Quan la nit s'encén

Un cadastre solar

La llavor de l’Embat

La partió mar i terra juntament amb el Sol ens dibuixa aquest vent tan lligat a Mallorca.

L'Embat és un vent lleial, que ha permès a generacions d’illencs anar a l’era a separar el gra de la palla  i moldre el blat amb molins de vent fariners, fer-se a la vela amb llaüt o treure aigua del subsòl per conrear horta o dessecar albuferes. Amb l'arribada del motor de combustió, l’ús de l'embat capgirà, fent agradable –a locals i turistes– tombar-se a les platges o apadrinar la pràctica de la vela esportiva. L'embat  –que també alimentarà les primeres tempestes de final d'estiu– sembla més que un vent i fora embat la vida a Mallorca no seria el mateix.

L'Embat és fill del Sol i del comportament contrari entre mar i terra al seus raigs. Per entendre com neix ens servirem d'una imatge de satèl·lit.

La figura 1 mostra un mapa amb la temperatura del sòl a partir de dades del sensor MODIS del satèl·lit Terra. La imatge és del 24 de juny a les 11:29 hora local. Si ens fixam en la llegenda, veim com una part important de l'illa –escalfada durant unes hores pel Sol– registra temperatures de la superfície del sòl superiors a 40 ºC. En canvi, la temperatura de la superfície del mar (figura 2) a partir de dades del sensor MODIS del satèl·lit Aqua marcava entre 22 ºC i 25 ºC. Així es confirma el comportament contrari entre mar i terra a la radiació solar que serà la llavor d’aquest vent.

Figura 1: Temperatura del sòl dia 24/06/16 a les 11:29 hora local. Font: J. Bauzà a partir de dades NASA

Tenim els ingredients per engegar la circulació de l'aire: en primer lloc ens trobam amb una superfície del sòl amb temperatures per damunt els 40 ºC on l'aire, en contacte amb aquesta, s'escalfarà i començarà a ascendir com si es tractés d'un globus aerostàtic. L’aire, en ascendir, deixa un buit que necessàriament ha de ser reemplaçat per aire més fred, més dens i amb un pes major. L'aire que es situa sobre la superfície marina que envolta Mallorca a uns 22 ºC, compleix perfectament aquests requisits i es posarà en moviment.

La figura 2 ens permet confirmar el que hem anat explicant fins ara. Sobre un mapa amb el relleu de Mallorca tenim unes isotermes que ens indiquen les àrees amb una temperatura del sòl més elevada, així com la temperatura de la superfície del mar que envolta l’illa.

Figura 2: Àrea de convergència i diferència de temperatura mar/terra Font: J. Bauzà a partir de dades NASA

El punt 1 indica una zona entre Binissalem, Inca i Sencelles on la temperatura del sòl ha arribat als 46 ºC. En aquesta àrea, a més a més del moviment ascendent de l’aire per la seva temperatura, coincidiran dos corrents d’aire –senyalats en el mapa per dues fletxes– que vénen en sentit contrari. Provinent de la badia de Palma, l’embat de SO es toparà amb l’embat de NE provinent de les badies d’Alcúdia i Pollença. En topar-se els dos vents, augmentarà el moviment ascendent de l’aire que, en dies d’inestabilitat atmosfèrica, pot generar tempestes.

També observam indrets a Llucmajor (2), Campos (3) i a Felanitx (4) amb elevades temperatures del sòl i que també engegaran l’embat.  En el cas de la serra de Tramuntana, l’embat queda frenat per l’altura dels cims i no es pot desenvolupar. Si tornam un moment a la figura 1 podem observar una coincidència entre les zones amb major temperatura (en vermell) i aquelles sense vegetació, amb un sòl sec, bo d’escalfar i que podem veure a la imatge de satèl·lit en el requadre petit.

Així, mentre esperam les tempestes de finals d’estiu, ens podem demanar, si qualque dia l’embat tornarà alimentar molins de vent, potser per fer corrent elèctric més “net”. 

