CAMBIO CLIMÁTICO. Cómo medir toda el agua dulce del mundo

Imagen Del Río Congo obtenida con el Radar de Apertura Sintética  de la Agencia Espacial Europea

Por María Gallucci / Dic 22, 2021

Traducido por L. Domenech

El río Congo es el segundo sistema fluvial más grande del mundo después del Amazonas. Más de 75 millones de personas dependen de él para obtener alimentos y agua, al igual que miles de especies de plantas y animales que viven en los pantanos y turberas que sustenta. La enorme selva tropical que se extiende por su centro ayuda a regular todo el sistema climático de la Tierra. Sin embargo, la cantidad de agua en el sistema es un misterio.

Los hidrólogos y los científicos del clima dependen de las estaciones de monitoreo para rastrear el río y sus cuerpos de agua conectados a medida que fluyen y se acumulan en seis países, y para medir las precipitaciones. Pero lo que alguna vez fue una red de unas 400 estaciones se ha reducido a solo 15, lo que dificulta saber exactamente cómo está afectando el cambio climático a una de las cuencas hidrográficas más importantes de África.

“Para actuar, para gestionar el agua, necesitamos conocer nuestros recursos hídricos”, dice Benjamin Kitambo, geólogo del Centro de Investigación de Recursos Hídricos de la Cuenca del Congo en Kinshasa, República Democrática del Congo. "Pero no podemos saber algo que no medimos".

Los investigadores de todo el mundo están llenando cada vez más las lagunas de datos sobre el terreno utilizando información recopilada desde el espacio. Los satélites equipados con instrumentos de detección remota pueden mirar en lugares donde las mediciones “in situ”, están desactualizadas, son difíciles de recopilar o se mantienen privadas.

Kitambo habló por videollamada desde Toulouse, Francia, donde realiza una investigación de doctorado en el Laboratorio de Estudios Geofísicos y Oceanográficos Espaciales. En estos días, está analizando tesoros de mediciones satelitales y modelos hidrológicos para comprender cómo están cambiando los afluentes, humedales, lagos y embalses del río Congo. Eso incluye el estudio de registros de más de 2,300 estaciones de medición "virtuales", que estiman dos métricas clave en toda la cuenca: la "altura del agua superficial" o el nivel del agua por encima de un punto de referencia y la extensión del agua superficial.

Él dice que la mayoría de los datos de campo de la región datan de antes de 1960, el año en que la mayoría de los países de la región se independizaron de los colonizadores europeos. Desde entonces, la investigación ha disminuido drásticamente y la recopilación de datos sobre aguas superficiales ha resultado difícil.

Hace unos cinco años, el centro de investigación de la cuenca del Congo comenzó a instalar una red de estaciones de monitoreo de agua para abordar la "grave falta de conocimiento básico" sobre los principales canales navegables del río, que a menudo sirven como carreteras. Pero algunos lugares de la vasta cuenca eran demasiado remotos o accidentados para que los investigadores los alcanzaran. En otros, la gente quitó los instrumentos recién instalados para vender los materiales, o porque temían ser espiados.

Muchas partes del mundo enfrentan desafíos similares. Los países de América Latina y el Caribe han experimentado una "disminución dramática" en las mediciones terrestres desde la década de 1980, según una evaluación de 2018 publicada en la revista Water Resources Research. En la cuenca del río Mekong, que se extiende a través de seis naciones desde China hasta Vietnam, los países guardan de cerca sus datos sobre la disponibilidad de agua, si es que los recopilan.

Sin embargo, medir el agua es clave para ayudar a las personas a prepararse para los desastres naturales y adaptarse al cambio climático, dicen los expertos. Se prevé que el aumento de las temperaturas globales aumente el riesgo de tormentas e inundaciones repentinas en ciertas áreas y sequías severas en otras. Mientras tanto, los enormes proyectos de infraestructura y el desarrollo urbano en expansión están alterando y agotando los recursos de agua dulce como ríos y lagos

Esta necesidad de saber está impulsando una serie de iniciativas de investigación ambiciosas que utilizan herramientas de teledetección. A medida que evoluciona la tecnología para recopilar y analizar datos del espacio, los científicos obtienen una imagen más clara de cómo fluye el agua a través de la Tierra y circula en la atmósfera.

