Resumen: Las tormentas de escala planetaria se pueden observar mejor desde lejos, preferiblemente desde órbita. El huracán Frances no es una excepción, pero las tormentas terrestres no son nada comparadas con las que se forman en Saturno, el lugar más ventoso de nuestro sistema solar.





Basado en un reporte de ESA

Sobre la Tierra, las tormentas se prolongan por una semana más o menos y generalmente se van desvaneciendo cuanto entran en la fase madura y no pueden extraer más energía de sus alrededores. En Saturno y los otros planetas gigantes, las tormentas duran meses, años, o aún siglos, y en lugar de simplemente desvanecerse, muchas tormentas de esos planetas finalizan sus vidas uniéndose con otras. La forma en que se generan es todavía incierta. Los huracanes que golpean la costa atlántica rara vez se fusionan, pero la secuencia de tres semanas desde Charlie hasta Frances ha hecho que algunas personas se pregunten qué es lo que está sucediendo con las tormentas terrestres. Afortunadamente, un grupo de observadores orbitales está montando guardia desde terrenos más altos.

Los huracanes son ejemplos de tormentas de escala planetaria que se pueden observar mejor desde órbita. Crédito: NOAA

Los huracanes son una de esas fuerzas de la naturaleza que pueden ser solamente capturados por la fotografía satelital. Para el huracán Frances, que actualmente azota la costa de los EE.UU., el satélite Envisat de ESA lo está haciendo aún mejor, escudriñando el huracán de arriba abajo, y aún ayudando a “ver” bajo las olas para cartografiar las fuerzas escondidas que dan energía a la tormenta.

Mientras sus vientos de 235 km/h pasaban sobre las Bahamas, Frances se dirigía para aterrizar en la costa de Florida en algún omento del sábado, y tres cuartos de millón de estadounidenses están en el proceso de evacuar sus hogares. Esperar y observar a Frances podría ser suicida para los seres humanos, pero los observadores situados en el espacio, tales como Envisat, observan a salvo este pasaje.

“Efectivamente, Frances está siendo diseccionado para el estudio de los meteorólogos. Los datos proporcionados por Envisat incluyen la estructura y altitud de las nubes en la parte superior del huracán, el viento y las olas en la zona inferior, la temperatura de la superficie del mar e incluso anomalías en la altura de las aguas que indiquen las condiciones termales del océano superior que influencian su intensidad”.

Los acontecimientos importantes ocurren en una multitud de altitudes y locaciones dentro del huracán, básicamente una tormenta poderosa centrada alrededor de una zona de extrema baja presión.

El sendero barrido por el devastador huracán Andrew a lo largo del sudeste. Crédito: NOAA

Los fuertes vientos superficiales de baja altura y las bandas de precipitación intensa se combinan con poderosas corrientes ascensionales y flujos de humedad en las altitudes mayores, con la liberación de energía en forma de tormentas de lluvia y relámpagos. Hasta ahora, la única fuente confiable de mediciones de alta resolución a diferentes altitudes provenía de aeronaves que volaban directamente a través del huracán.

Envisat lleva a bordo instrumentos ópticos y de radar, lo que permite a los investigadores observar la estructura de nubes y presión en la alta atmósfera tanto en el espectro visible como en el infrarrojo, y a la vez utilizar simultáneamente el radar para medir las irregularidades en la superficie marina y de esa forma deducir los campos de viento que se encuentran sobre ella.

Estos vientos que convergen en el ojo de baja presión de la tormenta son los que en definitiva determinan los patrones en espiral de las nubes que son característicos de estos huracanes.

Los científicos basados en Florida han comenzado a tomar ventaja de esta combinación única de nave espacial e instrumentos, el Espectrógrafo de Imagen de Resolución Media (MERIS = Medium Resolution Imaging Spectrometer) y el Radar Avanzado de Apertura Sintética (ASAR = Advanced Synthetic Aperture Radar), a medida que la temporada de huracanes llega a su máximo.

La estación terrena del Centro de Observación Remota Avanzada Tropical del Sudeste de la Universidad de Miami tiene un acuerdo para obtener los datos de ASAR y de MERIS directamente desde Envisat, a los que seguirán en el futuro cercano los datos del dispersiómetro de viento ERS-2. Su acceso a los datos de Envista ha llegado justo en el momento en que el segundo huracán en menos de un mes se dirige hacia la costa de Florida.

