El mismo nivel del mar para todos

nivel del mar hipotético

El campo de gravedad de la Tierra como base para un Sistema Internacional de Referencia de Alturas

Los mapas generalmente indican la elevación en metros sobre el nivel del mar. Pero el nivel del mar no es el mismo en todas partes. Un grupo de expertos encabezado por la Universidad Técnica de Munich (TUM), ha desarrollado un Sistema Internacional de Referencia de Altura (IHRS) que unificará las mediciones geodésicas en todo el mundo.

¿Qué altura tiene el monte Everest? ¿8.848 metros? ¿8.844 metros? ¿O 8.850 metros? Durante años, China y Nepal no pudieron ponerse de acuerdo. En 2019, Nepal envió un equipo de geodesistas para medir la montaña más alta del mundo. Un año después, subió a la cima un equipo de China. El pasado mes de diciembre los dos gobiernos anunciaron conjuntamente el resultado de la nueva medida: 8.848,86 metros.

El hecho de que tanto China como Nepal reconozcan este resultado debe considerarse un éxito diplomático. Fue posible gracias al nuevo Sistema Internacional de Referencia de Alturas (IHRS), utilizado por primera vez por los especialistas en geodésica que realizan la nueva medición.

Los científicos de la TUM desempeñaron un papel de liderazgo en el desarrollo del nuevo sistema. Establece un nivel cero generalmente acordado como base para todas las mediciones futuras. Por tanto, sustituye al nivel medio del mar, que tradicionalmente ha servido como nivel cero para los topógrafos y, por tanto, para todos los mapas topográficos.

Un artículo en el Journal of Geodesy, escrito conjuntamente por científicos de la TUM y grupos de investigación internacionales, describe los antecedentes científicos y el concepto teórico del IHRS, así como la estrategia para implementarlo.

Cuando cero no siempre es cero

El estándar utilizado hasta ahora, el nivel medio del mar, fue defectuoso desde el principio: nunca hubo una definición fija. Cada país podría utilizar mareógrafos arbitrarios para definir su propio nivel cero. Como resultado, el nivel del mar oficial de Alemania es 31 centímetros más alto que el de Italia, 50 cm más alto que el utilizado en España y actualmente 2,33 m más alto que en Bélgica, donde la altura cero se basa en el nivel del agua en Ostende.

Cuando los mapas topográficos solo se utilizan para hacer senderismo, a nadie le molestan esas diferencias. Pero para los especialistas en geodésica que intentan llegar a una altura universalmente acordada (para el Monte Everest, por ejemplo, la mitad en Nepal y la mitad en China), los niveles cero inconsistentes son un problema mayor. Y puede ser muy costoso cuando los planificadores de estructuras transfronterizas como puentes y túneles se olvidan de verificar las diferentes coordenadas utilizadas por los equipos y convertirlas según sea necesario. En el Hochrheinbrücke, un puente que conecta Alemania y Suiza, se advirtió justo a tiempo una discrepancia de este tipo.

comparación de alturas globales

Imagen: Comparación de las alturas normales inferidas del modelo de gravedad global XGM2019e (grado 5540) con el valor medio de las alturas normales obtenidas de EIGEN-6C4 (grado 2190), GECO (grado 2190) y SGG-UGM-1 (grado 2159).

Escrutinios desde la órbita

"Estaba muy atrasada la introducción de un sistema de referencia de altura válido a nivel internacional", dice la Dra. Laura Sánchez, investigadora de la TUM, del Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut (DGFI-TUM), quien ha liderado grupos de trabajo durante varios años estudiando aspectos teóricos e implementando el nuevo sistema de referencia de altura global en la Asociación Internacional de Geodesia.

Lo que se necesita es obvio: un nivel cero universalmente aceptado. El nuevo Sistema Internacional de Referencia de Altura (IHRS) define cómo se puede calcular: Tiene en cuenta la forma de la Tierra, que es casi esférica, pero aplanada en los polos y ligeramente abultada en el ecuador debido a su rotación, y la distribución desigual de masas en el interior y en la superficie.

Las irregularidades resultantes en el campo de gravedad son la base para calcular el sistema de alturas porque la fuerza y la dirección de la fuerza determinan la distribución del agua en los océanos. Si asumimos que la superficie de la Tierra está completamente cubierta de agua, se puede calcular con precisión la altura de un hipotético nivel del mar y, por lo tanto, el nivel cero para todo el globo.

En proyectos de construcción, pueden ser cruciales incluso las desviaciones más pequeñas

"Se hizo posible realizar el IHRS solo con la disponibilidad de datos globales de misiones satelitales como el satélite de observación de la tierra de la ESA GOCE (Explorador de circulación oceánica de campo de gravedad y estado estable)", dice el Prof. Roland Pail de la Cátedra TUM de Geodesia Astronómica y Física (APG). Su equipo jugó un papel integral en el análisis de las mediciones de GOCE y su uso para calcular modelos globales del campo de gravedad de la Tierra.

"La información obtenida de esta manera proporciona la base para calcular el nivel medio del mar para cada punto de la Tierra con el nuevo Sistema Internacional de Referencia de Alturas, independientemente de que sea en un continente o en un océano, y así computar el nivel cero aceptado internacionalmente", explica Sánchez.

¿Es necesario volver a dibujar todos los mapas? "No será tan dramático", dice Sánchez. "En los países industriales, donde han estado haciendo mediciones de gravedad durante décadas, las desviaciones son bastante pequeñas, solo en el rango de decímetros".

Pero con los proyectos de construcción, por ejemplo, incluso las pequeñas desviaciones pueden causar serios problemas. En consecuencia, el científico confía en que el nuevo sistema de referencia ganará rápidamente aceptación.

El artículo científico se ha publicado en Journal of Geodesy: Strategy for the realisation of the International Height Reference System (IHRS)

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