Ficha técnica TERRA AQUA

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1 Ficha técnica TERRA AQUA

2 SATÉLITE El satélite TERRA (EOS AM-1) forma parte de una misión que incluye a los Estados Unidos, Canadá y Japón. Es concebido como un 'buque insignia' con capacidad para registrar los cambios climáticos de la atmósfera con la precisión adecuada como para permitir un pronóstico a corto plazo. Gira alrededor de la Tierra a 705 km, de manera sincronizada con el Sol, y va del polo norte al polo sur. Su órbita tiene una duración de 98.1 minutos y pasa por el ecuador a las 10:30 A.M. El tamaño de este satélite es de 3.5 x 6.8 metros y su peso es de 5200 kg. Tiene una potencia de 2530 watt (promedio) y la velocidad de datos de los instrumentos es de 18,545 kilobytes por segundo (promedio). Su vida útil se estima en 6 años y dado que se concibió como un centro de investigaciones, lleva a bordo cinco instrumentos: ASTER, CERES, MODIS, MISR, MOPITT. En la misión del satélite AQUA (EOS PM-1), los Estados Unidos proporcionaron la nave espacial y cuatro de los seis instrumentos científicos que lleva a bordo; Japón proporcionó un radiómetro avanzado para la exploración de microondas y Brasil un sondeo de humedad para su país. AQUA fue el primer miembro de un grupo de satélites de la constelación vespertina, integrada además por Aura y PARASOL. Su misión científica de seis años tiene como fin primordial estudiar el ciclo global del agua en la atmósfera, tierra y océanos. Orbita de sur a norte en el nodo ascendente y cruza por el ecuador a las 1:30 P.M. El aparato, de casi tres toneladas de peso y 4.8 metros de envergadura se ubica en el espacio a 705 kilómetros de la tierra. La duración de su órbita es de 99 minutos. Transporta seis instrumentos de gran precisión destinados a estudiar el espectro visible y el infrarojo para determinar las propiedades de las nubes, la temperatura superficial del mar, el color del océano, medir humedad y evaporación, el volumen de las masas de agua, grosor de las capas de hielo y de nieve, así como otros parámetros que influyen en la climatología (nivel de radiación de la tierra y los gases de la atmósfera como el ozono, el monóxido de carbono y el metano). Entre ambos satélites, AQUA y TERRA, cubren toda la superficie terrestre.

3 MODIS Imágenes hiperespectrales de la tierra que toman su nombre del sensor incorporado a los satélites TERRA y AQUA. Son de utilidad para estudios del océano, atmosféricos y terrestres, entre ellos del suelo y de vegetación. La resolución espacial de estas imágenes las convierte en un elemento básico para estudiar y analizar multitud de fenómenos de mesoescala. La instancia productora de estas imágenes es la Nacional Aeronautics and Space Administration (NASA), quien proporciona imágenes de toda la superficie terrestre con periodicidad de 1 a 2 días. ANTECEDENTES El satélite TERRA fue lanzado por la NASA el 18 de diciembre de 1999 como parte del programa Sistema de Observación de la Tierra (EOS), con el fin de adquirir datos para el conocimiento de la dinámica atmosférica global y la interacción tierra-océano-atmósfera. Estos datos comenzaron a ser colectados en febrero de Para los científicos, este hecho es considerado un avance importante en el sistema de observación de la tierra, pues a diferencia de las imágenes NOAA, las MODIS tienen la capacidad de que la detección de nubes se realice con 19 canales y su resolución de 250 m las hace parecer visualmente mucho más a una imagen LANDSAT. Tiene 16 veces más resolución y la cantidad de productos que se pueden obtener es impresionante, además de que se reciben en tiempo real. A pesar de que su manejo es técnicamente mucho más complicado que el de un receptor NOAA, que el tamaño de las imágenes incrementa enormemente los gastos de hardware y de almacenamiento, se considera que esta imagen representa un gran paso en la historia. El primer instrumento de vuelo de MODIS integrado al satélite TERRA surge debido a la necesidad de realizar el monitoreo de incendios, por lo que es el primer sensor capaz de detectarlos y predecir su comportamiento. El segundo instrumento MODIS es integrado en el satélite AQUA (FOE PM-1); el cual fue lanzado con éxito el 4 de mayo del El satélite AQUA, del latín agua, es propiedad de la NASA cuya misión es captar una gran cantidad de información acerca del ciclo del agua, incluyendo evaporación de los océanos, vapor de agua en la atmósfera, nubes, precipitación, suelos, hielo, cobertura de nieve. Este satélite forma parte de la misión del programa Sistema de Observación de la Tierra, constelación vespertina (EOS PM-1). Esto significa que pasa por el Ecuador por la tarde y es resultado del esfuerzo conjunto entre los Estados Unidos, Japón y Brasil.

