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 Satélites

Los satélites en órbita polar son capaces de observar la superficie de la Tierra con mucho más nivel de detalle que los satélites geoestacionarios, ya que sus órbitas son mucho más bajas (800 km, comparados con los 36.000 km de la órbita geoestacionaria). Este sistema global de observación de la Tierra permite recibir los datos tomados sobre cualquier lugar del planeta en menos de dos horas y cuarto, y prácticamente en tiempo real cuando el satélite sobrevuela una estación de seguimiento.

Europa ha comenzado a proporcionar este tipo de servicios a través de una iniciativa desarrollada en cooperación con los Estados Unidos. El Sistema Polar de EUMETSAT (EPS), parte de esta contribución europea, realiza observaciones de gran precisión que están ayudando a mejorar las predicciones meteorológicas y los modelos climáticos.

El campo de la meteorología por satélite entró en una nueva era tras el lanzamiento de MetOp-A, el primero de la familia de tres satélites Meteorológicos Operacionales (MetOp) en órbita polar que constituye el segmento espacial del sistema EPS.



SATELITES MetOp

El programa de satélites Meteorológicos Operacionales (MetOp) es una iniciativa europea que proporciona servicios meteorológicos para monitorizar el clima y mejorar las predicciones del tiempo. La serie de tres satélites MetOp ha sido desarrollada por la ESA y por la Organización Europea para la Explotación de los Satélites Meteorológicos (EUMETSAT), y constituye el segmento espacial del Sistema Polar de EUMETSAT (EPS).

Este programa también constituye la contribución europea a una iniciativa desarrollada en cooperación con la Administración Oceánica y Atmosférica de los Estados Unidos (NOAA), la cual lleva desde el año 1070 recabando datos meteorológicos desde órbitas polares que luego distribuye de forma gratuita a usuarios de todo el mundo. El primer satélite de este programa, MetOp-A, fue lanzado en octubre de 2006 y entró en servicio reemplazando a uno de los dos satélites operados por NOAA. MetOp-A fue el primer satélite meteorológico europeo en órbita polar. Desde su lanzamiento, Europa y los Estados Unidos comparten la responsabilidad de proporcionar información meteorológica desde este tipo de órbita.

satelite Metop A
MetOp-A and -B are launched by ESA on behalf of Eumetsat

MetOp-A fue diseñado para formar parte del sistema de Satélites Medioambientales en Órbita Polar (POES) junto a los satélites de NOAA. Todos los satélites de este sistema ocupan órbitas heliosíncronas, lo que significa que siempre sobrevuelan cada latitud a la misma hora solar media. MetOp-A cruza el ecuador a media mañana, mientras que sus homólogos estadounidenses lo hacen a media tarde, lo que hace posible complementar sus observaciones.

Su carga útil está formada por cinco instrumentos europeos de última generación y por una serie de instrumentos proporcionados por NOAA y por la Agencia Espacial Francesa (CNES), basados en el legado de misiones anteriores.

Los sofisticados instrumentos que viajan a bordo de los satélites MetOp permiten medir con una resolución y precisión sin precedentes un gran número de variables meteorológicas, tales como la temperatura, la humedad, la velocidad y la dirección del viento sobre los océanos y las concentraciones de ozono y de otros gases traza – constituyendo un gran avance en la capacidad para predecir el tiempo y monitorizar el clima a escala global.

Estos satélites también toman imágenes de la superficie de la tierra y de los océanos, y están equipados con transpondedores de búsqueda y salvamento que retransmiten las señales de socorro emitidas por barcos y aeronaves. Los satélites MetOp también cuentan con un sistema de retransmisión de datos que recoge la información de boyas y de otros dispositivos de adquisición de datos distribuidos por todo el planeta.

El segundo satélite de la serie, MetOp-B, se lanzó en septiembre de 2012 y trabaja en tándem con MetOp-A, una configuración que les permite recoger todavía más datos sobre el clima de nuestro planeta. El tercer y último satélite, MetOp-C, se lanzará en el año 2016.

El hecho de lanzar un nuevo satélite cada 5 o 6 años permite garantizar la disponibilidad de los datos de alta resolución para la monitorización del clima y la predicción meteorológica a medio y largo plazo, servicio que continuará hasta el año 2020 como mínimo.

INFORMACIÓN PROPORCIONADA POR www.esa.int


SATELITES NOAA

Los satélites NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) forman parte del Programa POES (Polar Operational Environment Satellite) desarrollado por la NASA en cooperación con la agencia NOAA, Francia y el Reino Unido. La NASA a través del Goddard Space Flight Center (GSFC) se encarga de la construcción y puesta en órbita de los satélites, que pasan a ser comandados por la NOAA una vez realizados los chequeos pertinentes.

