La humedad del suelo es esencial para la vida de las plantas y las influencias atmosféricas y climáticas
Los científicos que trabajan con datos del instrumento Aquarius de la NASA han dado a conocer los mapas mundiales de la humedad del suelo, que muestran cómo fluctúa la humedad de la tierra con las estaciones y los fenómenos meteorológicos.
La humedad del suelo, el agua contenida en las partículas del suelo, es un jugador importante en el ciclo del agua de la Tierra. Es esencial para la vida de las plantas y las influencias atmosféricas y climáticas. Lecturas de satélite de la humedad del suelo ayudarán a los científicos a comprender mejor el sistema climático y tienen el potencial para una amplia gama de aplicaciones, desde el avance de los modelos climáticos, las previsiones meteorológicas, vigilancia de la sequía y la predicción de inundaciones para informar las decisiones de gestión del agua y ayudar en las predicciones de la productividad agrícola.
Lanzado el 10 de junio 2011, a bordo de la nave espacial argentina Aquarius/Satélite de Aplicaciones Científicas (SAC)-D, Aquarius fue construido para estudiar el contenido de sal de las aguas superficiales del océano. Las nuevas mediciones de humedad de los suelos no eran los principales objetivos científicos de la misión, pero un equipo de investigadores financiado por la NASA y dirigido por el Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA) ha desarrollado un método para recuperar los datos de humedad del suelo del instrumento radiómetro de microondas.
Las mediciones de Aquarius son considerablemente más gruesas en la resolución espacial que las mediciones de la próxima misión de la NASA Soil Moisture Active Passive (SMAP), que fue diseñada específicamente para proporcionar mediciones de la más alta calidad disponible de la humedad del suelo, incluyendo una resolución espacial 10 veces mejor que la ofrecida por Aquarius.
Los suelos irradian naturalmente microondas y el sensor de Aquarius puede detectar la señal de microondas desde la parte superior de 2 pulgadas (5 centímetros) de la tierra, una señal que varía sutilmente con los cambios en la humedad del suelo. Aquarius tiene ocho días para completar cada encuesta mundial de la humedad del suelo, aunque con lagunas en terrenos montañosos o con vegetación donde la señal de microondas se vuelve difícil de interpretar.
Tom Jackson, investigador principal para las mediciones de humedad del suelo de Aquarius y un hidrólogo con el USDA, dijo que su agencia utiliza la información de la humedad del suelo para mejorar los pronósticos de las cosechas. Estas previsiones no sólo ayudan a los agricultores y a los mercados a ajustar sus precios de acuerdo a la producción de todo el mundo, sino que también permiten a las agencias de ayuda planificar las respuestas a emergencias alimentarias.
"Hay una gran cantidad de datos de precipitación en nuestro país, pero fuera de los EE.UU. y Europa es bastante escasa", dijo Jackson. "Mediante el uso de las lecturas de humedad del suelo, podemos controlar mejor el estado de los suelos."
Una versión animada de las mediciones de humedad del suelo de Aquarius revela un patrón dinámico de los cambios en todo el mundo entre los suelos secos y húmedos. Una mirada a la costa oriental de Australia a finales de enero y principios de febrero 2012 muestra el impacto del ciclón Jasmine, una tormenta tropical que trajo fuertes lluvias hasta el norte de Queensland. En África, una ancha banda de suelos húmedos coincide con la zona de lluvias que viaja al norte del ecuador en el invierno del hemisferio sur y luego se desplaza hacia el sur a medida que avanza el verano (ver abajo a la derecha). Los efectos de la tierra mojada por los monzones son evidentes en el subcontinente indio de junio a octubre. El Medio Oeste EE.UU. cambia dramáticamente de ser completamente seco durante la sequía de 2012 a anegado durante las inundaciones de abril y mayo de 2013.
Pero Aquarius tiene algunas limitaciones en sus estimaciones de la humedad del suelo, dijo Rajat Bindlish del USDA, un co-investigador en los mapas de humedad del suelo. Con un ancho de 62 millas (100 km), la huella del instrumento no puede cubrir pequeñas islas, costas y cualquier pedazo de tierra más estrecho de 62 millas, como Baja California o Italia. Otros factores que interfieren con las recuperaciones de humedad del suelo son también: La densa copa de los árboles de la selva amazónica que distorsiona la señal de microondas, mientras que la nieve y el hielo la bloquean. Estas áreas en las que las señales de microondas son de difícil interpretación se muestran en gris oscuro en la animación de la humedad del suelo de Aquarius.
Los datos de humedad del suelo de Aquarius son más gruesas que los recogidos por la misión suelo de la Agencia Espacial Europea Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS). No obstante, tener múltiples misiones en órbita que miden simultáneamente la humedad de la tierra en la misma banda de espectro de microondas asegura un registro más continuo, dijo Peggy O'Neill, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, co-investigador del proyecto de la humedad del suelo y el subdirector científico del próximo proyecto de la misión de la humedad del suelo de la NASA, SMAP.
"Una de las cosas de tener a Aquarius y SMOS en órbita antes que SMAP es que nos ha permitido hacer estudios de intercomparación entre los sensores", dijo O'Neill. "Al contar al mismo tiempo con los tres instrumentos allá arriba vamos a ser capaces de crear una serie de largo plazo de la humedad del suelo que empieza por SMOS y continúa con Aquarius y SMAP. No tendremos que preocuparnos de que los datos anteriores fueron tomados por el satélite SMOS y los datos posteriores por SMAP. Sabremos que nos están diciendo lo mismo. Si no hubiéramos sido capaces de hacer los estudios de intercomparación y no hubiese habido ningún solapamiento entre los tres instrumentos, no sabríamos cómo combinar las medidas en conjunto".
SMAP, que se lanzará en noviembre de 2014, avanzará estudios de humedad del suelo con su mayor resolución espacial y temporal. La nueva misión combinará lecturas del radiómetro de microondas, que son precisas, pero gruesas, con las medidas adoptadas por el radar a bordo, que son menos precisas pero tienen una mayor resolución espacial que los datos del radiómetro. Este enfoque proporcionará una huella de 5,6 millas (9 kilómetros), y producirá cada tres días mapas de humedad del suelo de todo el mundo. Tomados en conjunto estos rasgos de SMAP generarán unas 500 veces el número de mediciones de humedad del suelo por día en comparación con SMOS o Aquarius.
"El tiempo y los modelos climáticos necesitan ahora información en la escala de 10 kilómetros", dijo O'Neill. "SMAP también permitirá que los profesionales que ahora hacen seguimiento de la sequía y la predicción de crecidas a nivel de condado puedan hacerlo en los niveles sub-condado".
Las mediciones de salinidad de la superficie del mar y la humedad del suelo de Aquarius son producidas por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, el cual dirige la misión. Datos de humedad del suelo del radiómetro de microondas de Aquarius de la NASA ya están disponibles en el National Snow and Ice Data Center.
