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Los Huracanes, la fuerza extrema de la naturaleza

Reciben el nombre de huracanes aquellas borrascas tropicales que se  producen sobre el Atlántico Norte o la parte oriental del Pacifico Norte y que originan vientos cuyas velocidades máximas son superiores a los 120 km/h, cuando se originan en el Pacífico Oeste o en Océano índico se les denomina Tifones. A causa de los grandes daños que ocasionan en tierra tanto de vidas como materiales y del peligro que suponen para la navegación, se presta mucha atención a la predicción de su desarrollo y movimiento.

huracán isabelHuracán Isabel, año 2008. Créditos: NOOA-NASA

Las características principales de los huracanes son baja presión en su centro y la elevada velocidad del viento. Un huracán típico consiste en un vórtice casi circular de unos 500 km de diámetro, que dura varios días y algunos incluso más de una semana.

Huracán María sobre Puerto Rico. Créditos: NOOA-NASA

Puesto que la presión aumenta mucho desde el centro hasta la parte exterior existe una intensa diferencia en la presión con lo que se generan vientos de velocidades muy elevadas. Los vientos más fuertes se producen normalmente a unos 30 km del centro de la borrasca. El enorme desarrollo vertical de cumulonimbos (nubes de desarrollo vertical) con la parte superior situada por encima de los 12 km refleja la enorme actividad convectiva del sistema, las células convectivas están organizadas en bandas que giran siguiendo una trayectoria en espiral hacia el centro del huracán.

En los 20 a 40 km más interiores de la borrasca, los vientos son flojos y se ven pocas nubes en el cielo, esta parte se denomina ojo de la borrasca. El aire de la parte interna de la borrasca desciende y es seco y más cálido que el aire situado en la parte exterior del vórtice, por esa razón se describe también a los huracanes como depresiones de núcleo cálido. Las velocidades ascendentes más elevadas se registran en el exterior de la región de los vientos máximos y son zonas de nubes convectivas y tormentas. Estas zonas no están distribuidas simétricamente alrededor de la borrasca, sino que generalmente son bandas espirales de precipitación, y su concentración es mayor en el cuadrante delantero derecho del huracán. En esta región es donde hay más probalidad de que se formen tornados.

huracán desde la ISSHuracán Florence año 2018, observado desde la Estación espacial internacional. Créditos: NASA-ISS.

Para que se forme un Huracán son necesarias, aunque no siempre suficientes ciertas condiciones. Una de ellas es una gran extensión del océano con una temperatura superficial superior a los 27ºC, por tanto se producen en aguas cálidas. Los ciclones raras veces se forman en latitudes comprendidas entre los 5º y el ecuador, ya que son zonas de menor circulación atmosférica. También se forman cuando hay presencia en un anticiclón en la troposfera superior.

El número de huracanes atlánticos varía mucho de unos años a otros, y algunas veces es superior a 10, con el cambio climático que esta sufriendo la Tierra se predice que los huracanes irán en aumento, así como su intensidad.

Los recorridos más frecuentes de los huracanes vienen determinados por la configuración de los vientos prevalecientes. Las borrascas son transportadas por vientos alisios del Este y se curvan hacia el polo a medida que se aproximan a los continentes. Un huracán es transportado por la corriente principal en la que se encuentra, y al mismo tiempo, se mueve a través de la corriente, aunque con menor velocidad.

trayectoriaTrayectoria del huracán Irma en 2017. Créditos: NOOA-NASA

A medida que los huracanes se mueven sobre tierra o sobre océanos de latitudes más altas se debilita, esto ocurre principalmente porque se reduce la entrada de energia cuando la borrasca se aleja de regiones cálidas. Además cuando un huracán pasa sobre un continente, el terreno ejerce sobre él una fuerza adicional de rozamiento que hace reducir las velocidades del viento.

Movimiento del huracán Florence al llegar a Tierra y precipitaciones. Créditos: NASA / JAXA, Hal Pierce

Pero aun así aunque en tierra pierdan fuerza no pierden poder destructivo, y pueden causar victimas y muchísimos daños materiales. La causa principal de estos daños es la gran ola que producen los vientos cuando la borrasca se aproxima a la costa, a veces se puede formar una pared de agua de más de 3 metros de altura, que barre las tierras bajas, y junto con lluvias torrenciales puede causar grandes inundaciones. Cuando entran tierra adentro pierden fuerza del viento pero siguen siendo fuertes, también si se encuentran con terrenos ondulados o montañosos pueden producir una intensa precipitación.

