El nuevo satélite Aeolus de la ESA mide de forma fiable la velocidad del viento también en las capas de aire más altas y, por tanto, en una región de la atmósfera donde otras mediciones directas del viento global son relativamente escasas. Este es el resultado de un estudio en el que se compararon los datos del satélite con las observaciones de viento de globos estratosféricos. Los globos estratosféricos proporcionarían datos muy precisos sobre la velocidad del viento horizontal y, por lo tanto, también son adecuados para la validación de futuras misiones de satélites. Los futuros satélites eólicos deberían aumentar la resolución vertical para resolver mejor las ondas de gravedad en los trópicos, escribe el equipo de investigadores del Instituto Leibniz para la Investigación Troposférica (TROPOS), la Agencia Espacial Europea (ESA), el Centro Europeo de Pronósticos Meteorológicos a Medio Plazo (ECMWF), la Universidad de Hamburgo y la empresa Google Loon. El estudio ahora ha sido publicado en el Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society.

La calidad de los modelos numéricos de predicción meteorológica y, por tanto, de las previsiones meteorológicas depende en gran medida de los datos disponibles. En las últimas décadas, por lo tanto, se ha construido un sistema de observación global que también incluye perfiles de viento de globos meteorológicos, datos de aeronaves o sistemas de radar perfilador de viento. Sin embargo, la mayoría de estos datos provienen del hemisferio norte densamente poblado. En el hemisferio sur, sobre los océanos y especialmente en los trópicos, la red de mediciones directas aún es relativamente escasa.

Por lo tanto, el lanzamiento del primer satélite eólico Aeolus de la Agencia Espacial Europea (ESA) el 22 de agosto de 2018 fue un gran paso hacia las mediciones globales del viento. Este novedoso satélite tiene un potente láser a bordo, el Instrumento Doppler Láser Atmosférico (ALADIN). ALADIN es el primer lidar de viento Doppler en el espacio que proporciona perfiles de la velocidad del viento horizontal desde la superficie de la Tierra o desde la parte superior de las nubes espesas hasta una altura de unos 30 km a escala global. Para hacer esto, el satélite emite pulsos de láser ultravioleta cortos mientras orbita la Tierra. Una pequeña parte de estos pulsos de luz se devuelven al satélite mediante moléculas de aire, aerosoles y nubes y se recogen y procesan en el detector allí. Para una circunnavegación del globo, Aeolus toma 90 minutos, dentro de una semana, el satélite recopila datos de viento en todo el mundo. Estos datos son asimilados por los centros de pronóstico del tiempo de todo el mundo para mejorar sus pronósticos. Dado que hasta ahora no ha habido misiones satelitales comparables, los datos se verifican de manera particularmente crítica y se comparan con otras mediciones del viento.

Un estudio publicado recientemente utilizó datos de 229 globos estratosféricos del proyecto Loon entre julio de 2019 y diciembre de 2020 de América Latina tropical, el Océano Atlántico, África y el Océano Índico para comparar. Loon era un proyecto comercial que había proporcionado acceso a Internet a regiones remotas a través de globos de helio en la estratosfera. Los globos, que tenían unos 12 metros de diámetro, actuaron como estaciones flotantes de telefonía móvil a altitudes de 16 a 20 kilómetros sobre el suelo. Para mantener la red, los globos tenían que corregir automáticamente la dirección del viento cambiando la altitud. Esto creó un extenso conjunto de datos sobre la velocidad del viento en estas capas atmosféricas, que llena parcialmente el vacío en los datos del viento a esta altitud en el sistema de observación global. El proyecto Loon se suspendió en 2021 por razones económicas, pero queda un conjunto de datos muy interesante para la investigación atmosférica.

« Nuestro análisis confirma que el satélite Aeolus proporciona mediciones de viento casi libres de sesgo en la troposfera superior y la estratosfera inferior. En contraste, el modelo meteorológico ECWMF actual subestima sistemáticamente la velocidad del viento allí en aproximadamente 1 metro por segundo, lo que podría demostrarse mediante el Datos de Aeolus y Loon. Estos resultados son importantes para comprender mejor los procesos dinámicos en la troposfera superior y la estratosfera inferior y para mejorar aún más los modelos meteorológicos », enfatiza el Dr. Sebastian Bley de TROPOS, quien trabajó para el estudio en la ESA en Frascati, Italia. Otra recomendación de los investigadores es realizar más mediciones verticales para poder aportar más información del viento en las capas atmosféricas. Esto podría mejorar aún más la precisión de los próximos satélites eólicos. Además de la velocidad del viento, Aeolus también proporciona información sobre aerosoles y nubes, pero solo a través de una parte de la luz retrodispersada. « Esperamos que las futuras misiones eólicas también puedan medir la despolarización, la rotación de la luz cuando se refleja. Eso sería un hito porque el satélite también podría proporcionar más información sobre los aerosoles », explica Bley.

Aeolus se desarrolló como una misión exploradora con una vida útil prevista de 3 años para demostrar la tecnología de un lidar de viento Doppler en el espacio. Sin embargo, se han superado las expectativas y Aeolus ahora ha estado proporcionando datos valiosos durante más de 4 años. Los datos del viento ahora se utilizan en los pronósticos meteorológicos de varios servicios meteorológicos en toda Europa, como el Servicio Meteorológico Alemán (DWD), y han sido convincentes debido a su influencia positiva en la calidad de los pronósticos meteorológicos. El camino a seguir para la misión de seguimiento Aeolus-2 se decidió recientemente en la reunión ministerial de la ESA y será desarrollado conjuntamente por la ESA y EUMETSAT.

En septiembre, investigadores de EE. UU. integraron los datos de Aeolus en el modelo de huracanes (HWRF) de la agencia meteorológica y oceanográfica de EE. UU. NOAA a modo de prueba para predecir mejor las tormentas tropicales. Su conclusión es que el uso de los datos de viento de Aeolus es más efectivo donde no hay vuelos de reconocimiento hacia los huracanes y, por lo tanto, podría tener el mayor impacto positivo en el pronóstico de ciclones tropicales en los océanos Pacífico e Índico.

Con estos dos nuevos estudios de los trópicos, aumentan las posibilidades de que los datos de Aeolus también se utilicen fuera de Europa y que una misión de seguimiento podría mejorar los pronósticos meteorológicos.