El primer prototipo fue lanzado en octubre de 1978 (TIROS-N). A éste han seguido otros, identificados secuencialmente con una letra o un número. Así, el NOAA-J una vez puesto en órbita pasó a denominarse NOAA-14. Con el NOAA-K, que pasó a denominarse NOAA-15, comenzó una nueva serie de satélites (Serie KLM) que han incorporado notables cambios y mejoras en la instrumentación respecto a sus hermanos predecesores. Esta nueva serie viene caracterizada por la presencia de instrumentos de microondas que posibilitan el estudio de zonas nubosas en las cuales los instrumentos que operan en las zonas visible e infrarroja tienen problemas de operación.

satelite NOAA-M


La política de operación de los satélites NOAA establece que haya, al menos, dos satélites operativos simultáneamente: unos de ellos cruza el Ecuador a las 7:30 a.m. hora local y el otro lo hace a la 1:40 p.m. hora local. Por convenio, los satélites impares cubren las órbitas diurnas y los pares las nocturnas asegurando, así, una continua cobertura de toda la tierra.

Los satélites NOAA tienen un período de 102 minutos (promediando 72 minutos de iluminación solar y los 30 restantes de oscuridad). Giran en torno a la Tierra 14 veces al día a una altura de 833 Km. El ciclo se repite aproximadamente cada 11 días. La resolución en tierra de los NOAA es de unos 4 Km en APT y de 1,1 Km en HRPT y tiene una resolución radiométrica de 10 bits.

Los satélites de la NOAA llevan entre otros instrumentos un radiómetro de barrido (AVHRR) que transmite sus datos en formato HRPT. Este tipo de formato se detalla más ampliamente en el siguiente apartado y es el utilizado por nuestro sistema de recepción.



SENSOR AVHRR

El Radiómetro AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) fué inicialmente diseñado para la observación meteorológica (determinación de cobertura de nubes y temperatura de la superficie). Posteriormente, los datos que suministra han encontrado numerosas aplicaciones en el campo de la observación terrestre tales como:

  • Temperatura superficial de tierra y mar (SST).
  • Cobertura de nubes y precipitaciones. Detección de frentes.
  • Erupciones volcánicas.
  • Cobertura de hielo y nieve.
  • Índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI).
  • Seguimiento y detección de incendios forestales.

Es por ello que el AVHRR se ha convertido en una de las fuentes más utilizadas en este tipo de estudios.

Este sistema tiene una resolución 13 veces mayor que el sistema APT, además de tener 5 bandas espectrales y los datos digitales que transmiten son de 10 bits lo que permite visualizar 1024 tonalidades de gris. El sistema HRPT es complejo, se requiere una antena de 1 metro de diámetro la cual debe tener un mecanismo motorizado para seguir al satélite a medida que este se órbita en el espacio. Este proceso es automatizado generalmente por un controlador dedicado alimentado con los datos orbitales.

Se distinguen varios modelos de este instrumento: El AVHRR/1, el AVHRR/2 y el AVHRR/3. Este último es el que portan los satélites de la serie KLM.

Recibe en 5 canales simultáneamente (resolución espectral de 5 canales). La imagen completa de estas "cámaras" se transmiten en modo digital y en formato de alta resolución (HRPT) en 1,7 GHz. Para el modo analógico en 137 MHz, se seleccionan 2 de los 5 canales y se retransmiten rebajados en resolución, uno a continuación del otro (multiplexado en tiempo). Los canales del radiómetro son:

  • CANAL 1: 0,58 a 0,68 µm que corresponden a la luz visible.
  • CANAL 2: 0,725 a 1,1 µm que corresponden al rojo visible y cercano infrarrojo.
  • CANAL 3: 3,55 a 3,93 µm que corresponde al infrarrojo medio.
  • CANAL 4: 10,3 a 11,3 µm que corresponde al lejano infrarrojo.
  • CANAL 5: 11,5 a 12,5 µm que corresponde al lejano infrarrojo.
El canal adicional del modelo AVHRR/3, llamado 3A, mejora la capacidad de discriminación entre nieve, hielo y nubes.

Los canales 1 y 2 son sensibles a la radiación solar (6000 grados C) y, por tanto, recogen la luz solar reflejada por la Tierra. Son útiles para observar las nubes, los contornos de costa, la nieve en las cumbres, etc. Los canales 4 y 5, en cambio, son sensibles a la radiación propia de la Tierra (0 grados C). Por ello, son útiles para la evaluación de temperaturas (por ejemplo, la temperatura superficial del agua marina) y para la observación de nubes, especialmente de noche. El canal 3 está entre medias y es sensible a temperaturas terrestres muy altas, como pueden ser los fuegos, las emisiones de calor de industrias, etc.

El AVHRR puede enviar sus datos en tres formatos: HRPT, LAC y GAC. La transmisión de datos HRPT se realiza de forma continua y se trata de datos de alta resolución. Los datos LAC también son de alta resolución pero se almacenan a bordo y se envían a tierra posteriormente. Los datos GAC se obtienen a partir de los LAC promendiando valores muestreados. En el Centro Oceanográfico de Santander los datos se reciben en modo HRPT.

Las observaciones de teledetección del sensor AVHRR se caracterizan por tener una resolución espacial relativamente alta (1,1 x 1,1 Km en el nadir), optimizada para el estudio de las estructuras de mesoescala y por tiempos de revisita diarios o inferiores, lo que permite hacer un seguimiento de las estructuras hidrográficas en términos de series temporales.







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