Los derrames de petróleo o hidrocarburos son una grave amenaza para el medio ambiente y la vida en el planeta. Pueden contaminar gravemente las aguas costeras y los hábitats marinos, comprometiendo la salud de los seres vivos y derivando en un elevado y negativo impacto económico. Un derrame es un vertido al océano accidental o intencional de petróleo o productos derivados. Los derrames pueden ocurrir a causa de accidentes, deterioro o mal funcionamiento de la infraestructura petrolera o por descargas ilegales. Las mareas negras de petróleo a menudo ocurren en aguas costeras y vientos y corrientes las transportan lejos del punto de origen. La detección temprana de los derrames de petróleo es esencial para responder rápidamente y mitigar los daños. La detección a distancia o remota mediante satélites artificiales se denomina teledetección. Y de entre todos los instrumentos a bordo de los satélites, el radar de apertura sintética (o SAR, por sus siglas en inglés) es una herramienta valiosa para la detección de derrames en océanos.
¿Qué es el SAR y cómo funciona?
El SAR es una herramienta que se utiliza para observar la superficie terrestre desde el espacio. El SAR tiene varias ventajas sobre otros instrumentos de teledetección.
En primer lugar, el SAR puede funcionar de noche y a través de las nubes. Esto lo hace útil para aplicaciones en regiones con mucha nubosidad, como los trópicos o el Ártico.
En segundo lugar, el SAR puede generar imágenes de alta resolución. Esto significa que puede mostrar detalles y cambios minúsculos en edificios, infraestructuras, vegetación, terreno, buques, etc.
La información que captan los satélites es básicamente luz y temperatura. Los satélites necesitan una fuente de iluminación para operar, ya sea el Sol o la suya propia. Los satélites que operan con la radiación solar se denominan satélites ópticos pasivos, y los que emplean su propia fuente de iluminación, activos. El SAR posee su propia fuente de luz, y funciona enviando pulsos de ondas electromagnéticas a la Tierra y midiendo la señal que regresa.
¿Cómo se utiliza el SAR?
Las características de la señal de regreso dependen de las propiedades del objeto que refleja las ondas. Por ejemplo, los objetos rugosos reflejan más ondas que los objetos lisos. Con ello, los cuerpos de agua permanente aparecen de color muy oscuro o negro en las imágenes SAR, con un fuerte contraste con la superficie terrestre que aparece más brillante.
¿Qué sucede en el océano?
Desde el punto de vista del SAR, la superficie del océano es rugosa de modo natural debido al oleaje. Las manchas de petróleo amortiguan esta rugosidad de la superficie marina, y por tanto reflejan menos señal que las aguas libres de hidrocarburos.
Como resultado, los vertidos de petróleo aparecen como áreas oscuras en las imágenes SAR en comparación a las aguas circundantes.
Aplicación del SAR para el derrame de Venezuela
El pasado 26 de diciembre se produjo un derrame masivo de petróleo en El Palito, Venezuela. Los satélites Sentinel-1 y Sentinel-2 de la ESA pasaron por la zona afectada unos días después y capturaron la escena de modo diferente. El satélite óptico Sentinel-2, cuyo sensor pasivo MSI mide en el visible y en el infrarrojo de onda corta, registró el desastre el 28 de diciembre, con una resolución espacial de 20 a 60 metros. Asimismo, el satélite SAR Sentinel-1, de resolución espacial de 10 metros, tuvo dos momentos de paso el 31 de diciembre: alrededor de las 10:15h UTC en su órbita descendente, y a las 22:45h UTC en órbita ascendente.
Demostración y visualización del derrame en Venezuela
Para la presente demostración comparamos la vista de Sentinel-2 con la imagen SAR de Sentinel-1 del 31 de diciembre a las 10:15h UTC. Se hace evidente la contaminación por nubes que sufre la imagen óptica y de la que carece la imagen SAR.
Se ha comparado entre imágenes SAR de Sentinel 1 procesadas con técnicas de inteligencia artificial e imágenes ópticas de Sentinel 2. La polución costera el 31 de diciembre de 2023 por la mañana se extendía hasta los 115 kilómetros cuadrados.
Doce horas más tarde se había reducido hasta 48 kilómetros cuadrados, a causa de las labores de limpieza, corrientes marinas y los mecanismos de meteorización de los hidrocarburos.
