones y la optimización de las intervenciones de rescate de vidas humanas. Con esta perspectiva, es necesario gestionar un enorme flujo de datos que hace falta procesar en tiempo real para extraer información útil de forma rápida.
En lo que respecta a los seísmos, la previsión sigue estando en el estadio experimental. Se están llevando a cabo numerosas investigaciones para que un día la captación por satélite pueda dar alertas, antes del desencadenamiento de terremotos o de erupciones volcánicas. Ello utilizando la “escucha” de los crujidos de las rocas en las zonas con fuerte índice de sismicidad, la medición de los flujos de temperatura a lo largo de las costas, o bien el análisis de las perturbaciones electromagnéticas en toda la Tierra (1).
¿Catástrofes? Un número de llamada único
Poco después de la tragedia del tsunami en el Océano Índico, las imágenes proporcionadas por todos los satélites que sobrevolaban las regiones afectadas se pusieron a disposición de quienes dirigían las intervenciones de emergencia en un sitio único. Este apoyo logístico insustituible está garantizado gracias a la Carta internacional “Espacio y grandes catástrofes”, en vigor desde el año 2000.
Banda Aceh (Indonesia) el 29 de diciembre de 2004
© Center for Satellite based Crisis Information
Esta iniciativa humanitaria es el resultado de un compromiso voluntarista adquirido por la ESA y el CNES (Francia) en la conferencia Unispace III que se celebró en julio de 1999 en Viena. La Carta internacional “Espacio y Catástrofes” entró en vigor en junio de 2000. Cuatro años después de su inicio, su éxito supera con creces las expectativas de sus artífices.
En caso de emergencia
La Carta pretende promover la cooperación de los sistemas espaciales en el caso de grandes catástrofes. Proporciona un marco flexible que facilita el acceso a datos de una gran diversidad de satélites de observación. En un breve plazo de tiempo, las informaciones recogidas desde el espacio van completando la recopilación de datos en la Tierra y los medios de teledetección aérea. Un número internacional de llamada único, confidencial, está disponible para que los países víctimas de un desastre natural o de un accidente tecnológico de gran envergadura puedan recurrir lo antes posible a los satélites de los miembros de la Carta.
Concretamente, unos responsables autorizados pueden llamar al operador del ESRIN (Centro de procesamiento de datos de la ESA) en Frascati, cerca de Roma, nada más desencadenarse un seísmo o un accidente de grandes proporciones. Dicho centro se encarga de contactar con el ingeniero de guardia en los organismos espaciales implicados para que sus sistemas satelitales se pongan inmediatamente al servicio del Estado afectado por la catástrofe. Se activan satélites de observación, al igual que medios de telemedicina y de navegación por satélite, sin olvidar los sistemas terrestres de recepción, procesamiento y archivado.
Un balance muy alentador
En cuatro años, la Carta ha revelado su eficacia 55 veces, para 27 catástrofes atmosféricas (inundaciones, huracanes...), 22 casos de siniestros geológicos (terremotos, erupciones volcánicas...) y seis accidentes tecnológicos que han provocado diversas formas de contaminación. Ha quedado demostrada la necesidad de tener acceso, rápidamente, a observaciones por radar y ópticas de gran resolución y de forma repetitiva, así como la asistencia de grupos de expertos.
Los organismos espaciales actualmente miembros de la Carta son el CNES, la ESA, la NOAA de Estados Unidos, la Agencia Espacial Canadiense, la ISRO (India) y la CONAE (Argentina). Estos socios aceptan poner sus satélites de observación a disposición de los países que tengan emergencias, en el momento en que se ponen en contacto con el operador de permanencia en Frascati. La JAXA (Japón) ha pedido su entrada, así como Rusia, China y Brasil, que han manifestado su interés por formar parte de la Carta.
Los satélites SPOT, ERS-2 y Envisat europeos, los satélites meteorológicos de la NOAA; algunos satélites IRS (Indian Remote Sensing Satellites) de la India, del SAC-C argentino y del Radarsat-1 canadiense están implicados en estas operaciones. Se propone incluir la Disaster Monitoring Constellation (DMC) de micro-satélites realizados con el apoyo tecnológico de la Universidad de Surrey (Reino Unido). Al referirse a la Carta, se ha hablado de crear una DMISCO (Disaster Management and Space Coordination Organisation), bajo la dirección de la ONU, que dispondrá de recursos estables y de un acceso a los sistemas espaciales para una gestión coordinada de las catástrofes.
