¿Cómo afectan las nubes y los aerosoles a nuestro clima?

Después de 20 años de planificación y preparación exhaustiva, la Misión Earthcare de la Agencia Espacial Europea (ESA) está actualmente en vuelo, ya creando datos interesantes. Hablé con el gerente de la misión Björn Frommknecht para ver los detalles.

Lanzada en 2024, la Misión Earthcare de la ESA está diseñada para revolucionar nuestra comprensión de las observaciones globales de nubes, aerosoles y radiación, y para ayudarnos a revolucionar nuestra comprensión de cómo estos factores afectan nuestro clima. Earthcare tiene como objetivo cuantificar las interacciones de la radiación de aerosol en la nube, que podría incluirse correctamente en los modelos climáticos y de pronóstico de clima y numéricos. Para lograr ese objetivo, los satélites tienen cuatro instrumentos y mediciones, y en todo el mundo miden la estructura vertical y la distribución horizontal de nubes y campos de aerosol junto con la radiación saliente.

El satélite Earthcare viajó con éxito al espacio el 29 de mayo de 2024, montando un cohete Falcon 9 desde la Base de la Fuerza Espacial Vandenberg en California, EE. UU. Después de la fase de puesta en marcha, la primera fase de los datos se hizo pública en enero de 2025.

Para obtener más información sobre la importancia de la misión, su complejidad y los hallazgos hasta ahora, la editora Georgie Purcell habló con el gerente de la misión de Earthcare, Björn de Knokt.

¿Puedes resumir fácilmente las misiones de Tierra y sus objetivos principales?

Earthcare es un proyecto de colaboración entre la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA). El objetivo principal de la Misión Earthcare se incluye en el nombre. Es una misión de observación de la Tierra, con cuidado de la nube, aerosol y sonda de radiación.

Estamos investigando el papel de las nubes y los aerosoles, sus interacciones con la radiación del sol y la radiación de la tierra. Para lograr eso, volar cuatro equipos: LiDAR atmosférico (ATLID), radar de perfil de nubes (CPR), imágenes multiespectrales (MSI) y radiómetro de banda ancha (BBR). Jaxa presentó uno de los sensores activos, Cloud Radar,. La colaboración entre agencias espaciales e instrumentos es esencial para esta misión.

Earthcare es muy especial por varias razones. La misión fue elegida en 2004, por lo que tomó mucho tiempo. Es realmente tecnología de vanguardia, y hoy ESA es el único agente que vuela a los jinetes atmosféricos en el espacio. Estamos progresando en Europa y eso es algo de lo que realmente podemos estar orgullosos. Este logro fue posible solo para los esfuerzos de un gran equipo de Earthcare que enfrenta muchos desafíos. Nunca he conocido a un equipo que sea más dedicación, integridad o profesional que el de Earthcare. Por supuesto, la colaboración con Jaxa ha ayudado mucho, no solo con la industria europea.

Durante muchos años, la misión ha enfrentado retrasos significativos causados ​​por eventos importantes, como el terremoto de Tohoku 2011 y el tsunami, que destruyó la fábrica de chips donde se construyó parte del radar de perfil de nubes, y destruyó la fábrica de chips que retrasó el proyecto varios años. Otro desafío fue causado por la guerra en Ucrania, ya que originalmente estaba programado para tener lugar en el cohete de soja ruso. Después de un feroz proceso de prueba, se inició con éxito en un cohete SpaceX Falcon-9 en su lugar.

¿Por qué es tan importante arrojar luz sobre el papel que juegan las nubes y los aerosoles en la regulación del clima de la Tierra?

Para predecir cómo evolucionará el clima de la Tierra, se deben hacer ciertas suposiciones sobre el comportamiento de las nubes y el aerosol, las interacciones con la radiación solar y la radiación térmica de la Tierra. Sin embargo, todavía hay mucha incertidumbre en torno a esto. Las mejoras que podemos hacer con respecto a esta incertidumbre beneficiarán inmediatamente la precisión de nuestro modelo climático, particularmente para los pronósticos a largo plazo.

¿Cuál es la importancia de los cuatro instrumentos utilizados en las misiones?

Hay dos sensores activos que emiten radiación y pueden escanear activamente objetivos. Los ciclistas atmosféricos son como punteros láser que emiten luz UV para medir la distancia. Mida las distancias y detectar y perfil de aerosoles como nubes de polvo, contaminación industrial, agua de mar, vapor y más. La función de perfiles le permite descubrir estructuras verticales.

