Los satélites están ayudando a Europa a proteger sus lagos, lagunas y ríos.
por Helen Massy-Beresford, Horizon: la revista de investigación e innovación de la UE
Es temprano en la mañana en la laguna Razelm-Sinoe en Rumania cuando un pequeño bote zarpa con instrumentos y sondas. Los investigadores a bordo están recolectando muestras de agua y medidas para llevarlas al laboratorio para su análisis.
Situado a orillas del Mar Negro, el lago Razelm forma parte del humedal más extenso de Europa y Patrimonio de la Humanidad: el delta del Danubio.
De cerca y de lejos
Los investigadores forman parte de un proyecto financiado con fondos europeos llamado CERTO que rastrea la calidad del agua a lo largo de las costas y en lugares de transición entre agua dulce y salada, como lagunas, estuarios y grandes ríos. El equipo recibe apoyo no solo del transporte marítimo, sino también de algo mucho más distante: una red de satélites.
«Tradicionalmente, la gente salía en botes y tomaba muestras», dijo el profesor Steve Groom, coordinador de CERTO y jefe de ciencia/observación de la tierra en el Laboratorio Marino de Plymouth en el Reino Unido. «Pero es costoso y no pueden estar en todas partes a lo largo de la costa el mismo día. Estamos avanzando hacia el uso de satélites para complementar el monitoreo in situ».
La laguna Razelm-Sinoe estuvo casi aislada del Mar Negro durante la década de 1970 como parte de un plan para crear una fuente de agua dulce para la agricultura.
Actualmente sólo tiene un entrante de mar. El intercambio limitado de agua con el mar, combinado con la escorrentía de minerales y nutrientes de las granjas cercanas, condujo en la década de 1990 a un crecimiento excesivo de plantas y algas y bajos niveles de oxígeno que dañaron a los peces y la vida silvestre en la laguna.
La diversidad de la laguna, que incluye diferentes profundidades de agua y niveles de salinidad, la convierte en un sitio de estudio valioso, y el interés no es solo académico. Garantizar la salud de las aguas costeras es vital tanto para los ecosistemas como para las personas que viven de actividades como la pesca, la agricultura y el turismo.
La ayuda hacia el cielo que reciben los investigadores del CERTO es a través de Copernicus, la parte de observación de la Tierra del programa espacial de la UE. Copernicus utiliza datos satelitales para observar la calidad y cantidad del agua.
«CERTO pone el uso de datos satelitales en el centro de atención», dijo Adriana Maria Constantinescu, líder técnica de un estudio de caso de la laguna Razelm-Sinoe. «Podemos obtener datos de buena calidad a partir de imágenes de satélite y el trabajo que hacemos in situ ayuda a mejorar los algoritmos».
Colores de agua
CERTO está utilizando mediciones in situ y datos de observación satelital en seis lugares. Entre ellos también se encuentran la laguna de fama mundial en Venecia, Italia y la laguna de Curonian en Lituania.
El proyecto, que finalizará este septiembre después de casi cuatro años, está investigando formas de clasificar el agua.
«El término técnico es tipos de agua óptica, pero en realidad es solo una forma de decir ‘esta agua está un poco turbia’ o ‘esta área es bonita y azul'», dijo Groom.
El término clasifica las masas de agua según el color de la luz que reflejan.
Los estanques verdes turbios, por ejemplo, contienen más materia orgánica, como algas, que los estanques claros y reflejan menos luz azul. El agua turbia también indica un exceso de nutrientes que podría ser dañino para los peces y la vida silvestre.
De esta manera, el uso de satélites para medir la cantidad de luz que reflejan los cuerpos de agua puede ayudar a determinar su estado de salud sin necesidad de salir en un bote a tomar muestras. También brinda a los científicos una base de datos en la que pueden basarse cuando analizan aguas clasificadas como del mismo tipo.
«El valor es que no necesariamente tiene que tomar medidas in situ para validar sus algoritmos en todas partes», dijo Groom. «Estamos tratando de ir desde los lagos hasta los océanos y llegar a un conjunto común de tipos de agua para todas esas aguas».