Diàlegs de color verd

Analitzar els canvis soferts per la coberta vegetal és una de les principals capacitats dels sensors satel·litaris

El títol de l'article d'avui té a veure amb la clorofil·la, responsable del color verd de la vegetació. Aquest pigment, juntament amb l'estructura interna de la fulla, conforma una resposta particular i oposada a dues bandes espectrals que es troben entre les més comunes que són captades en molts satèl·lits: la del vermell i la de l'infraroig proper. La combinació d'aquestes dues bandes permet establir índexs com l'NDVI que indicaran en quines condicions es troba la vegetació. Podrem saber, per exemple, si és esponerosa o si presenta un estrès hídric, així com el seu abast territorial.

Les aplicacions són infinites i –als antípodes d'objectius de recerca i gestió– les imatges també permeten fer un seguiment de les grans extensions de blat de les planes de Rússia, amb la finalitat d'especular en els mercats internacionals. Però, tornant al nostre redol, anirem a veure la utilitat de la teledetecció en establir un diàleg amb la coberta vegetal de les Illes Balears.

Quan parlam de canvis en la coberta vegetal distingirem entre canvis abruptes, estacionals, efímers i graduals. Els primers són probablement els més bons de visualitzar i els més analitzats, com seria el cas d'un incendi forestal. Els estacionals van lligats als cicles fenològics de la vegetació i ens permetran fer un seguiment del calendari fenològic i de les seves variacions, com a conseqüència de factors com la meteorologia. Els efímers representen interrupcions temporals a la resposta habitual de la vegetació, per exemple causats per períodes curts de sequera, d'un o dos anys. Per acabar, tenim els canvis graduals, que depenen de molts processos, i que ens indicaran si per exemple està augmentant la superfície forestal lligada a un procés de transició forestal.

Aquests canvis no són necessàriament excloents i resulta comú que convisquin entre ells. Per a la seva representació, a l'exemple d'avui, utilitzarem una sèrie històrica d'imatges dels darrers 16 anys, concretament del sensor MODIS del satèl·lit Terra de la NASA. Cada una d'aquestes 16 imatges representa la resposta de la vegetació per la darrera quinzena del mes d'abril de l'any corresponent.

La figura 1 mostra un mapa de les Illes Balears. La llegenda representa els valors de l'índex de vegetació NDVI que van de 0 a 0.7. La seva interpretació és senzilla: com més alt sigui aquest valor, més esponerosa serà la vegetació. El mapa està dividit en dues parts i ja hem avançat que fa referència a la darrera quinzena d'abril. A la part esquerra tenim els valors de la mitjana dels darrers 15 anys mentre que, a la dreta, tenim els valors d'enguany. El primer que veiem és que enguany la major part de la coberta vegetal de les Illes Balears mostra uns valors per davall de la mitjana. Aquesta pèrdua és especialment visible a l'Illa de Formentera, així com al migjorn de Mallorca i a la meitat sud de l'eix del Raiguer.

igura 1. Comparativa entre els valors d'NDVI per la darrera quinzena d'abril d'enguay i de la mitjana dels darrers 15 anys. Font: J. Bauzà a partir de dades NASA

La figura 2 representa una passa més en l'anàlisi: es tracta d'un mapa d'anomalies, enteses com les diferències positives o negatives dels valors d'enguany davant els valors de la mitjana dels darrers 15 anys. Així, veiem, en color vermell com la vegetació de la major part del territori ha experimentat una minva en els seus valors; en color gris tenim aquelles àrees que es mantenen estables i, en color verd, aquelles àrees que mostren un augment dels valors. Veurem com hi ha zones sense dades, principalment properes al litoral on la contribució de la resposta de la mar, afectaria al valor del píxel.

Figura 2. Mapa d'anomalies que reflexa la pèrdua/augment de vigor de la vegetació de la darrera quinzena d'abril d'enguany amb la mitjana dels darrers 15 anys. Font: J. Bauzà a partir de dades NASA

La interpretació d'aquests canvis no té cabuda dins els límits físics d'aquesta secció. En tot cas convidam al lector que s'hi entretingui. Tanmateix conviuen les diferents tipologies de canvis que hem comentat abans. A tall d'exemple, veiem els efectes de la sequera al migjorn de Mallorca, així com traces de canvis abruptes recents, com és la zona afectada per l'incendi d'Andratx de 2013. Però també veiem àrees amb una major resposta de la vegetació malgrat la sequera, sobretot a àrees forestals, com als alzinars de la zona d'Esporles i Puigpunyent o a la meitat nord de la serra de Tramuntana, indicadors que entrarien dins els canvis graduals d'augment i densificació de la coberta forestal.