4 SENSOR Los instrumentos a bordo del satélite TERRA son: Radiómetro espectral con imágenes de resolución moderada (MODIS): Sensor pasivo que transmite datos en 36 bandas que van desde el espectro visible hasta el infrarrojo térmico. Posee una resolución espacial moderada (250 metros 2 bandas, 500 metros 5 bandas y 1 km 29 bandas). Hace observaciones de la tierra cada 1-2 días con un ancho de barrido de 2330 km. Provee imágenes de alta resolución radiométrica de la radiación reflejada durante el día y de la emisión térmica diurna y nocturna. En el día toma datos de todas las bandas y en la noche sólo las correspondientes al térmico. Los datos del MODIS se usan para derivar varios productos: índices de vegetación, cobertura de la superficie terrestre, ocurrencia y temperatura de incendios, cobertura de nubes, concentración de aerosoles, etc. Radiómetro espacial de emisión y reflexión térmica avanzado (ASTER): Es resultado de la cooperación entre Estados Unidos y Japón. Obtiene imágenes de la tierra en 14 bandas espectrales: visible, infrarrojo cercano, infrarrojo de onda corta e infrarrojo térmico. Consta de tres telescopios construidos en Japón, uno para cada zona espectral. Se le considera un sistema de alta resolución espacial (15-90 m), espectral y radiométrica, con un ancho de barrido de 60 km. No toma datos en forma continua sino durante 8 minutos por órbita. Dado su alta resolución y posibilidad de variar el ángulo de visión; el ASTER produce imágenes estereoscópicas. Tiene variadas aplicaciones en geología, recursos no renovables, elaboración de mapas a detalle de la temperatura de la superficie terrestre, reflectancia y elevación. Sistema de energía irradiada por la tierra y nubes (CERES): Consta de dos radiómetros de banda ancha que miden el balance de radiación terrestre, estimando la radiación reflejada y emitida por la atmósfera desde la superficie hasta el tope de la misma. Provee estimaciones de las propiedades de las nubes tales como altura, espesor, cantidad y tamaños de partículas. Estas mediciones, muy precisas, son esenciales para entender la predicción del calentamiento global usando modelos climáticos. En el TERRA hay dos instrumentos idénticos, uno que opera en la dirección de avance del satélite y el otro en un modo de barrido biaxial. Mediciones de contaminación en la tropósfera (MOPITT). Instrumento diseñado por científicos de Canadá, Estados Unidos y el Reino Unido para aumentar el conocimiento de la atmósfera baja y en particular observar como interactúa con la biosfera terrestre y oceánica. Es un radiómetro que tiene un ancho de barrido de 640 km y una resolución en el nadir de 22 km. Adquiere datos en forma continua, tanto de día como de noche. Éstos se usan para medir y modelar las concentraciones de metano y monóxido de carbono en la tropósfera, obtener perfiles de monóxido de carbono, medir la columna de metano en la tropósfera y generar mapas globales de distribución de metano y monóxido de carbono. Radiómetro espectral con imágenes multiangulares (MISR): Toma imágenes simultáneamente en nueve direcciones distintas desde el nadir hasta 70.5 grados. Esta cualidad permite monitorear cantidad y tipo de aerosoles atmosféricos, cantidad, tipo y altura de las nubes y distribución de cobertura terrestre, incluyendo el follaje. Su ancho de barrido es de 360 km, por lo que escanea toda la superficie terrestre en 9 días. La resolución de los pixeles es de 275 metros fuera del nadir y 250 metros en el nadir. Capta imágenes con resolución espacial distinta: en el modo local se seleccionan áreas de 300 km de longitud y en el modo global, la tierra se observa a menor resolución. Las cuatro bandas espectrales de las 9 cámaras proveen información para fines distintos: rojo e infrarrojo cercano-cobertura vegetal y aerosoles marinos, verde-propiedades de reflexión (albedo), azul-distribución del tamaño de los aerosoles y las cuatro bandas-color del océano.

