http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/SMOS
http://www.esa.int/esasearch?q=Sat%C3%A9lite+de+Humedad+terrestre+y+Salinidad+en+los+Oc%C3%A9anos
Soil moisture processed two ways
SMOS on speed
14 October 2016
While ESA’s water mission was built to advance our understanding of Earth, it continues to show how well it’s suited to delivering information for numerous applications that improve everyday life. Taking this a step further, soil moisture data products are now available within three hours of measurement, which is essential for many applications.
SMOS was launched in 2009 to provide global observations of soil moisture and ocean salinity – two important variables in Earth’s water cycle.
The satellite captures images of ‘brightness temperature’, which correspond to radiation emitted from Earth’s surface and can be used to gain information on soil moisture and ocean salinity.
As well as being used to study how Earth works as a system, SMOS’ readings of brightness temperature have proved to be a completely new source of information for tracking hurricanes, measuring thin ice floating in the polar seas, for assessing fire risk, and more.
Wet soils following extensive rainfall
However, for SMOS to benefit society even more, its data need to be available fast – in what is termed ‘near-real time’, which means within three hours of sensing.
To accommodate this, the process of translating brightness temperature measurements into soil moisture products has been completely redesigned. It involved developing an artificial ‘neural network’, akin to the vast network of neurons in a brain.
After being trained with old soil moisture data, this neural network is now able to compute values of soil moisture from the satellite’s observations within seconds.
ESA’s SMOS mission scientist, Matthias Drusch, said, “Short latency and fast access to data products are very important for many applications such as weather prediction and flood forecasting.
“The neural network approach, developed at CESBIO, has allowed us to integrate state-of-the-art science into operational processing, opening the door for operational agencies.”
The operational data processing is being done at the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts and the final data products can be obtained through Eumetsat’s Eumetcast system.
The fact that soil moisture data are available within three hours of sensing also makes it easier to combine SMOS data with similar information from other satellites.
Zooming in on moisture
In fact, SMOS and NASA’s Soil Moisture Active Passive satellite can provide accurate coarse-resolution soil moisture information. Measurements from the Copernicus Sentinel-1 satellite can then be applied to improve the resolution to ‘field scale’.
By combining measurements from different sensors the spatial resolution is increased from 25 km x 25 km to 100 m x 100 m.
VanderSat, a Dutch company that focuses on adding value to satellite data products, produces these images regularly, furnishing more than 3000 users with essential information.
VanderSat’s Richard de Jeu said, “The new data fusion method provides cost-effective and information-rich soil moisture information.
“This means that more informed decisions can be made – whether you are monitoring crops, predicting the weather, performing predictive analysis or preventing forest fires.”
Susanne Mecklenburg, SMOS mission manager, said, “A single satellite cannot provide high-accuracy datasets, high spatial resolution and fast global coverage. Therefore, a constellation of satellites with complementary instrumentation is needed to address the needs of agriculture, hydrology, weather forecasting, and climate applications.”
SMOS - La Misión del agua de la ESA - Resumen de la misión (Factsheet)
SMOS satellite
Midiendo la Humedad del Suelo y la Salinidad Marina (Soil Moisture and Ocean Salinity)
Continúa la serie de Earth Explorers
SMOS será la próxima misión de la familia de Earth Explorers (Exploradores de la Tierra) de la ESA, un conjunto de misiones diseñadas para observar las variables críticas del sistema de la Tierra. SMOS será el primer satélite dedicado a proporcionar mediciones globales de la humedad del suelo y de la salinidad de los océanos. Con SMOS, Europa demuestra su papel clave en la Observación de la Tierra; esta misión permitirá además avanzar en la investigación sobre el cambio climático, abordando el desafío de comprender cómo funciona el sistema de la Tierra y cómo está afectando la actividad humana a los procesos naturales del planeta.
Comprendiendo mejor el ciclo global del agua
La cantidad de agua presente en el suelo y la salinidad de los océanos podrían parecer dos fenómenos inconexos, pero, de hecho, son dos variables clave relacionadas con el ciclo global del agua. Las variaciones en la humedad del suelo o en la salinidad de los océanos son consecuencia del intercambio continuo de agua entre los océanos, la atmósfera y la tierra – el ciclo del agua de la Tierra, que no sólo permite mantener la vida en el planeta, sino que también juega un papel importante en el clima y en la meteorología. Los datos obtenidos por SMOS permitirán:
- Suplir la actual carencia de mediciones continuas y a nivel global de la humedad del suelo y de la salinidad de los océanos, necesarias para comprender mejor el ciclo del agua de la Tierra. Esto permitirá comprender mejor cómo está afectando el cambio climático a los patrones de evaporación de agua sobre la tierra y en los océanos. Los datos obtenidos con SMOS permitirán mejorar los modelos climáticos y meteorológicos, y tendrán aplicaciones prácticas en áreas como la agricultura y la gestión de los recursos hídricos.
- Monitorizar, por primera vez, de forma regular la salinidad de los océanos desde el Espacio, permitiendo comprender mejor los patrones de la circulación oceánica y su papel en el clima.
