detección remota con imágenes satelitales para analizar la calidad del aire en centroamérica dr....

Detección Remota con Imágenes Satelitales para Analizar la Calidad del

Aire en Centroamérica

Dr. Amy K. HuffBattelle Memorial Institute

huffa@battelle.org703-875-2975

Dr. Ana I. PradosUMBC/JCET

Ana.I.Prados@nasa.gov301-614-5494

Betzy HernandezCATHALAC

betzy.hernandez@cathalac.org

2

Reconocimientos • Programa de Ciencias Aplicadas de la NASA:

Lawrence A. Friedl, Daniel E. Irwin

• Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (U.S. EPA): Orlando Gonzales, Lourdes Morales

• Universidad Nacional: José Félix Rojas, Jorge Herrera

• CATHALAC: Emil Cherrington, Francisco Delgado, Africa Flores, Eric Anderson, Valerie Garrish

• Universidad de Panamá: Vasco Duke, Hipólito Guerra, Wilfredo Urriola

• Universidad de Maryland, Condado de Baltimore: Ray Hoff, Hai Zhang, Ruben Delgado, Nikisa Jordan

Capítulo 1: Detección Remota de Condiciones en la Tierra con

Imágenes Satelitales

9:00 – 9:30

¿Qué Es la Detección Remota?

La detección remota es un método para obtener información sobre las propiedades de un objeto sin tener contacto físico con él.

¿Por qué utilizar satélites para estudiar la Tierra?

• Mediciones consistentes y rutinarias a escala global.

• Perspectiva general de información a escala hemisférica, regional, nacional y local (el ‘gran panorama’).

• Ofrecen información para aquellas áreas donde no existe medición terrestre de parámetros.

• Alerta temprana sobre eventos ambientales y desastres inminentes.

• Atractivo visual: ‘una foto vale mil palabras’.

Los Satélites Ofrecen una Perspectiva Global

Los datos satelitales se utilizan para muchas aplicaciones, incluyendo el monitoreo meteorológico a nivel global, el análisis

del cambio climático, y la observación del medio ambiente.

¡Una Foto Vale Mil Palabras!

Los satélites ofrecen cobertura consistente y rutinaria a escala global de eventos ambientales.

Características Importantes de los Datos Satelitales: Resolución Espacial

• La resolución espacial se refiere al área más pequeña de la Tierra que un satélite puede observar– Depende del tipo de instrumento– Resolución espacial baja (p.ej., 10 km): se pueden apreciar

características regionales grandes (ciudades, bosques, lagos)– Resolución espacial alta (p.ej., 10 m):

se pueden apreciar objetos menores(edificios, caminos, árboles)

• Resolución espacial baja (1 km):– Se pueden apreciar las principales características

regionales (ríos, centros urbanos, nubes)– ¡Los objetos menores NO son visibles!

• Resolución espacial alta (10 m):– ¡Los objetos menores sí son visibles!– Normalmente las imágenes de alta

resolución espacial son caras!

Características Importantes de los Datos Satelitales: Resolución Temporal

• La resolución temporal se refiere a la frecuencia con que un satélite observa la misma área de la Tierra.– Depende principalmente de la órbita del satélite– Resolución temporal alta (p.ej., 30 minutos):

observaciones muy seguidas– Resolución temporal baja (p.ej., un día):

solo una observación por día

Satélites Geoestacionarios• Orbitan a gran altitud

(~35,800 km).• Período orbital igual a la

velocidad rotacional de la Tierra.

• Continuamente observan la misma área de la Tierra.

• Muy alta resolución temporal (minutos u horas).

• Generalmente se emplean para monitorear condiciones meteorológicas y el desa-rrollo de tormentas fuertes, incluyendo huracanes, tornados e inundaciones.

Satélites Geoestacionarios de Observación Ambiental (GOES)

GOES-Oriente

GOES-Occidente

• Satélites meteorológicos geoestacionarios (EE.UU.).

• Resolución temporal de 30 minutos a 3 horas.

• Resolución espacial de 1 km, 4 km y 8 km.

• Múltiples productos, principalmente para el pronosticado meteorológico.

• 5 bandas:– Visible (0.55-0.75 m)– Onda Corta IR (3.80-4.00 m)– Vapor (6.50-7.00 m)– IR 1 (10.20-11.20 m)– IR 2 (11.50-12.50 m)

Ejemplos de Satélites Geoestacionarios

Satélites de Orbita Polar

• Orbitan a baja altitud (~700-800 km).• Su órbita cruza los Polos Norte y Sur.• La Tierra gira mientras orbita el saté-lite

de manera que el satélite observa un área nueva cada vez que pasa.

• Los satélites de órbita polar observan la misma área de la Tierra una vez por día (o con menor frecuencia).

• Baja resolución temporal.• ¡Cobertura global!• Se emplean para estudiar múltiples

parámetros, incluyendo la calidad del aire, el uso del suelo, la calidad del agua, y la vegetación.

Satélites de Orbita Polar de la NASA

Satélites de Orbita Polar de la NASA para Observar la Calidad del Aire

• Terra– Lanzado en 1999– Paso local a las 10:30 AM

• Aqua– Lanzado en 2002– Paso local a la 1:30 PM

• Aura– Lanzado en 2004– Paso local a la 1:30 PM

Satélites de Orbita Polar que Pasan en Horas de la Tarde

¿Cómo Toman Mediciones los Satélites?

• Los satélites no toman mediciones directas de los parámetros geofísicos de la Tierra.

• Los satélites miden la radiancia (luz) solar y/o terrestre en una columna vertical de la atmósfera.

• Los datos de radiancia se convierten en parámetros geofísicos con la aplicación de algoritmos científicos.

Retos de la Detección Remota con Imágenes Satelitales

• Es muy costoso construir y lanzar un satélite.• Hay que convertir las mediciones de radiación

luminosa a valores geofísicos como tempera-tura o concentraciones de contaminantes.

• Relación inversa entre la resolución espacial y la relación temporal.

¡Las ventajas superan con mucho los retos!

Actividad 1: Órbitas de los Satélites

• Cada participante recibirá una hoja de ejercicio sobre las órbitas de los satélites.

• Los participantes trabajarán en equipos de 3-4 personas para responder las preguntas.

• Después del análisis en equipo, se discutirán las respuestas entre todos los participantes.

• Meta: Familiarizarse con la terminología y las características

de los satélites.