Clasificación de los huracanes

Podemos clasificar los huracanes en cinco categorías según su intensidad:

Categoría    Presión central(mb)     Viento (km/h)     Oleaje (m)

1                          >=980                              120-153                 1.5

2                        965-979                             154-177               2-2.5

                       945-964                             178-210               2.5-4

                       920-944                             211-250               4-5.5

                           <920                               >250                    >5.5

También reciben nombres que pueden ser de hombre o de mujer, estos se asignan para todo un año en orden según los huracanes que vayan apareciendo. Por ejemplo el huracán Florence, el Andrew, Jose…

Video del Huracán Florence desde la ISS, créditos del vídeo: NASA

Los huracanes son auténticos fenómenos extremos de la naturaleza, muy peligrosos y destructivos, su estudio es clave para salvar vidas, tanto desde tierra como desde el espacio mediante satelites son observados continuamente para predecir su movimiento, el futuro de estos fenómenos extremos es que vayan en aumento de intensidad debido al calentamiento global, por tanto el ser humano debe empezar a tomarse muy enserio el cambio climático y que los países que más contaminan empiecen a concienciarse de que deben dejar de estropear el futuro de los habitantes del planeta.

Para saber más:

National Hurricane center

Resúmenes históricos de huracanes

The Saffir-Simpson Hurricane Wind Scale

eye of the storm image from outer space
Photo by Pixabay on Pexels.com

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Elementary analysis of optical satellite imagery using principal components transformation

Análisis elemental de imágenes ópticas por satélite utilizando la transformación de componentes principales.

Scientia Plus Conscientia

Principal components analysis (PCA) is one of the oldest and most important transformations of multivariate data analysis. The central idea is to generate linear combinations of the input data variables that are uncorrelated and have maximum variance. This reduces the dimensionality of the data while enhancing the features of interest.

In remote sensing this technique can be advantageously used to reduce the number of bands that are necessary for a certain analysis (i.e. classification) and so reduce computing costs while keeping as much as possible of the variability present in the data. Most GIS and remote sensing software packages in use today have implemented this function in some or another way. In practice, it is enough for an analyst to just press a virtual button to calculate te principal components of an image. This is comfortable but boring. It robs us of the fun of understanding the basic principles and…

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Ciudadanos Científicos: GLOBE Observer

La aplicación para móviles GLOBE Observer es una iniciativa internacional de ciencia ciudadana para entender nuestro entorno global. Las observaciones del entorno que se pueden hacer con esta aplicación ayudaran a los científicos a rastrear cambios en las nubes, el agua, las plantas y otras formas de vida. Los científicos también utilizan los datos enviados desde nuestros móviles para verificar los datos de satélite de la NASA. Y mediante la presentación de nuestras observaciones (imágenes, vídeos…), podemos ayudar a los estudiantes de todas las edades a hacer investigación científica real como parte del  Programa GLOBE . Para participar, simplemente hay que descargar la aplicación, salir a la calle y seguir las instrucciones que nos da la aplicación al observar el entorno.

movil

Para iOS a través de la  App Store

Para Android a través de Google Play

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Los vientos de la Tierra interactivos

El siguiente mapa dinámico muestra las previsiones que superordenadores realizan de los movimientos de los vientos en la Tierra. Los datos proceden de múltiples fuentes globales tomadas desde satélite, datos que son actualizados cada tres horas. Se pueden observar remolinos que suelen indicar sistemas de bajas presiones con vientos de alta velocidad, incluidos los impresionantes huracanes, ciclones y tifones

vientosMapa online: https://earth.nullschool.net/. Créditos: Cameron Beccario , earth.nullschool.net 

Es un mapa interactivo en el que podemos hacer zoom y ver los detalles de la región que queramos de la Tierra, también haciendo clic en la en la palabra “earth”, en la parte inferior izquierda, vamos directamente a un panel de control que nos permite superponer otros datos como: temperatura, humedad, presión, precipitación y dióxido de carbono.

datos

Para saber más:

Procesamiento de datos: GFS y del Servicio Meteorológico Nacional (NOAA); GEOS-5 y el Goddard Space Flight Center (NASA)

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La concentración de hielo en Plutón

La sonda New horizons ha desvelado que el hielo de agua en la superficie de Plutón es más abundante de lo que se esperaba. 

Esta imagen en color falso, derivado de las observaciones en luz infrarroja por el instrumento LEISA, donde muestra las características espectrales de hielo de agua son abundantes en la superficie de Plutón basado en dos exploraciones obtenidas por New Horizons de la NASA el 14 de julio de 2015.Esta imagen en falso color, derivada de las observaciones en luz infrarroja por el instrumento Ralph/Linear Etalon Imaging Spectral Array (LEISA), muestra como las características espectrales de hielo de agua son abundantes en la superficie de Plutón. Se basa en dos exploraciones de LEISA obtenidas el 14 de julio de 2015 a una distancia del 108.000 kilómetros. Créditos: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute. 

