Un equipo de investigación de la Universidad de Cádiz ha participado en la validación de los datos del satélite SWOT, una misión internacional orientada a observar con alta resolución la superficie del agua en océanos, ríos y lagos. El estudio, coordinado por Jesús Gómez Enri, del departamento de Física Aplicada de la UCA, ha sido publicado en la revista IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing y examina la calidad de las medidas de nivel del mar obtenidas por KaRIn, el interferómetro de banda Ka que constituye el principal instrumento de esta misión espacial.
El trabajo ha sido desarrollado por investigadores de los grupos RNM-337: Oceanografía y Teledetección y RNM-205: Oceanografía Física: Dinámica, ambos de la Universidad de Cádiz, junto con personal del Instituto Hidrográfico de la Marina y del Instituto de Biofísica del CNR de Italia. La investigación se centra en contrastar las observaciones generadas desde el espacio con registros directos tomados en costa, con el objetivo de evaluar la precisión de una tecnología que introduce una nueva forma de medir el nivel del mar desde satélite.
SWOT, siglas de Surface Water and Ocean Topography, es una misión de Estados Unidos y Francia, con contribuciones de las agencias espaciales de Canadá y Reino Unido. Fue lanzada el 16 de diciembre de 2022 y está diseñada para ofrecer una visión bidimensional de la superficie del agua. Esta capacidad la diferencia de los altímetros convencionales, que realizan medidas a lo largo de una trayectoria estrecha situada bajo el satélite. KaRIn permite obtener información en franjas laterales de observación, lo que amplía el campo de aplicación de la altimetría espacial en océanos y aguas continentales.
El instrumento KaRIn incorpora dos antenas de radar de apertura sintética separadas por un mástil de diez metros y trabaja junto a otros equipos de la misión, entre ellos el altímetro nadir Poseidon-3C y un radiómetro de microondas avanzado. Su principal aportación es la posibilidad de obtener datos del nivel del mar con una estructura espacial más amplia, lo que permite analizar procesos oceánicos de menor escala que no quedan recogidos con el mismo nivel de detalle en las misiones de altimetría nadir tradicionales.
La validación de este tipo de datos es necesaria antes de su incorporación generalizada a estudios científicos y aplicaciones ambientales. El equipo ha comparado las anomalías del nivel del mar obtenidas por SWOT-KaRIn con registros procedentes de mareógrafos situados en Huelva, Barcelona y Bilbao. Estas estaciones, gestionadas por Puertos del Estado, cuentan con instrumentación radar de alta precisión y proporcionan datos promediados cada cinco minutos, lo que facilita el contraste con las observaciones del satélite en periodos temporales próximos.
La selección de estas tres áreas permite evaluar el comportamiento de SWOT-KaRIn en entornos costeros con condiciones hidrodinámicas diferentes. En el caso de Huelva, el estudio se sitúa en la subcuenca oriental del golfo de Cádiz, un espacio condicionado por la mezcla de aguas atlánticas y mediterráneas y por la aportación de sistemas fluviales como el Tinto-Odiel, el Guadiana y el Guadalquivir. En Barcelona, el análisis se desarrolla en el Mediterráneo noroccidental, una zona de régimen micromareal y circulación influida por la corriente del Norte. En Bilbao, el trabajo se localiza en el Cantábrico oriental, con un régimen mesomareal y una dinámica afectada por corrientes de talud, aportes fluviales y procesos de afloramiento costero.
El estudio ha utilizado datos de SWOT LR-2D correspondientes a un periodo de aproximadamente año y medio, entre julio de 2023 y febrero de 2025. En total, se han analizado 28 ciclos de repetición de 21 días desde el inicio de la misión, con información organizada en una malla regular de dos por dos kilómetros. Para cada una de las zonas se han empleado dos trayectorias del satélite, una ascendente y otra descendente, con el fin de evaluar la consistencia espacial de las medidas obtenidas en torno a los mareógrafos.
La investigación incorpora, además, una comparación con el satélite Sentinel-3A, perteneciente al programa europeo Copernicus. Este análisis permite situar el rendimiento de SWOT-KaRIn frente a una misión de altimetría nadir ya operativa y ampliamente utilizada. Para ello, los autores han empleado el mismo periodo de referencia, entre julio de 2023 y febrero de 2025, y han seleccionado la trayectoria de Sentinel-3A más próxima a cada una de las estaciones mareográficas utilizadas en Huelva, Barcelona y Bilbao.