5 SENSOR Los instrumentos a bordo del satélite AQUA son: Sondeo atmosférico infrarrojo (AIRS): Dispositivo que contiene 2378 bandas del infrarrojo y cuatro bandas que abarcan del visible al infrarrojo cercano. Fue elaborado para tomar medidas exactas de la temperatura del aire, la humedad, nubes y temperatura superficial. Es el primero específicamente diseñado para medir el vapor de agua global y los gases que producen el efecto de invernadero. Los datos colectados por este instrumento son usados para representar la temperatura atmosférica y el vapor de agua en tercera dimensión a escala global y con una periodicidad diaria, y son muy apreciados por los científicos estudiosos del calentamiento global. Unidad de sondeo avanzado de microondas (AMSU-A): Este sensor pasivo fue diseñado para obtener perfiles de temperatura de la superficie de la atmósfera, especialmente de la estratósfera. Consta de dos unidades separadas físicamente, AMSU-A1 y AMSU-A2. Provee mediciones de temperatura en altitudes de 40 km y tiene un filtraje de nubes capaz de realizar observaciones de la parte inferior de la atmósfera; junto con AIRS obtiene variaciones de temperatura de 1 C en 1 km de capas de la atmósfera baja. Cuenta con 15 canales, 12 de ellos son para sondeos de temperatura y tres para mediciones de vapor de agua y precipitación. Sondeo de humedad para Brasil (HSB): Cuenta con 4 canales de microondas cuyo objetivo es obtener perfiles de humedad de la atmósfera, aún bajo condiciones de alta nubosidad y niebla. También mide precipitaciones y la cantidad total de agua en la columna de la atmósfera que se ubica por debajo del satélite. Las mediciones se realizan en un rango de 150 a 183MHz. Los datos colectados tienen una resolución horizontal de 13.5 km. Son básicos en pronósticos del tiempo global, ya que provee datos de zonas en donde otros sensores no pueden obtenerlos o éstos son escasos y en la comprensión del sistema de lluvias en Brasil. Radiómetro avanzado de escaneo en microondas-eos (AMSR-E): Fue construido por Japón, con patrocinio de la NASA. Este sensor pasivo toma mediciones del medio ambiente de la tierra, en apoyo a los esfuerzos de monitoreo de los cambios globales severos. Se especializa en la detección de humedad en los suelos y en el monitoreo del hielo, al utilizar microondas en vez de luz visible que penetran las nubes, incluso de noche. El área de barrido es de 25 por 25 kilómetros y toma imágenes en 12 bandas ( Ghz). Radiómetro espectral con imágenes de resolución moderada (MODIS): Transmite datos en 36 bandas que van desde el espectro visible hasta el infrarrojo térmico. Posee una resolución espacial moderada (250 metros 2 bandas, 500 metros 5 bandas y 1 km 29 bandas). Hace observaciones de la tierra cada 1-2 días con un ancho de barrido de 2330 km. Provee imágenes de alta resolución radiométrica de la radiación reflejada durante el día y de la emisión térmica diurna y nocturna. En el día toma datos de todas las bandas y en la noche sólo las correspondientes al térmico. Los datos del MODIS se usan para derivar varios productos: índices de vegetación, cobertura de la superficie terrestre, ocurrencia y temperatura de incendios, cobertura de nubes, concentración de aerosoles, etc. Sistema de energía irradiada por la tierra y nubes (CERES): Consta de dos radiómetros de banda ancha que miden el balance de radiación terrestre, estimando la radiación reflejada y emitida por la atmósfera desde la superficie hasta el tope de la misma. Provee estimaciones de las propiedades de las nubes tales como altura, espesor, cantidad y tamaños de partículas. Estas mediciones, muy precisas, son esenciales para entender la predicción del calentamiento global usando modelos climáticos. En el TERRA hay dos instrumentos idénticos, uno que opera en la dirección de avance del satélite y el otro en un modo de barrido biaxial.

6 RESOLUCIÓN ESPECTRAL Y ESPACIAL Banda Longitud de onds Espacial (m) Aplicación Banda Longitud de onda Espacial (m) Aplicación micras 250 Límites de tierra, nubes y aerosoles nm 1000 Vapor de agua atmosférico micras 250 Límite de tierra, nubes y aerosoles nm 1000 Temperatura de la superficie y nubes micras 500 Propiedades de la tierra, nubes y aerosoles nm 1000 Temperatura de la superficie y nubes micras 500 Propiedades de la tierra, nubes y aerosoles nm 1000 Temperatura de la superficie y nubes micras 500 Propiedades de la tierra, nubes y aerosoles nm 1000 Temperatura de la superficie y nubes micras 500 Propiedades de la tierra, nubes y aerosoles nm 1000 Temperatura atmosférica micras 500 Propiedades de la tierra, nubes y aerosoles nm 1000 Temperatura atmosférica micras 500 Biogeoquímica, color del océano y fitoplancton nm 1000 Vapor de agua en nubes Cirrus micras 500 Biogeoquímica, color del océano y fitoplancton nm 1000 Vapor de agua en nubes Cirrus nm 1000 Biogeoquímica, color del océano y fitoplancton nm 1000 Vapor de agua en nubes Cirrus nm 1000 Biogeoquímica, color del océano y fitoplancton nm 1000 Propiedad de las nubes nm 1000 Biogeoquímica, color del océano y fitoplancton nm 1000 Ozono nm 1000 Biogeoquímica, color del océano y fitoplancton nm 1000 Temperatura de la superficie y nubes nm 1000 Biogeoquímica, color del océano y fitoplancton nm 1000 Temperatura de la superficie y nubes nm 1000 Biogeoquímica, color del océano y fitoplancton nm 1000 Altitud máxima de las nubes nm 1000 Biogeoquímica, color del océano y fitoplancton Altitud máxima de las nubes nm 1000 Vapor de agua atmosférico nm 1000 Altitud máxima de las nubes nm 1000 Vapor de agua atmosférico nm 1000 Altitud máxima de las nubes OTRAS CARACTERÍSTICAS Resolución radiométrica Resolución temporal 32 Bits Diaria