 

Menorca nevada

La longevitat del satèl·lit Landsat-5 ens regala imatges encisadores.

Arribat l'estiu, en el moment d'escriure aquestes línies, la predicció meteorològica anuncia episodis de pols en suspensió provinents del Sàhara. Així, per compensar la xafogor pròpia d'aquests episodis, recuperarem una imatge glaçadora.

Dia 12 de febrer de 2010, a les 11:15 hora local, el satèl·lit Landsat-5 passava sobre Menorca i ens brindava una captivadora imatge, amb una important part de l'illa coberta de neu. La figura 1 dibuixa Menorca amb un fons de color verd, enfarinat d'un blau clar. Això no significa que la neu fos de color blau, sinó que, per tal de distingir la neu dels niguls, he utilitzat una particular combinació de bandes del sensor que més endavant comentaré.

Figura 1. Menorca enregistrada pel Landsat-5 dia 12/02/2010. El color cian indica la presència de neu. Font: ESA

Per parlar de nevades a les Illes Balears, i en particular d'aquest episodi excepcional, res millor que conversar amb el geògraf i home del temps Miquel Salamanca:

"Durant aquells dies de febrer, un anticicló s’establí a les Illes Britàniques, i possibilità que la Mediterrània Occidental fos bressol d’una borrasca relativament profunda, centrada entorn a les Illes Balears. Entre els dies 9 i 12 de febrer, la borrasca es traslladà cap a Itàlia, on va esdevenir una gran àrea de baixes pressions amb diversos centres.

Les peces encaixaven, i féien arribar el principal ingredient de qualsevol nevada: L’aire fred. El passadís d’aire establert entre la baixa pressió i l’anticicló mobilitzà un cos d’aire fred des del centre-nord del continent europeu cap a la Mediterrània, la part més freda del qual arribà a les Illes Balears el dia 11 de febrer, empesa per la tramuntana.

El trànsit sobre la Mediterrània carregà l'aire d'humitat, a la vegada que l'escalfà, afavorint els moviments ascendents, formant niguls. La imatge és testimoni d’aquest procés: s’hi destrien molt bé els niguls típics de les masses fredes, organitzats en petites cèl·lules uniformes, separades entre si i de petita entitat.

Per acabar, l’orografia menorquina -encara que discreta- també va influir. Sense tenir l'entitat del relleu de la Serra de Tramuntana, el litoral menorquí representa una ruptura respecte a la uniformitat de la mar. La superfície terrestre, més rugosa que la marina, incrementa el fregament de l’aire, les turbulències i els moviments en vertical, amb aparició de niguls i major vigor del existents."

Tornant a la figura 1, amb l'objectiu de desxifrar el color blavós de la neu, imaginem que anam dins el satèl·lit: en passar per damunt Menorca els nostres ulls veurien la neu de color blanc, d'una forma semblant a la figura 2. Un Sol baix, propi del mes de febrer, il·lumina una part dels niguls, mentre que en deixa una altra part a l'ombra. Si a la part il·luminada podem esbrinar la textura dels niguls, a la part més fosca la textura es confon amb la neu. Per tant, ens trobam davant el repte de distingir aquests dos elements.

Figura 2. Una combinació de color natural dificulta destriar la neu dels niguls. Font: ESA

Incorporarem la banda de l'infraroig d'ona mitjana, atès que el comportament dels niguls i de la neu és diferent. Això és a causa que les gotes d'aigua i els cristalls de gel que formen els niguls són d'una mida unes deu vegades inferior a la dels grans de neu. Aquesta combinació de bandes permetrà distingir amb claredat la neu -representada de color blau clar (cian)- dels niguls blancs.

Per acabar, és de justícia recordar que en el moment d'enregistrar aquesta imatge, el satèl·lit Landsat-5 feia 26 anys que estava operatiu, fent voltes a la Terra de manera ininterrompuda. Enlairat dia 1 de març de 1984 estigué operatiu fins al mes de març de 2013. Tot un prodigi de la ciència i la tecnologia, que demostra que la humanitat és capaç de fabricar ginys no sotmesos a l'obsolescència programada. Imaginem per un moment que els nostres telèfons intel·ligents tinguessin la mateixa vida útil que la que tingué el Landsat-5.

