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PICT-2014- 0647 categoría Raíces

OBJETIVOS GENERALES

La principal motivación de esta propuesta es la existencia en estado avanzado del desarrollo de la misión satelital SAOCOM argentina de la Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE) basada en un instrumento de radar de apertura sintética (SAR, sigla en inglés) cuyo lanzamiento está previsto para Agosto 2015. Esta misión tiene como objetivos principales la generación del producto humedad del suelo para la llanura pampeana y también a nivel global. Se trata de una misión compleja no sólo tecnológicamente sino también a nivel de los productos que va a generar. Asimismo, en noviembre 2014 está previsto el lanzamiento de la misión satelital de NASA, SMAP (Soil Moisture Active Passive) de la cual varios miembros del grupo responsable participan como usuarios calificados (actividades de calibración/validación (Cal/Val)).

Este proyecto se enmarca en primer lugar en los desarrollos que como grupo aportaremos a la misión SAOCOM, y en segundo lugar como usuarios calificados de la misión SMAP. Estos dos compromisos implican el desarrollo de productos humedad del suelo y/o soluciones a algunas de las problemáticas que el desarrollo del producto plantea y que no están resueltas aún.

La problemática central encarada es la vinculación entre observaciones realizadas por sistemas satelitales y variables biofísicas de interés. En general, el usuario final desea obtener variables biofísicas del terreno, pero los sistemas satelitales brindan únicamente observaciones de la energía reflejada/emitida por el medio terrestre. En particular en este proyecto, se desea estimar la humedad superficial del suelo (m) a partir de mediciones del coeficiente de backscattering (σ0, activo) y temperatura de brillo (Tb, pasivo). Para cumplir con este objetivo, es necesario contar con modelos de dispersión (scattering)1 que vinculen las variables observadas (σ0 y Tb) con las variables de interés (m).

En este contexto, el objetivo general de este proyecto es desarrollar nuevos modelos de dispersión para la superficie terrestre motivados por problemáticas (se presentan en las páginas siguientes de este proyecto) ya individualizadas en la obtención del producto humedad del suelo pero aun no resueltas. En particular, nos enfocaremos en modelos de scattering de superficies agrícolas, definidos como vegetación (soja, trigo, maíz) y el suelo subyacente. Estos implica modelos para todos los componentes de la superficie: (i) modelos de scattering de cultivos y (ii) modelos de scattering del suelo. En líneas generales, seguiremos dos enfoques para desarrollar estos modelos: modelos teóricos, que son modelos analíticos que se basan en un  conjunto de aproximaciones para resolver el problema de scattering, y modelos numéricos, que resuelven directamente las ecuaciones de Maxwell sobre la superficie. Ambos abordajes son válidos teóricamente y presentan ventajas y desventajas, pero en conjunto tienen el potencial de generar aplicaciones concretas.

En una primera etapa, los modelos en desarrollo se compararán con modelos existentes (de ambos enfoques) y condiciones de contorno válidas. En una segunda etapa, se evaluarán los modelos  desarrollados contra datos de campo, obtenidos en campañas ad hoc en sitios de Cal/Val existentes en la Argentina y en el mundo. El proceso de Cal/Val consiste en realizar campañas a campo simultaneas a la adquisición de uno (o varios) sistemas orbitales o aerotransportados, en los cuales se miden de manera controlada las variables que determinan las propiedades de scattering de las superficie terrestre. Asimismo, una vez tomados los datos, para realizar la validación de los modelos, plantearemos como métrica de validación en el terreno una metodología que toma en cuenta los errores experimentales asociados a una campaña de Cal/Val. Estos son, errores instrumentales del sistema de observación, errores en la medición de los parámetros del terreno y errores asociados a las diferentes escalas de la medición in situ y la resolución del sistema de observación.