Radar


Radar es el acrónimo de los términos ingleses RAdio Detection And Ranging (detección y medición de distancias por radio). Como señal de medición, utiliza la radiación de microondas con longitudes de onda expresadas en mm, cm y dm. Se trata de una técnica que mide las distancias entre el sensor y el objeto detectado.
 
Las dos técnicas utilizadas principalmente para monitorizar los glaciares son la de radar altimétrico y la de radar de apertura sintética o SAR (Synthetic Aperture Radar). En ambos casos, un sensor envía la señal de radar, se registra la señal de retorno y se analiza el tiempo que ha tardado dicha señal en llegar a la Tierra y volver al sensor. También se analizan la intensidad y otras propiedades de la señal.

La cantidad de energía de microondas que retorna al sensor (retrodispersión) depende de una serie propiedades de la nieve y el hielo. Las propiedades de las superficies y los materiales que más influyen en la retrodispersión de las microondas son:

  • La irregularidad del terreno,
  • La humedad de la nieve y el hielo,
  • La estructura (en profundidad) de la nieve y el hielo, por ejemplo, la existencia de nieve fundida o de capas de hielo en la nieve.

 
 
 En función de estos factores, el hielo y la nieve pueden tener un aspecto muy diferente en las imágenes de radar.

  • La nieve y el hielo húmedos absorben gran cantidad de energía y la reflejan alejándola del sensor. Ambos procesos son igualmente importantes. Las cantidades reales de absorción y reflexión dependen, entre otras cosas, de la longitud de onda del radar, del ángulo de incidencia (es decir, el ángulo con el que la señal de radar incide sobre el terreno con respecto a la vertical) y de la uniformidad de la superficie. Cuando la absorción y la reflexión están alejadas del sensor, éste recibe poca energía de retorno y la imagen de radar es oscura.

  • La nieve seca suele mostrarse clara porque las microondas penetran en el manto de nieve y se reflejan a través de multitud de pequeños cristales y lentejones de hielo.

  • Las ondas atraviesan este tipo de nieve y la hacen prácticamente invisible al sensor. La retrodispersión registrada normalmente procede del material situado bajo la nieve seca, por ejemplo, del hielo glaciar o el lecho de roca.

  • Las áreas irregulares cubiertas por nieve o hielo húmedo, como el de las zonas de grietas, devuelve una gran cantidad de energía de microondas al sensor y, por tanto, suelen mostrarse como áreas claras en la imagen del radar.

 
 
Gletsjer op een ASAR-opname (Advanced SAR) gemaakt door Envisat op 13 juni 2006 in de buurt van Kronebreen, Spitsbergen Sección de un glaciar perteneciente a una imagen del radar de apertura sintética avanzado (Advanced SAR o ASAR) del Envisat captada el 13 de junio de 2006 cerca del glaciar Kronebreen, Svalbard
Winter ASAR image taken on 29 February 2008 over Kronebreen Esta imagen del radar ASAR del Envisat se obtuvo en invierno (29 de febrero de 2008) sobre Kronebreen, Svalbard

  
 
 
Imagen del radar PALSAR del ALOS el 24 de noviembre de 2006 cerca del Kronebreen, Svalbard
 
 
La principal ventaja de las técnicas de radar frente a los sistemas ópticos es su capacidad para operar durante la noche y atravesar las nubes. Estas dos cualidades de los radares son importantes en regiones con abundante nubosidad, como es el caso de muchas zonas de glaciares y zonas polares donde se dan largos periodos de oscuridad por la ausencia del Sol (noches polares).
  
 
Envisat ASAR radar image of Kronebreen of 13 June 2008 Imagen del Kronebreen captada por el radar ASAR del Envisat el 13 de junio de 2008
MODIS image taken on the same date and at the same time Imagen de un espectrorradiómetro de imágenes de media resolución (MODIS) obtenida el mismo día

Envisat ASAR radar image of Kronebreen of 26 February 2008 Imagen del Kronebreen captada por el radar ASAR del Envisat el 26 de febrero de 2008
MODIS image taken on the same date and at the same time Imagen de MODIS tomada en la misma fecha, aproximadamente a la misma hora

 
 
 A continuación podemos comparar una imagen óptica y otra de radar de la misma zona con más detalle.