El radar de perfil de nubes es similar, pero en el caso de las nubes, puede detectar nubes y ver la estructura en el interior. Se puede detectar movimiento vertical, lo que le permite ver si algo en la nube se va o se mueve hacia el satélite. Si se mueve, es precipitación. Esto significa que la lluvia en las nubes puede ver dónde llueve. Esta también es información muy importante para los pronósticos meteorológicos numéricos.

Para clasificar aún más el perfil, existen instrumentos de imágenes multiespectrales. El campo de visión de estos sensores activos, conocidos como franjas, es relativamente pequeño (1 km para el radar de perfil de nubes y 30 m para los ciclistas). Los imágenes con una banda de 150 km pueden recopilar más información contextual.

El cuarto dispositivo es el radiómetro. Al final de la cadena de procesamiento, extendemos el perfil vertical a cubos de 10×10 km y 10 km de altura con pequeñas huellas, simulando la radiación en las ubicaciones satelitales si los supuestos sobre cómo las nubes y los aerosoles interactúan con la radiación del sol y la tierra eran ciertas. La principal fuerza de la tierra es que estos cuatro sensores se miden al mismo tiempo en el mismo lugar. Las misiones anteriores de otras organizaciones espaciales importantes, como el A-Train de la NASA, han utilizado varios sensores en diferentes satélites y están volando una tras otra. Sin embargo, a medida que el clima cambia muy rápidamente, incluso solo unos pocos segundos pueden marcar la diferencia. Somos los únicos que pueden medir todo en un solo lugar, en un solo lugar. A continuación, compare la radiación medida con lo que cree que debería alcanzar la posición del satélite. Esta diferencia lo ayudará a comprender cómo las nubes y los aerosoles interactúan con la radiación. Esta información se puede proporcionar a los modelos climáticos y climáticos.

¿Cuáles fueron los hallazgos clave de misiones anteriores?

En octubre pasado, se lanzaron imágenes sinérgicas. Estos muestran que solo utilizando ambos sensores activos juntos podemos obtener una imagen completa que incluya la estructura y las partes radiantes de la nube y el aerosol. Ya hemos podido ver dónde se calienta la atmósfera o enfría el clima de la Tierra. Este es un resultado preliminar logrado solo seis meses después de su lanzamiento, pero los científicos ya están muy entusiasmados. Esta es una prueba del concepto de que ambos la calidad del sensor es como se esperaba y existe una gran posibilidad de lograr los resultados científicos a los que apuntamos. Los datos de nivel 1 se publicaron en enero, seguidos de los datos de Nivel 2 en marzo. Los resultados ya son extremadamente prometedores.

¿Has encontrado alguna dificultad desde que se lanzó? Si es así, ¿cómo se han superado?

Uno de los principales desafíos inmediatamente después del lanzamiento fue preparar una campaña de calibración y verificación. Las mediciones deben verificarse y ajustarse externamente. Esto se puede lograr usando planos volando bajo satélites. Los satélites son mucho más rápidos que los aviones: los aviones vuelan a 900 km/h, mientras vuelan a 7 km/s. Necesitas estar en el lugar correcto en el momento correcto. Hubo seis principales campañas de calibración, una colaboración entre muchos países europeos y los Estados Unidos. Fue un esfuerzo monumental y un muy buen ejemplo de colaboración.

Estas campañas requieren una planificación cuidadosa y exhaustiva. Hubo una fecha objetivo en la que el instrumento estaba muy bien definido para estar listo para comparar las medidas. Ese fue un gran desafío. El radar, el imágenes y el radiómetro fueron muy rápidos y corrimos más rápido de lo planeado, pero el Atrid estaba listo con el margen del día. Fue una experiencia muy interesante y muy intensa. Nuevamente, fue una gran colaboración entre la industria, ESA y Jaxa.

Para Atlid, se deben seguir ciertos pasos para garantizar que el aerosol refleje la luz en el centro del telescopio receptor. Este fue un éxito, y los instrumentos estaban tan bien sintonizados que tuvieron que reajustar el suelo y el equipo en el aire.

¿Qué sigue para la misión? ¿Cuándo esperas que termine?

El primer lote de datos de Nivel 2 se lanzó el 17 de marzo. Estos son productos de sensor único y dos sensores. Cuanto más ingrese a la cadena de procesamiento, más sensores combinará para generar el producto. A finales de año, lanzaremos un producto totalmente sinérgico con la sinergia de tres sensores. Estos son los próximos hitos principales.

Nuestro factor que limita la vida es el uso de propulsores, ya que significa una altura de 400 km, ya que necesita volar relativamente bajo. La vida útil de la misión nominal es de tres años a partir de mayo de 2027 para traernos, pero muestra que podemos extender nuestra vida sujeto a la aprobación de los Estados miembros.