Las corrientes oceánicas y los vientos forman un bucle de retroalimentación sin fin:los vientos soplan sobre la superficie del océano, creando corrientes allí. Al mismo tiempo, el agua caliente o fría en estas corrientes influye en la velocidad del viento.

Esta delicada danza es crucial para comprender el clima cambiante de la Tierra. La recopilación de datos sobre esta interacción también puede ayudar a las personas a rastrear los derrames de petróleo, planificar rutas de navegación y comprender la productividad de los océanos en relación con la pesca.

Ya existen instrumentos que miden las corrientes oceánicas, y otros que miden el viento, como QuickScat y RapidScat de la NASA. Pero un nuevo Instrumento de radar aerotransportado desarrollado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, es capaz de medir ambos.

Llamado DopplerScat, el instrumento es un radar giratorio que hace "ping" en la superficie del océano, lo que le permite tomar medidas desde múltiples direcciones a la vez. Es un paso adelante con respecto a la tecnología anterior, que podría medir simultáneamente la corriente desde una o dos direcciones como máximo, y no pudo medir las propiedades de la superficie del mar tan completamente como este nuevo instrumento.

Estas mediciones convertirían a DopplerScat en una valiosa adición para futuras misiones de satélites, dijo Ernesto Rodríguez, líder científico del instrumento en el JPL.

"DopplerScatt nos brinda una observación simultánea sin precedentes del viento y las corrientes, ", Dijo Rodríguez." Debido a que combina observaciones de la superficie en una amplia franja, ahora podemos tomar una instantánea de alta resolución de la interacción entre el océano y la atmósfera, que no estaba disponible en los instrumentos anteriores ".

DopplerScatt fue desarrollado en JPL con fondos de la Oficina de Tecnología de Ciencias de la Tierra de la NASA. Como con la pistola de velocidad de un patrullero de carreteras, calcula el efecto Doppler de una señal de radar que rebota en un objeto. A medida que ese objeto se acerca o se aleja, detecta estos cambios y calcula su velocidad y trayectoria. Esas mediciones se combinan con datos de un dispersómetro, que detecta el reflejo de la señal de radar de la superficie del océano. Cuanto más "dispersión" observe el radar, cuanto más ásperas son las olas. De la rugosidad y orientación de las olas, Se puede calcular la velocidad y la dirección del viento.

Aunque se probó en dos sitios de campo en 2016, DopplerScatt encontró su campo de pruebas ideal el pasado mes de abril, cuando el equipo de DopplerScatt se unió a varias agencias que realizaban investigaciones científicas en la costa del Golfo de EE. UU.

La iniciativa, llamada la campaña Procesos submesoescalares y Análisis lagrangiano en el estante (SPLASH), se centró en el seguimiento de derrames y fugas de petróleo. Fue liderado por el Consorcio de Investigación Avanzada en Transporte de Hidrocarburos en el Medio Ambiente (CARTHE), un equipo de investigación que se centra en cómo estas fugas afectan el medio ambiente.

SPLASH fue diseñado para observar cómo el petróleo se desplaza en el Golfo de México, aterrizar en playas o afectar la calidad del agua en la desembocadura del río Mississippi. La investigación del equipo de CARTHE se basó en "vagabundos":flotadores en forma de donut con unidades GPS adjuntas.

El Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU., miembro del equipo CARTHE, proporcionó modelos informáticos de alta resolución para predecir las corrientes y adónde irían los vagabundos.

Ingrese al equipo DopplerScatt de JPL. Rodríguez y la investigadora principal Dragana Perkovic-Martin vieron la oportunidad de demostrar el valor de la tecnología JPL. Juntos, los drifters y el modelado podrían proporcionar una validación independiente de las mediciones de DopplerScatt, al tiempo que ofrece su propio conjunto de datos único.

Los vagabundos están limitados porque solo recopilan datos oceánicos, y hacerlo en regiones dispersas a lo largo de los días. DopplerScatt, fijado a la parte inferior de un avión King Air B200, recopiló datos del océano y del viento en vastas áreas en un solo paso elevado. Pintó una imagen a gran escala al tiempo que validaba los modelos de computadora de la Marina.

"Fue básicamente la primera validación a gran escala que hicimos, "Dijo Perkovic-Martin." El equipo de CARTHE usó nuestros datos para decidir dónde colocar a sus drifters. En el futuro, usaremos sus datos y ellos usarán los nuestros para mejorar el modelado ".

"Pudimos estudiar el viento y la corriente en todas las direcciones a lo largo de 25 kilómetros (16 millas), ", Dijo Rodríguez." Si amplías esto al espacio, en lugar de cubrir la Tierra una vez a la semana, podemos cubrirlo una vez al día ".

Ese tipo de precisión ofrece más que un simple seguimiento en tiempo real de desastres ambientales, como derrames de petróleo. Podría conducir a mejores pronósticos de hacia dónde se desplazará ese petróleo y qué regiones costeras están en mayor riesgo. Más fundamentalmente, podría aumentar nuestra comprensión de los mecanismos importantes que gobiernan el tiempo y el clima de la Tierra.

También podría beneficiar a las rutas marítimas, que dependen en gran medida de las mediciones de corriente de las boyas.

"La capacidad de mapear las corrientes de una región costera en alta resolución sería fundamental para áreas como Alaska, donde las corrientes de una costa irregular son fuertes y cambian rápidamente, "Dijo Rodríguez.

Ahora que el instrumento ha sido validado, Perkovic-Martin dijo:DopplerScatt está disponible para su uso en futuras misiones científicas aerotransportadas de la NASA.

QuickScat se lanzó en 1999. A pesar de una falla parcial del instrumento en 2009, continúa proporcionando datos de calibración a los socios de la misión satelital del dispersómetro internacional. RapidScat terminó dos años de monitoreo exitoso del viento oceánico a bordo de la Estación Espacial Internacional en 2016.