Este nuevo mapa muestra cómo el hielo de agua es mucho más generalizado en toda la superficie de Plutón de lo que se pensaba, siendo esto un descubrimiento importante. Pero a pesar de ser datos muy precisos, el mapa sigue mostrando poco o ningún hielo de agua en la región Sputnik Planum (región occidental de la izquierda o “corazón” de Plutón) y en la región Lowell Regio (muy al norte). Esto indica que, al menos en estas regiones, el lecho de roca helada de Plutón muy bien escondido debajo de una gruesa capa de otros tipos de hielos como el metano, nitrógeno y monóxido de carbono.

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Observando la vegetación desde el espacio: Proba-v

Proba-V es un satélite miniaturizado de la ESA encargado de mapear la cobertura del suelo y el crecimiento de vegetación en todo el planeta cada dos días.

La vegetación la detecta a partir del índice NDVI (indice de vegetación normalizado), el satélite usa técnicas de teledetección que es la observación a distancia de los objetos. El sensor recibe la radiación electromagnética reflejada por la superficie y puede distinguir las zonas verdes a parir de sus firmas espectrales. Por ejemplo una superficie que sea blanca refleja la misma cantidad de radiación en todas las longitudes de onda, pero una hoja verde refleja menos en el rojo y en el azul que en el verde. Por tanto utilizando la diferencia entre la reflexión entre el visible y el infrarrojo cercano podemos determinar la presencia o no de vegetación.

El uso de los datos no se limita solo a la supervisión de la vegetación, también realiza el seguimiento día a día de los efectos climáticos extremos, alertar a las autoridades de la pérdida de cosechas, monitoreo de los recursos de aguas continentales y el rastreo constante de la evolución de los desiertos y la deforestación.

La misión tiene también una aplicación móvil, en la que podéis hacer fotografías de vegetación y estimar su indice, también podéis colocar en un mapa vuestras imágenes:

Aplicación Prova-V para Android e IOS

Para saber más:

Misión Proba-V

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El calentamiento global

El siguiente vídeo es impresionante, muestra la variación de la temperatura de la superficie de la Tierra desde 1880 hasta el año 2015. Mostrando que 2015 ha sido el año más cálido desde que se toman registros de temperatura. Se observa un tendencia alarmante de calentamiento global, estos datos los ha tomado NASA con los satelites NOOA.

Este mapa muestra el cambio de la temperatura global de la superficie desde 1880 hasta 2015. Las temperaturas más altas se muestran en rojo y las más bajas en azul. Escala en grados Centigrados (ºC).

La temperatura media de la superficie del planeta ha aumentado alrededor de 1,0 ºC desde finales del siglo XIX, un cambio impulsado por el aumento del dióxido de carbono y otras emisiones de origen humano en la atmósfera. La mayor parte del calentamiento  ha ocurrido en los últimos 35 años, siendo los años  más cálidos  desde 2001.

Las grandes industrias y sobretodo los gobernantes de los países más contaminantes deberían empezar a concienciarse de que hay que frenar esto pues las consecuencias pueden ser bastante complicadas: largas sequías, climas extremos, grandes huracanes… la Tierra es un ser vivo que tiende a contrarrestar las acciones que se hacen sobre ella actuando de forma inesperada ante alteraciones no deseadas. Sí queremos dejar un mundo tranquilo a las futuras generaciones debemos trabajar desde ya para frenar esto o nos espera un futuro muy caliente…

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SIG: Operaciones de criterios y decisiones

Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) constituyen una importante herramienta en las tareas de planificación y ordenación del territorio y un importante elemento auxiliar en esta tarea son las Técnicas de Evaluación Multicriterio (EMC) que unidas a los SIG forman una potente herramienta de gran utilidad y validez. Las ventajas de utilizar el SIG es poder manejar la información de manera más intuitiva y objetiva posible. Cuando trabajamos en decisiones complejas con el SIG ganamos no solo en tiempo, sino exactitud y precisión principalmente cuando manejamos un mayor volumen de información o con criterios como es el objeto de este estudio. Este proyecto ha sido realizado por Manuel Augusto Pesantez Gonzalez, Marcia Luciany Santos Costa y Jose Vicente Díaz Martínez en el Máster Oficial en Teledetección de la Universitat de València.