Información fácil de usar
CERTO también quiere facilitar a los científicos el uso de la información disponible sobre la calidad del agua y cerrar las brechas existentes en los datos.
En la actualidad, tres servicios de Copernicus, cada uno con diferentes enfoques, brindan información sobre la calidad del agua , lo que dificulta que los científicos tengan una visión general. Además, algunas áreas, como las aguas de transición, no están cubiertas por ningún servicio.
El legado del proyecto será un prototipo de software que se puede conectar a los servicios de Copernicus existentes, así como un popular software de código abierto llamado SNAP que se usa más ampliamente en la comunidad de investigación.
Constantinescu, jefe de un estudio de Razelm-Sinoe, espera que el trabajo de CERTO conduzca a más investigaciones en la laguna. Las propiedades filtrantes de los cañaverales o su papel en la atenuación de las olas del viento podrían ser algunas de las soluciones basadas en la naturaleza investigadas para hacer frente a la erosión costera.
Agua subterránea vital
Los datos de satélite también se utilizan para vigilar las aguas subterráneas de Europa.
El proyecto G3P, financiado con fondos europeos, rastreó las variaciones en las reservas vitales de agua subterránea durante tres años hasta 2022.
El proyecto utilizó datos tanto de Copernicus como de una misión satelital conjunta de Estados Unidos y Alemania conocida como GRACE que, desde su inicio en 2002, ha transformado la visión de los científicos sobre cómo se mueve y almacena el agua en todo el planeta.
«El agua subterránea es uno de los principales recursos para la humanidad», dijo el profesor Andreas Güntner, quien coordinó G3P y trabaja en el Centro Alemán de Investigación de Geociencias GFZ en Potsdam.
Las aguas subterráneas representan casi un tercio de los recursos totales de agua dulce en todo el mundo. En la UE, suministra el 65% del agua potable y una cuarta parte del agua para riego agrícola.
El agua subterránea también ha sido declarada una variable climática esencial, un indicador crítico de cómo está cambiando el clima de la Tierra, por una organización no gubernamental internacional conocida como el Sistema de Observación del Clima Global.
Copernicus aún no proporciona datos consistentes a nivel mundial sobre las reservas de agua subterránea y cómo están evolucionando.
Maravillas de datos
El equipo de G3P creó un nuevo conjunto de datos para llenar ese vacío.
Los investigadores se basaron en información de GRACE, que ha presentado satélites gemelos. Una misión GRACE inicial duró 15 años y una de seguimiento comenzó en 2018.
La distancia entre los dos satélites cambia constantemente dependiendo de la distribución de masa debajo de ellos. Por ejemplo, cuando uno se acerca a masas pesadas como montañas, capas de hielo y grandes reservas de agua subterránea, acelera y aumenta la distancia del otro satélite.
Al rastrear el empuje y la atracción gravitacionales de la nave espacial mientras vuelan sobre diferentes paisajes, los científicos pudieron trazar un mapa de la distribución del agua sobre y debajo de la superficie de la Tierra y cómo está cambiando.
Saber más sobre las reservas de aguas subterráneas, sus cambios y cómo se ven afectadas por las actividades humanas, como la agricultura, es esencial ya que los países buscan mejorar la gestión de los recursos hídricos en general.
«En algunas áreas del mundo, tomar agua de los acuíferos para riego ha llevado a más extracciones que reposiciones, en otras palabras, un uso insostenible», dijo Güntner. «El primer conjunto de datos de agua subterránea basado en la observación global es realmente algo asombroso».
Aún así, queda mucha más investigación por delante para hacer un mayor uso del conjunto de datos.
«El siguiente paso es un análisis en profundidad de los datos de aguas subterráneas que obtuvimos para tratar de comprender cómo han cambiado los recursos de aguas subterráneas en los últimos 20 años, cómo esos cambios pueden estar relacionados con el cambio climático, el cambio de las precipitaciones y cuánto se debe a la interferencia humana. ”, dijo Güntner.