Desde los satélites se puede observar la superficie de la Tierra, medir y mapear el agua usando sensores ópticos y de radar. Los sensores ópticos forman imágenes de cuerpos de agua al detectar la radiación solar que se refleja en los objetivos de la Tierra. Una forma de detección de radar, llamada radar de apertura sintética, mide la extensión y la altura del agua superficial transmitiendo pulsos de energía de microondas hacia el planeta y luego midiendo la cantidad de energía reflejada de regreso a la nave espacial, así como el tiempo que tarda el señales para volver. A diferencia de los sensores ópticos, el radar puede ver a través de las nubes y de noche.

Luego, los científicos pueden combinar esas observaciones para explorar cómo los recursos hídricos de una región están cambiando con el tiempo. Un estudio que utilizó 30 años de imágenes satelitales del programa Landsat de la NASA encontró que el agua se ha desplazado dramáticamente a través de la superficie de la Tierra como resultado tanto del movimiento natural de los ríos como de intervenciones humanas como represas e irrigación. Unas 44,000 millas cuadradas de tierra ahora están cubiertas de agua, y 67,000 millas cuadradas de agua se han convertido en tierra, informaron investigadores del instituto de investigación holandés Deltares en un artículo de 2016.

Sin embargo, incluso con la tecnología de teledetección disponible en la actualidad, sorprendentemente pocos cuerpos de agua dulce son rastreados de cerca por su altura; en cambio, muchos satélites de radar existentes se centran principalmente en océanos y capas de hielo. Hasta la fecha, un solo satélite ha medido solo entre el 5 y el 10% de los ríos más grandes del mundo y solo el 15% de los cambios de almacenamiento de agua en los lagos del mundo, según la NASA.

Un nuevo sistema de radar construido por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, pronto podrá observar mucha más superficie de la Tierra y con una resolución 10 veces superior a la de las tecnologías actuales. El interferómetro de radar de banda Ka utiliza dos antenas para transmitir y recibir pulsos en una franja de 75 millas de ancho cuando el satélite pasa sobre una masa de agua. Una antena envía señales a un lugar en la tierra; a continuación, el sistema analiza las dos señales de retorno mediante triangulación. Esto permite a los científicos medir la altura del agua superficial dentro de unos 10 centímetros.

La NASA y la agencia espacial francesa CNES planean lanzar un satélite con el sensor de banda Ka a fines de 2022 como parte de una misión conjunta llamada Surface Water and Ocean Topografía (SWOT), con la ayuda de las agencias espaciales de Canadá y Reino Unido. Junto con los océanos, el satélite del tamaño de un SUV observará los lagos, ríos y embalses del planeta durante su órbita repetida de 21 días.

"Vamos a tener acceso a información global sobre las aguas superficiales de una manera que nunca antes habíamos tenido", dice Cédric David, hidrólogo del Laboratorio de Propulsión a Chorro. Los científicos podrán observar cambios en la cantidad de agua almacenada en la superficie de la Tierra y estimar cuánta agua fluye a través de los sistemas fluviales.

Investigadores como Kitambo dicen que las observaciones FODA aumentarán la precisión y la calidad de sus modelos numéricos, que simulan y predicen cómo el agua se hincha, drena y fluye con el tiempo. Específicamente, los científicos pueden usar datos FODA para calcular la descarga diaria, o el volumen de agua que fluye a través de los canales, de los principales afluentes del Congo y dentro de la selva tropical en el centro de la cuenca. Esto les ayudará a comprender el desarrollo de las inundaciones estacionales, que afectan todo, desde la pesca y la agricultura hasta los hábitats de la vida silvestre y la seguridad humana.

David señala que, junto con otros proyectos similares, la nueva misión permitirá a la NASA observar casi todas las partes del ciclo del agua de la Tierra, incluidos los océanos, la humedad del suelo, las aguas subterráneas, las capas de hielo y ahora las aguas superficiales. “Muchos de nosotros llamamos a esto la edad de oro de las observaciones del ciclo del agua desde el espacio”, dice.

Maria Gallucci es una reportera especializada en energía y medio ambiente con sede en Brooklyn, Nueva York.

El artículo original se puede leer en inglés en MIT Technology Review