La mirada permanent a la Terra.

La posició fixa dels satèl·lits geostacionaris servirà per dibuixar el trànsit de les estacions.

Els satèl·lits geoestacionaris tenen l'òrbita a una distància d'uns 36.000 km sobre la superfície de la Terra. Des d'aquesta distància tan llunyana, el giny espacial manté una posició fixa respecte a la superfície terrestre. Això és possible gràcies al fet que la seva òrbita volta de manera coordinada amb el moviment de rotació de la Terra.

Mantenir una posició fixa i a una distància tan gran, permet el seguiment permanent del satèl·lit sobre una extensa regió de la Terra. Aquesta particularitat és utilitzada de manera específica per dos tipus de satèl·lits: els de telecomunicacions i els meteorològics. En els primers, l'antena parabòlica que tenim al terrat de casa mai no perd el contacte amb el satèl·lit, mentre que en els segons el satèl·lit té la capacitat d'enregistrar imatges d'una mateixa regió de la Terra i fer-ho de manera quasi contínua. Aquest fet és clau, per exemple, per fer el seguiment d'una tempesta i, si fos necessari, alertar la població.

Avui, aprofitant que acabam d'entrar a l'estiu, un d'aquests satèl·lits –el Meteosat– ens servirà per representar i analitzar l'arribada del solstici.

Figura 1. Imatges enregistrades pel satèl·lit Meteosat durant els solsticis i equinoccis. Font: EUMETSAT  

La figura 1 mostra una combinació de tres imatges enregistrades pel Meteosat en tres moments concrets: l'arribada a –l'hemisferi nord– de l'hivern, de la primavera i de l'estiu. El primer que observam és que la Terra queda dividida en dues meitats, una de fosca i una altra il·luminada. La línia imaginària que separa aquestes dues meitats s'anomena terminador. Durant els equinoccis, tant el de primavera com el de tardor, el terminador passa pels pols, mentre que durant els solsticis, aquesta línia dibuixa un angle amb l'eix nord-sud de la Terra.

Com hem dit abans, ens centrarem en l'arribada de l'estiu al nostre hemisferi. La figura 2, amb l'ajuda d'una sèrie d'anotacions, facilitarà l'anàlisi.

Figura 2, Figura 1. Imatge enregistrades pel satèl·lit Meteosat durant el solstici d'estiu. Font: EUMETSAT

Observam que l'àrea compresa entre el terminador i l'eix N-S queda il·luminada a l'hemisferi nord, mentre que és fosca a l'hemisferi sud. Com a resultat d'això, a l'hemisferi nord, el dia serà més llarg que la nit i viceversa. Per tant, tindrem més hores d'insolació. Així, a mesura que anam augmentat de latitud, augmenta la durada del dia, fins al punt que, en el Pol Nord, el Sol no arriba a desaparèixer sota l'horitzó.

Però, no ens podem guiar únicament per les hores d'insolació, cal afegir-hi una nova variable: l'angle d'incidència dels raigs solars sobre la superfície de la Terra. És obvi que si els raigs solars cauen de forma perpendicular a la superfície de la Terra, fan arribar una major quantitat de radiació per unitat de superfície. Sense entrar en el detall, res de tot això seria possible sinó fos pel fet que l'eix imaginari que uneix el pol Nord amb el pol Sud està inclinat respecte al pla de l'eclíptica.

Hem vist com el dia més llarg es donarà al pol Nord, però amb un Sol baix a l'horitzó, que transmet poca energia. En canvi, sobre el Tròpic de Càncer, al migdia el Sol arribarà a una altura de 90º i els seus raigs incidiran de manera perpendicular sobre la superfície terrestre.

Si anam a la nostra latitud, sobre el paral·lel 40ºN, que travessa per Menorca, al migdia el Sol arribarà a una altura important, de 73.5º – a un pam de tenir-ho ben damunt el cap. Per tant, tindrem la combinació de moltes hores de Sol i ,a més a més, incidint amb força sobre la superfície o, com diuen les dites populars «el Sol de juny estalvia llum» i «El Sol va dir a sant Bernabé: més no m'alçaré».