SMOS proporcionará información global sobre la humedad de la superficie de la tierra cada tres días con una precisión del 4% y con una resolución espacial de 50 km. Esto es comparable a ser capaz de detectar una cucharadita de agua mezclada con un puñado de tierra. SMOS también medirá la salinidad de los océanos con una precisión de hasta 0.1 psu (unidad práctica de salinidad) realizando la media durante 30 días sobre un área de 200x200 km, lo que es equivalente a detectar 0.1 g de sal en un litro de agua.
Un instrumento espacial completamente innovador
Diseñado y construido por un consorcio europeo de industria e instituciones científicas, SMOS es una muestra de lo que se puede lograr a través de la cooperación europea. SMOS demuestra la excelencia de Europa en ciencia e ingeniería al adoptar una perspectiva completamente nueva para observar la Tierra desde el espacio. La capacidad de medir la humedad del suelo y la salinidad de los océanos está basada en el hecho de que los dos parámetros afectan a las propiedades eléctricas de la superficie de la tierra y de los océanos.
SMOS llevará un instrumento llamado MIRAS (Microwave Imaging Radiometer using Aperture Synthesis, o Radiómetro de Microondas empleando Síntesis de Apertura) – el primer radiómetro interferométrico 2D operando a una frecuencia de 1.4 GHz (Banda –L, longitud de onda ~21 cm) en ser lanzado al espacio. El instrumento MIRAS realizará observaciones a escala global de la emisión de radiación en microondas, independientemente de las condiciones atmosféricas presentes, al menos una vez cada tres días.
Para conseguir la resolución espacial requerida para observar la humedad del suelo y la salinidad de los océanos con un radiómetro convencional, hubiera sido necesaria una antena rotatoria gigante. Se ha adoptado una elegante solución para evitar un sistema tan pesado y costoso que hubiera sido difícil de utilizar en el espacio: la apertura de antena necesaria se sintetiza a partir de 69 elementos de antena independientes, que están distribuidos uniformemente a lo largo de tres brazos desplegables (en forma de Y) y en la estructura central.
Datos de la misión:
- Lanzamiento: 2 Noviembre 2009
- Órbita: Altitud media de 758 km con una inclinación de 98.44º; órbita terrestre baja, polar, heliosincronica, casi circular, de amanecer-anochecer, 23 días de ciclo de repetición, 3 días de subciclo.
- Duración de la misión: Tres años (incluyendo los seis meses de la fase de puesta en servicio) con una posible ampliación de dos años adicionales.
- Instrumento: Radiómetro de Microondas utilizando Síntesis de Apertura – MIRAS, radiómetro interferométrico 2D en banda –L operando a 1.4 GHz (longitud de onda 21 cm), con 69 antenas receptoras distribuidas sobre una antena desplegable con forma de “Y” y sobre el núcleo central. Polarizaciones H y V medidas de forma secuencial.
- Satélite: Plataforma Proteus adaptada a las necesidades de la misión SMOS.
- Masa del satélite: 658 kg (plataforma: 275 kg, carga útil: 355 kg, combustible: 28 kg)
- Dimensiones en el lanzamiento: Cilindro de 2.4 m de altura y 2.3 m de diámetro
- Potencia: Paneles solares desplegables con células de Silicio, baterías de Li-Ion. Máxima potencia disponible para el satélite: 1065 W, máxima potencia consumida por el instrumento MIRAS: 511 W
- Enlace de comunicaciones: enlace de bajada en banda –X para datos científicos con el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC) de la ESA en Villafranca, España, complementado con una estación en banda –X en Svalbard, Noruega, para adquisición de datos procesados en cuasi tiempo real; enlace en banda –S de subida (4 kbps) y de bajada (722 kbps) con la estación de Kiruna, Suecia, para la telemetría y el telecomando del satélite (estación genérica de Proteus)
- Lanzador: Rockot (con etapa superior Breeze-KM) gestionado por Eurockot Launch Services GMBH
- Base de lanzamiento: Cosmódromo de Plesetsk, Rusia
- Control de la misión: Centro de Control y Comando para Proteus del CNES en Toulouse, Francia, a través de la red de estaciones de tierra en banda –S del CNES – Kiruna en Suecia, Aussaguel en Francia y Kourou en la Guayana Francesa
- Procesado de datos: Centro de Procesado de Datos en el ESAC, archivo a largo plazo en Kiruna, y Servicios al Usuario a través del Centro de la ESA para la Observación de la Tierra, ESRIN, en Frascati, Italia
SMOS es una misión Earth Explorer de la ESA con contribuciones nacionales de la Agencia Espacial Francesa (CNES) y del Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) de España. Para la fase de operaciones, la ESA será la responsable de la coordinación general de la misión y de las operaciones del segmento tierra, mientras que el CNES operará el satélite. El diseño y la construcción de SMOS involucró a más de 20 compañías europeas; EADS CASA Espacio (España) lideró el desarrollo de la carga útil y Thales Alenia Space Industries (Francia) el del satélite.
ESA
Guillermo Gonzalo Sánchez Achutegui
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