7 NIVEL DE PROCESAMIENTO Los datos captados por el sensor MODIS se integran en tres productos básicos (MOD. 01 al 03), los cuales contienen las 36 bandas captadas. A partir de ellos, se derivan toda una serie de productos seleccionando los canales de mejor respuesta al objeto de estudio. Clave Descripción del producto Clave Descripción del producto Clave Descripción del producto Clave Descripción del producto MOD01 Level 1A: Contiene datos crudos de las 36 bandas e información auxiliar del satélite, así como de los instrumentos de toma. MOD10 Cobertura de nieve. MOD21 Concentración de clorofila. MOD31 Concentración de Phycocrythrin. MOD02 Level 1B: Incluyendo la calibración de radiancias y georeferencia para las 36 bandas. De él se obtienen 4 productos:1b 1Km, 1B 500m, 1B 250m y 1B OBC (calibración a bordo del satélite). MOD11 Emisión de calor y temperatura superficial de la tierra. MOD22 Radiación activa fotosintética (PAR). MOD32 Matchup DB y estructura de los procesos oceánicos. MOD03 Conjunto de datos georeferidos. MOD12 Cobertura terrestre / Cambios de cobertura terrestre. MOD23 Concentración de sólidos suspendidos en el agua oceánica. MOD33 Coordenadas de la cobertura de nieve. MOD04 Productos de aerosoles. MOD13 Índices de vegetación. MOD24 Concentración de materia orgánica MOD34 Malla de índices de vegetación. MOD05 MOD06 MOD06 Total de agua precipitada (método del i infrarrojo cercano). Productos de las nubes (grosor óptico, partículas de radio, etc.). Productos de las nubes (fase y propiedades de la parte superior de las nubes). MOD14 Anomalías termales, incendios, biomasa. MOD25 Coccolith concentración. MOD35 Máscara de nubes. MOD15 Índices de hojas y FPAR MOD26 MOD16 MOD07 Perfiles atmosféricos. MOD17 Resistencia superficial y evapotranspiración. Producción de vegetación y productividad primaria neta. Coeficiente de atenuación del agua oceánica. MOD36 Coeficiente total de absorción. MOD27 Productividad primaria del océano. MOD37 Ocean Aerosol Propierties. MOD28 Temperatura superficial del mar. MOD39 Épsilon del agua clara o limpia. MOD08 Productos atmosféricos Nivel 3 MOD18 Índice normalizado de radiancia del agua. MOD29 Cobertura de hielo en océano. MOD43 Albedo 16 Day Level 3 MOD09 Reflectancia superficial corregida atmosféricamente. MOD19 Concentración de pigmentos. MOD30 Perfiles de humedad y temperatura. MOD44 Campos continuos y conversión de la cobertura vegetal.

8 FORMA Y/O TAMAÑO DE LA IMAGEN APLICACIONES Formato BSQ HDF Volumen de archivo 2.5 GB y 1.5 GB compreso 2.5 GB y 1.5 GB compreso Estudio de las propiedades físicas de las nubes Monitoreo de la atmósfera Monitoreo de la tierra Monitoreo del océano Cambios meteorológicos y biológicos Detectar energía termal del fuego Monitoreo de cultivos Monitoreo de desastres naturales DETECCIÓN DE INCENDIOS MEDIANTE IMÁGENES DE SATÉLITE TIPO NOAA- AVHRR MODIS-TERRA Y MODIS-AQUA 2002/2003 En México, desde octubre de 2001, se instaló en la CONABIO la primera estación MODIS en Latinoamérica. Comenzó a operar a partir de 2002 con imágenes provenientes de los satélites TERRA y en 2003 se inició la recepción de imágenes del satélite AQUA. Como resultado de un programa de colaboración entre México y Guatemala, en mayo de 2002 la CONABIO inició un proyecto de detección de incendios para este país vecino; los resultados son publicados en internet y enviados por correo electrónico al Sistema Nacional de Prevención de Incendios de Guatemala. A lo largo de estos años la Conabio ha actualizado y mejorado el proyecto para agilizar el proceso tanto de detección de incendios como de publicación de la información. Para seguir mejorando, actualmente inicia una evaluación del proyecto en la que la participación de los usuarios resulta fundamental.

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