Utilizando un SIG realizaremos las siguientes funciones:
Mapa de parcelas que cumplan diversos parámetros preestablecidos.
• Utilizar algunas funciones básicas de SIG, que contribuyen en la toma de decisiones integrando información diversa, que cumpla criterios predeterminados.
• La utilización de una lógica booleana que es una lógica de conjuntos nos sirve principalmente para definir formas de intersección entre conjuntos, y sus diferencias.
• Planteando un análisis multicriterio podemos contribuir a la evaluación de un programa o de una política valorando los efectos de las acciones realizadas con respecto a varios criterios.
A través de este estudio podemos conocer mejor la utilización de estas funciones y sus posibilidades como un medio de gestión y ordenación de un territorio.

 Esquema funcional Cartográfico a desarrollar en nuestro proyecto

1

En un fichero que denominamos MT-SIG_P2 tenemos la información básica para la ejecución del estudio: Mde.rst/ rdc/ smp; Usos84.vtc/dvc/Smp; Municipios vct. /dvc; Carreteras.vct/dvc; Ríos.cvt/dvc.
Funciones del programa IDRISI que vamos a emplear en el desarrollo de nuestro proyecto.
   Funciones de búsqueda selectiva:
Datos base: Reclass
Datos base: Área
   Funciones específicas MDE: Extracción de topografía.
   Funciones de transformación: Conversión Vector a raster
   Funciones de SIG:
Distancia operaciones: (Análisis de distancias)
Decisión Suporte: MCE (Análisis Multicriterio)
Contexto Operaciones: Grupo.

Desarrollo del estudio
Seleccionamos los tres municipios propuestos, para la realización de esta parte del trabajo se hace reclasificando los píxeles del fichero, dando el valor 0 a todos los municipios excepto a los 3 elegidos. Convertimos el fichero que es vectorial a otro ráster Figura 1, posteriormente haciendo la selección de la superficie de los tres municipios elegidos, generando la Figura 2.
figura1

figura2

Topografía.
Para obtener las características topográficas, las generamos a partir del modelo digital de elevación (MDE). A través de análisis de superficie utilizando las variables topográficas creamos dos mapas: De pendientes Figura 3 (“slope”) y de orientación Figura 4 (“aspect”).
figura4
Pendientes y Orientación.
A través del mapa de pendientes realizamos una reclasificación de los valores, el color negro para las pendientes mayores del 15% para toda la superficie originando la figura 5. En Cuanto a la Orientación se asignó en el mapa el valor de -1 a los píxeles de zonas casi planas. Estos valores se anulan al igual que las orientaciones que no sean en ese sentido SE-SW, haciendo que en esa dirección SE- SW el Norte será igual a cero. Creando el mapa de pendientes de la figura 6.

figura6
Usos del suelo.

Convertimos en raster la base vectorial y después realizamos un reclass seleccionando códigos los usos: Secano (8) y Viñas (7) Bosque (9), Matorral (11), obteniendo el mapa de la Figura 7.

fig7 Distancia del Cauce del río principal y sus afluentes.
Convertimos la base Vectorial en raster para poder hacer el análisis de la distancia en una imagen raster. Después en base a la Figura 8 rasterizada utilizamos las herramientas de distancia para la delimitación de la zona de más de 1 Km partir de los cauces, generando la figura 9.

fig9 Parcelas que cumplen todos los Criterios preestablecidos:
Teniendo como base el resultado de todas las parcelas que cumplen los criterios elegidos mostrados en la figura 10, a partir del cual se extraen las parcelas que tengan más de 30 hectáreas por lo que se realiza una reclasificación. La zona o área que no cumple los criterios de la reclasificación permite una clase que engloba a toda la superficie que no cumple los requisitos, zona marcada en negro en la imagen. Eliminando esta clase se consiguen las zonas requeridas figura 11. Las parcelas que cumplen todos los requisitos tiene un total de 271,8 hectáreas.

fig10
Elaboración del mapa final, teniendo como base el mapa de usos, los elementos que según nuestro criterio eran necesarios: Cauces principales, las carreteras, las divisiones administrativas, en coordenadas UTM, figura 12. Sobre los usos del suelo se indican las parcelas obtenidas tras cumplir los parámetros exigidos. Fueron realizado las operaciones de: Análisis multicriterio; Operaciones de grupo; Reclasificación; Operaciones de grupo para aislar las zonas seleccionadas; Cálculo de las áreas resultantes.
Esquema funcional de nuestro mapa cartográfico
final Resultado final de nuestro mapa cartográfico

fig12
Con el IDRISI calculamos el total y el área correspondiente en hectáreas de cada parcela, la cual resumimos en la siguiente tabla:
parcelaasConclusiones
Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) constituyen una importante herramienta en las tareas de planificación y ordenación del territorio y un importante elemento auxiliar en esta tarea son las Técnicas de Evaluación Multicriterio (EMC) que unidas a los SIG forman una potente herramienta de gran utilidad y validez.