“Con MERIS y con ASAR, Envisat puede obtener imágenes tanto del océano como de la atmósfera en forma casi simultánea, lo que significa una gran utilidad durante la estación de huracanes”, dijo Hans Graber, profesor de Física Marina Aplicada en la Universidad de Miami y co-Director de CSTARS.

Dentro del ojo del huracán, se va acumulando un muro de nubes giratorias, casi como una impenetrable fuerza de la naturaleza. El discreto alto en la tormenta da solamente un momento de paz antes de que fuerzas más poderosas se hagan cargo. Crédito: NOAA

Mientras MERIS entrega los detalles de las nubes giratorias que se encuentran en la parte superior del huracán, ASAR atraviesa las nubes para mostrar el rostro del mar castigado por el viento, debajo de la tormenta.

“Específicamente, en términos de Frances, el ojo del huracán parece ahora estarse moviendo mucho desde la parte superior de las nubes, y luce bastante inestable; la información de ASAR debería ayudar a localizar su tamaño y posición sobre el océano”, dijo Graber. “Y los campos de viento alrededor del muro del ojo pueden ser derivados a partir de los datos de ASAR; ahora mismo todo lo que tenemos son mediciones realizadas por los aviones cazadores de huracanes, que vuelan a través de la tormenta”.

CSTARS planea para el viernes 5 de setiembre adquirir datos de MERIS y de ASAR, en instantes en la tormenta se acerque al punto de toma de tierra previsto para la mañana siguiente.

“Nuestra actividad actual se centra en una línea de ajuste, estamos investigando como pueden ser utilizadas”, agregó Graber. “Nuestra meta última es trabajar en una base operacional durante la estación de huracanes. Tenemos un acuerdo para utilizar los datos de radar de la Agencia Espacial Canadiense, y también tenemos acceso a recursos de otros satélites para la cobertura por largo tiempo de la región afectada”.

“Allí está el potencial de extraer una gran cantidad de información útil, que podría ayudar para el Centro Nacional de Huracanes de los EE.UU. aumente la precisión de sus predicciones y reduzca el daño para el público”.

Se está utilizando otro instrumento a bordo de Envisat para tomar la temperatura de Frances, tanto en la parte inferior sobre la superficie del océano como en las zonas más altas hasta donde se elevan las nubes.

Frances, visto contra la costa de Florida y en una gran escala, donde incluso la Tierra muestra su horizonte curvado. Crédito: NOAA

Las temperaturas del agua son el principal reservorio de energía para Frances; junto a las condiciones atmosféricas correctas, necesitan ser mayores a 26º para poder crear y mantenr un ciclón tropical. El Radiómetro Avanzado de Escaneo de Ruta (AATSR = Advanced Along Track Scanning Radiometer) de Envisat trabaja como un termómetro con base en el espacio, tomando la temperatura de la superficie del mar con una precisión de una fracción de grado.

“Produjimos una imagen combinada de AATSR con la temperatura de la superficie del mar y la temperatura de la zona más alta de las nubes, que muestra que en esa zona el mar tiene una temperatura superficial de 29ºC ”, remarcó Carsten Brockmann de la Consultora Brockmann, una compañía alemana que procesa las imágenes del huracán obtenidas tanto por MERIS como por AATSR. “Esta combinación bi-sensorial da a los meteorólogos una gran cantidad de información, que los ayuda a comprender la dinámica de los huracanes y predecir mejor su desarrollo”.

La información de AATSR puede ser correlacionada con los datos de MERIS sobre la altura y desarrollo de las nubes para obtener una buena estimación del potencial de precipitaciones del huracán, y mejorar la comprensión de cómo ésto se relaciona con su intensidad en general. La condensación del vapor de agua libera calor latente, el que aumenta la temperatura de la vecindad del ojo del huracán. Ésto, a su vez, evapora más agua de la superficie y alimenta el motor calórico que da energía al huracán.

¿Qué profundidades ocultas alimentan a la tormenta?

Las características oceánicas, tales como los anillos de núcleo cálido, los remolinos, y la Corriente del Golfo, representan una fuente de flujos aumentados de calor hacia la atmósfera, lo que puede causar el fortalecimiento de los ciclones tropicales, tales como los huracanes.