El procedimiento de validación se ha basado en el cálculo de la desviación estándar de las diferencias entre los datos del satélite y las observaciones in situ. Antes de realizar esta comparación, el equipo aplicó filtros de calidad para excluir valores anómalos, datos con banderas de calidad no válidas y registros situados fuera de determinados umbrales estadísticos. También se descartaron las mediciones situadas a menos de cinco kilómetros de la costa para reducir el efecto de la contaminación terrestre y de posibles imprecisiones en las correcciones aplicadas.
Uno de los aspectos analizados ha sido la elección de las correcciones geofísicas más adecuadas para calcular las anomalías del nivel del mar a partir de SWOT. El trabajo ha comparado distintas opciones de corrección troposférica húmeda, modelos de superficie media del mar y modelos de marea. Según los resultados, la corrección troposférica basada en el modelo ECMWF proporciona un mayor número de datos válidos cerca de la costa y mantiene un nivel de exactitud similar al obtenido mediante la corrección procedente del radiómetro de microondas avanzado del satélite.
En relación con los modelos de superficie media del mar, el estudio no aprecia diferencias relevantes entre las opciones CNES y DTU en las trayectorias y estaciones analizadas. En cambio, el modelo de marea FES ofrece mejores resultados que el modelo DTU en la mayoría de los casos. A partir de estas comparaciones, los autores señalan que la selección del conjunto adecuado de correcciones resulta determinante para estimar con precisión la calidad de las medidas del nivel del mar obtenidas mediante altimetría espacial.
Los resultados muestran que la exactitud de SWOT-KaRIn no es uniforme en las tres áreas analizadas. El mejor comportamiento se obtiene en el entorno de Bilbao, donde la desviación estándar media se sitúa en 7,4 ± 0,8 centímetros en una de las trayectorias estudiadas. En Huelva, los valores se mantienen en rangos próximos, con resultados medios por debajo de los diez centímetros en las dos trayectorias consideradas. Las menores precisiones se observan en Barcelona, donde una de las trayectorias alcanza una desviación media de 12,2 ± 2,3 centímetros.
El análisis detallado del caso de Barcelona permitió identificar la presencia de un ciclo anómalo en una de las series temporales, con valores de anomalía del nivel del mar que no habían sido eliminados en el cribado inicial de los datos. Al excluir ese ciclo, la desviación estándar media se redujo de 12,2 a 8,7 centímetros, y desapareció el comportamiento artificial detectado en la variabilidad espacial de los datos. El estudio también vincula parte de la menor precisión observada en Barcelona a las condiciones hidrodinámicas del área, especialmente a la variabilidad asociada a estructuras de mesoescala en el Mediterráneo noroccidental.
La comparación con Sentinel-3A indica que, en términos generales, este satélite presenta una mayor precisión que SWOT en las tres zonas analizadas. Las diferencias observadas oscilan entre el 4% y el 24%, aunque los autores apuntan que ambas misiones son conceptualmente distintas y emplean procedimientos diferentes para obtener las medidas. El trabajo señala también que parte de estas diferencias puede estar relacionada con las correcciones aplicadas y con los errores sistemáticos residuales presentes en los productos de SWOT utilizados durante el periodo de estudio.
La investigación subraya que los resultados deben interpretarse teniendo en cuenta dos factores. Por un lado, la serie temporal analizada abarca un periodo relativamente corto, de aproximadamente año y medio. Por otro, los datos utilizados proceden de versiones de producto que no presentan un procesamiento completamente homogéneo durante todo el periodo. La futura disponibilidad de nuevas versiones de datos de SWOT permitirá ampliar estas evaluaciones y revisar la evolución de la calidad de las mediciones.
El trabajo coordinado por la Universidad de Cádiz aporta una metodología para la validación de datos de altimetría espacial de franja ancha en zonas costeras y contribuye al conocimiento del comportamiento de SWOT-KaRIn en distintos entornos marinos. La investigación también proporciona información útil para el uso científico de sensores remotos en el seguimiento del nivel del mar y para el diseño de futuras misiones de observación oceánica.