True colour optical satellite image of Brøggerhalvøya Imagen óptica en color real de la península noruega de Brøggerhalvøya, Svalbard
Envisat ASAR image of the same area Imagen del radar ASAR del Envisat de la misma zona

 
 
 En la imagen captada por el radar ASAR del Envisat, las cotas inferiores del glaciar aparecen oscuras porque corresponden a una zona de nieve y hielo húmedos por causa del deshielo. Las zonas superiores de los glaciares no parecen estar afectadas por la fusión y, por tanto, las microondas pueden penetrar en el manto de nieve, desde donde se vuelven a dispersar hacia el sensor (es la llamada dispersión de volumen). Aquí, la dispersión de volumen tiene lugar en el interior de numerosas capas de hielo, lentejones de hielo, cristales de neviza y manto de neviza. La dispersión de volumen es aquella que se produce en el interior de un material. Por tanto, la señal penetra en el material, normalmente rebota y se refleja desde los distintos elementos que lo componen.
 
 
ASTER optical image taken on 12 July 2002 over Kronebreen imagen óptica del ASTER captada el 12 de julio de 2002 sobre el Kronebreen, Svalbard
ALOS PALSAR radar image of 24 December 2006 of the same area Imagen del radar PALSAR del ALOS tomada el 24 de diciembre de 2006 en la misma zona

  
 
 Aunque la imagen del PALSAR se tomó en invierno, cuando la zona estaba completamente cubierta por la nieve, es posible percibir claramente grandes variaciones en el grado de retrodispersión de las microondas (es decir, la amplitud). Las zonas claras se deben a la pronunciada irregularidad de la superficie que provocan las grietas. En invierno están cubiertas por nieve y, por tanto, son casi invisibles al ojo humano. Por el contrario, las señales de microondas pueden penetrar en el manto de nieve seca durante la época más fría y llegar hasta las grietas, desde donde rebotan al sensor.

  • Imprime la imagen del radar PALSAR de arriba, coloca una transparencia sobre ella y delimita las zonas más claras. Ahora imprime la imagen del ASTER y coloca la transparencia sobre ella. ¿A qué corresponden las zonas claras? ¿Por qué pueden utilizarse las imágenes de radar para detectar las zonas de grietas de los glaciares en pleno invierno, cuando las grietas están cubiertas de nieve y no son visibles?

    Puedes comparar las dos imágenes (Aster_12july2002 y ALOS_PALSAR_24dec2006) utilizando LEOWorks y su herramienta de animación.

  • ¿Obtendríamos el mismo resultado en primavera, cuando ha comenzado el deshielo y la nieve y la neviza están húmedas?

 
 
  
Last update: 28 febrero 2014


Análisis de los glaciares mediante imágenes de radar

 •  Introducción (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_ES/SEMUARF64RH_0.html)

Antecedentes

 •  Radar de apertura sintética (SAR) (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_ES/SEMVKXF64RH_0.html)

Ejercicios

 •  Ejercicios con LEOWorks - Introducción (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_ES/SEMVYXF64RH_0.html)
 •  Ejercicio 1: Radar multitemporal y datos ópticos multiespectrales (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_ES/SEM32YF64RH_0.html)
 •  Ejercicio 2: Influencia de las condiciones meteorológicas en las imágenes de radar (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_ES/SEM89YF64RH_0.html)
 •  Conclusiones (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_ES/SEM3DYF64RH_0.html)

Eduspace - Software

 •  LEOWorks 4 (MacOS) (http://leoworks.asrc.ro/download/leoworks.app.zip)
 •  LEOWorks 4 (Windows) (http://leoworks.asrc.ro/download/leoworks.exe)
 •  LEOWorks 4 (Linux) (http://leoworks.asrc.ro/download/leoworks.jar)

Eduspace - Download

 •  Images_Glaciers.zip (http://esamultimedia.esa.int/eduspace/Leoworks-material.zip)
 •  GoogleEarth file (http://esamultimedia.esa.int/eduspace/GoogleEarth_file.kmz)