La Terra davall els ulls d'un RADAR

El ressò captat pel satèl·lit descobreix i dibuixa la fisonomia del terreny.

Avui comentarem unes imatges del satèl·lit Sentinel-1A de l'Agència Espacial Europea. La nau fou enlairada el passat dia 3 d'abril de 2014, a una òrbita a 693 km de la Terra i duu incorporat un sensor radar.

Els sensors radar són sensors actius. Això significa que són capaços d'emetre un senyal propi i no precisen d'una font d'energia externa com el Sol. Per aquesta raó, poden enregistrar dades en qualsevol moment, tant de dia com de nit.

Una altra particularitat és la longitud d'ona del senyal que emetem, més gran que la mida de la majoria de les partícules de l'atmosfera. Això fa que l'atmosfera resulti transparent al seu senyal i que siguin de gran utilitat a zones de la Terra on la presència de niguls és molt elevada, com per exemple les regions tropicals.

El sensor disposa d'una antena que emet un senyal cap a l'objecte que vol observar i – en el cas que aquest proporcioni un eco cap al sensor– el capta i transforma en un senyal digital. Segons la intensitat del senyal de retorn podrem discriminar diferents cobertes i objectes. Cal recordar que el radar esdevingué un element estratègic durant la Segona Guerra Mundial, atès la seva capacitat de detectar avions i vaixells.

La figura 1 és una combinació de diferents imatges que ens servirà per posar a prova les característiques del radar. A la part (A) de la figura observam una imatge enregistrada pel Satèl·lit Sentinel-1A el passat dia 24 de maig a les 19:46 hora local. Quasi de forma simultània, a les 20:00 hora local, el Satèl·lit Meteosat enregistrava una imatge diferent (requadre B).

Figura 1. Imatges enregistrades dia 24/05/16 pels satèl·lits Meteosat i Sentinel-1A. Font: EUMETSAT / ESA

La imatge del Meteosat mostra les Illes Balears totalment ennigulades i amb la nit que s'apropa per llevant. En canvi, la imatge del satèl·lit Sentinel dibuixa clarament el perfil d'una part de Mallorca i de Menorca, totalment indiferent a la presència de niguls. En el petit requadre (A'), dins cercles vermells, podem observar a la mar alguns punts de color blanc i que corresponen a la presència de vaixells.

A més a més de detectar la presència de vaixells sota els niguls, el processament de la imatge ens pot ajudar també a esbrinar la seva eslora. Filtrant els objectes detectats entre [80, 400] metres ens apareixen fins a una dotzena de vaixells amb eslores dins aquest rang.

La figura 2 és un retall a diferent escala de la figura anterior. La interpretació d'una imatge captada per un sensor radar no és tan intuïtiva com altres imatges de satèl·lits equipats amb sensors que enregistren imatges a la zona del visible, com és el cas del Landsat.

Figura 2. Imatge enregistrada dia 24/05/16 pel satèl·lit Sentinel-1A. Font: ESA

Com hem vist abans, la imatge es forma a partir dels ecos que rep i, com aquests, depenen de les característiques de la superfície. A tall d'exemple, Mallorca apareix amb una sèrie de taques més blanquinoses (1, 2, 3) i que correspon a diferents nuclis urbans. El color blanc indica una major intensitat de la senyal rebuda per l'antena del radar –en aquest cas– a causa de la geometria cairada dels edificis. En el cas contrari, tenim la baixa intensitat de retorn de l'aigua deguda a un efecte especular, com és el cas de l'embassament de Cúber (4)

En tot cas, les diferents tipologies de sensors es complementen perfectament, oferint informació diferent. El radar, per exemple, és idoni per analitzar la presència de gel als pols, on els hiverns boreals i australs de llargues nits fan inoperants altres satèl·lits; cartografiar inundacions independentment de la presència de niguls; mesurar el moviment de la superfície terrestre després d'un terratrèmol o localitzar restes arqueològiques atesa la capacitat de penetrar el sòl en certes condicions, entre moltes altres coses.