Las líneas de las ráfagas exteriores revelan la rotación de la tormenta en sentido anti-horario mientras azotan la costa oriental, en dirección a Cabo Kennedy. Crédito: NOAA

En muchas de estos rasgos oceánicos que representan aguas de un gran contenido calórico, las aguas cálidas se pueden extender hasta al menos 100 metros debajo de la superficie.

Varios huracanes se han intensificado cuando sus caminos pasan sobre remolinos u otras masas de agua cálida con valores TCHP altos.

Por ejemplo, en 1995, el huracán Opal se intensificó de pronto en el Golfo de México, luego de pasar sobre un anillo de agua cálida con valores TCHP de hasta seis veces más que el umbral necesario para mantener un ciclón tropical.

Previamente, los investigadores utilizaron solamente la temperatura superficial del mar para estimar el papel de las condiciones termales del océano superior sobre la intensificación de los huracanes. El problema de ésto radica en que la temperatura superficial medida por AATSR o instrumentos satelitales comparables no pueden, por sí mismas, mostrar estos rasgos cálidos del océano superior, particularmente durante los meses de verano en las regiones tropicales.

Las fuerzas del viento tropical ciclónico erosionan fácilmente la fina capa superior al mezclar las aguas superiores con las de aguas que están hasta 100 metros por debajo, dando a los ciclones tropicales el potencial de absorber la energía térmica del océano, si las condiciones son apropiadas. Ahora, las estimaciones de TCHP basadas en las observaciones satelitales de la temperatura y de la altura superficiales del mar pueden detectar estos rasgos.

Las tormentas de Saturno hierven en el hemisferio sur. Las tormentas del ecuador de Saturno se mueven hacia el este a velocidades de hasta 450 metros por segundo (1.600 km/h), lo que es más o menos 10 veces la velocidad de las corrientes de chorro de la Tierra, y aproximadamente 3 veces mayores que los vientos ecuatoriales de Júpiter. Saturno es el más ventoso de los planetas del sistema solar, lo que representa otro misterio del gigante anillado. Crédito: NASA / JPL / Space Science Institute

Los investigadores Gustavo Goni, Joaquín Trinanes y Peter Black del Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico Atlántico (AOML = Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory) de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA = National Oceanic and Atmospheric Administration) de los EE.UU. están trabajando en esta metodología original para detectar las masas de agua cálida y para computar sus valores calóricos potenciales para los ciclones tropicales utilizando varios sensores satelitales, incluyendo el que se encuentra a bordo de Envisat.

“Estos rasgos acuáticos son críticos para la identificación de regiones con valores TCHP altos que puedan potencialmente contribuir a la intensificación de un huracán”, explicó Goni. “Estas regiones con valores TCHP altos proporcionan a los huracanes la oportunidad de absorber mucha energía térmica, si las condiciones generales son las correctas. Mi investigación está aprovechándose del hecho de que esas masas de agua cálida provocan una elevación del océano de hasta 30 centímetros. Tales anomalías de altitud marina pueden ser cartografiadas con datos de altímetros radar con base en el espacio”.

El Laboratorio Naval de Investigación (NRL = Naval Research Laboratory) de los EE.UU. combina los datos RA-2 de Envisat con datos de altímetros radar similares a bordo del Jason-1 y de satélites GFO para aumentar la precisión general y la cobertura espacial y temporal, creando la fuente de productos de altimetría que, a su vez, forman la base para los mapas generados por NOAA / AOML del potencial calórico de ciclones tropicales que muestran las condiciones termales del océano superior, y que aquí se observan sobrepuestas al camino seguido hasta ahora por el huracán Frances.

“En estos momentos utilizo este producto únicamente para propósitos de investigación, que proporcionan una mayor comprensión de la vida de un huracán. Sin embargo, se están generando productos análogos que se están utilizando operacionalmente para las predicciones del Centro Nacional de Huracanes”, concluyó Goni.

“Productos de velocidad del viento y de altura de las olas basados en altimetría están siendo distribuidos también por la firma francesa Collecte Localisation Satellites (CLS), y pueden revelar rasgos de la superficie marina relacionados con la presencia de huracanes”.