miuniverso

NASA’s Eyes: Observación de la Tierra

La NASA tiene unas aplicaciones excelentes para aprender mucho sobre nuestro planeta, con el programa NASA’s Eyes “Eyes on the Earth” podemos volar con la flota de satélites que posee la NASA que están observando la Tierra mostrando su ubicación en tiempo real y ver que están observando desde una perspectiva global en un entorno 3D.

satellites

Podemos monitorear los signos vitales de nuestro planeta, como la altura del nivel del mar, la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera o el ozono de la Antártida. Trazar el movimiento del agua en el mundo mediante el mapa de la análisis de la gravedad de los satélites GRACE. Detectar las erupciones volcánicas y los incendios forestales utilizando el monóxido de carbono como signo vital. Observar los lugares más calientes y más fríos de la Tierra con el mapa global de la temperatura de superficie, y decenas de observaciones más…

Este programa está disponible para PC o Mac y se puede lanzar o descargar desde la siguiente dirección:

http://eyes.nasa.gov/eyes-on-the-earth.html

Os muestro algunas cosas interesantes que hace el programa (tiene decenas…), por ejemplo la temperatura de la Tierra (se obtiene simplemente pulsando en el icono del dibujo de un termómetro):

temperatura global

También podéis seleccionar decenas de datos que han tomado los satélites de NASA, para ello pulsamos en el icono de Missions y elegimos la misión que más nos interese, por ejemplo AQUA:

aqua

Nos sale un menú en el que podemos ver la mayoría de los datos que este satélite toma y su imagen en colores sobre la Tierra.

Sí queremos ver el mapa de la Tierra en 3D (para ello necesitamos las típicas gafas para 3D) también podemos hacerlo, que por cierto os lo recomiendo pues parece que la Tierra se vaya a salir del ordenador :). Se hace pulsando simplemente un icono que hay a la derecha que pone 3D.

3d

Hay multitud de datos e imágenes para pasar un buen rato descubriendo cosas sobre nuestro planeta, os invito a que probéis el programa ya que seguro que os deja bastante enganchados y además podréis ver el enorme potencial de los satélites de teledetección para tomar datos sobre los planetas.

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Desastres Medioambientales: El terrible incendio de 2012 en Bugarra

Hace tres años, concretamente el 23 de septiembre de 2012,  un terrible incendio asoló la mayoría del termino de Bugarra y nos cambió el clima. Desde Teledetección se puede determinar la zona quemada usando por ejemplo un índice el NDVI “índice de vegetación”. Os dejo una imagen muy espectacular, que he procesado del satélite Terra de la NASA, utilizando el sensor MODIS cuyo producto MOD13Q1 nos indica el indice de vegetación (NDVI), podemos apreciar la devastación del incendio, donde color muy rojo significa bajos indices de NDVI,

CapturaOs dejo la imagen de antes del incendio (izquierda) y la imagen de tres días después (derecha). Es un ejemplo, aun habría que procesar mucho más las imágenes y calcular bien el área quemada…pero da una idea bastante clara del desastre. Pues analizando las imágenes de antes y después del incendio sale esta espantosa imagen:

bugarraEn las siguientes imágenes podéis ver  como se llegó a lo largo del día a ese desastre, primero unas nubes lejanas, luego muchas nubes… más bien humo…, después al atardecer una luminosidad roja a la lejanía, pero estaba muy cerca… muy muy cerca, tan cerca como que nos estaba rodeando:

105_1176105_1187

Parecía que estaba por la localidad de Gestalgar… pero no…, estaba muy cerca:

105_1192

La siguiente imagen es del incendio antes de aparecer por detrás del Repetidor (Peña Roya), ese fue el inicio de la primera evacuación de la historia de la localidad de Bugarra. El pueblo de Gestalgar ya estaba evacuado unas horas antes que el nuestro, vieron el incendio muy de cerca también. Pero el nuestro aun fue peor.

105_1208

En unos minutos, tras esta fatídica foto nos encontramos totalmente rodeados por el fuego, las cimas de las montañas que rodean al pueblo estaban todas ardiendo, poco a poco fue bajando hasta que llegó a rodear literalmente todo el pueblo:
105_1210

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