Sensores cada vez más precisos y polivalentes
La observación desde el espacio se realiza principalmente con dos formas de toma de imágenes: la alta resolución (de 5 a 0,5 metros) con un ángulo de visión menos amplio (menos de 20 km) y la resolución media (de 40 a 5 metros) con un ángulo de visión extenso (al menos de 200 km). Explicaciones.
Los sensores de Envisat
© ESA
La espectrometría pasiva, que emplea sensores ópticos (cámaras, escáneres), estudia la naturaleza de la superficie terrestre según la reflexión de la luz solar en diversas longitudes de ondas. Estos equipamientos funcionan como una cámara de fotos digital o una cámara de televisión en la que se colocan filtros según los detalles que pretendamos resaltar. Las fotos más habituales se toman en las bandas espectrales siguientes: azul, verde, amarillo, rojo, infrarrojo cercano e infrarrojo medio. El generador de imágenes hiperespectral es un nuevo instrumento que hace posible el barrido minucioso de cientos de bandas del espectro. Su utilización constituye un desafío tecnológico para el procesamiento y la interpretación de sus observaciones desde el espacio.
Radar y láser
La espectrometría activa con sistemas de radar (SAR) y láser (LIDAR) sondea la superficie terrestre emitiendo impulsos de radio a través de las capas de nubes, de día o de noche, recogiendo los ecos resultantes. Cada impulso “ilumina” una porción de la superficie que corresponde a la huella del haz y que contiene los elementos susceptibles de producir un eco.
El procesamiento de las mediciones, para dar una imagen de radar y para obtener información, requiere programas informáticos complejos: hay que realizar cientos de operaciones matemáticas (algoritmos) para cada uno de los millones de píxeles de una imagen de radar.
La frecuencia o la longitud de onda en la que opera el haz de radar es uno de los parámetros que ejercen una influencia sobre “la firma de radar” de un objeto; es del orden de 1 a 10 GHz (longitud de onda que comprende en el intervalo entre 3 y 30 cm), es decir, en las hiperfrecuencias o microondas. La onda de radar penetra más profundamente cuanto mayor es su longitud de onda y cuanto más débil es la humedad del suelo. Así, por encima de un bosque, allí donde un radar de banda C (5,3 GHZ) “ve” la copa de los árboles, un radar de banda L (1,3 GHZ) tendrá una visión penetrante que llegue hasta el suelo.
Cuestión de altitud
La altimetría, al medir la reflexión de las ondas de radar en los océanos y en los suelos, permite determinar la altitud ¡con una precisión de centímetros!. Algunos datos inéditos se recogen sobre la altura de las olas (a partir de la cual se puede deducir la velocidad del viento), sobre las influencias de las corrientes marinas (como los caprichos de “el Niño” en el Pacífico) y para comprender el comportamiento de la masa de los océanos, a fin de prever mejor la amplitud de las mareas y de las tempestades. A 1.300 km de altitud, los satélites franco-estadounidenses Topex-Poseidon y Jason-1 , hacen cada diez días un análisis del estado de los mares en los mismos puntos. Estas mediciones están combinadas con los datos del instrumento Doris (Determinación de Órbita y Radioposicionamiento Integrados por Satélite), así como con unos altímetros instalados en los satélites de observación SPOT, ERS y Envisat. Los oceanógrafos de todo el mundo necesitan realmente que se sigan realizando estos análisis altimétricos.
Combinar las señales
La interferometría, que consiste en combinar dos señales de radar de una misma región en dos momentos diferentes, es una técnica demostrada en los sobrevuelos sucesivos de una misma región, o aún en el vuelo en tándem de los satélites europeos ERS. Aunque las señales sean idénticas, la forma de la onda de la señal combinada seguirá siendo la misma. Por el contrario, en caso de cambios en la superficie terrestre, las formas de onda presentan diferencias: las franjas de interferencias. Al analizar estas interferencias, se consigue identificar el menor cambio en la topografía, lo que proporciona indicaciones muy valiosas en cuanto al comportamiento de los suelos en caso de seísmo. El CNES ha puesto en marcha el programa informático “Diapason” que, a partir de las mediciones de un satélite de radar (para las aplicaciones de INSAR con ERS-2) puede detectar automáticamente desplazamientos de algunos milímetros sobre secciones de un kilómetro cuadrado de la superficie terrestre. Este método de interferometría diferencial permite determinar las mínimas variaciones del relieve, de la humedad superficial y de la cubierta vegetal.
