Analizando los cambios en las luces nocturnas

La órbita de Suomi NPP le permite a VIIRS recolectar nuevos datos de luz nocturna para casi toda la Tierra cada noche. Esto significa que el sensor hace mucho más que generar imágenes bonitas.

Con cada órbita, se suma a un archivo de datos cada vez mayor que permite a los científicos y geógrafos realizar un seguimiento de los cambios en luces artificiales, prácticas de pesca, actividad económica, patrones de desarrollo, movimiento de bienes y personas y muchas otras áreas de investigación en innovación formas y en una escala global.

El mapa de arriba ofrece algunos ejemplos a pequeña escala del tipo de cambios que VIIRS puede revelar. El mapa muestra dónde disminuyó la intensidad de la luz (naranja), aumentó (violeta) y se mantuvo igual (blanco) entre 2012 y 2016 en el Medio Oeste. Para hacer el mapa, todas las imágenes de cielo despejado recogidas por VIIRS en 2012 se compilaron en un compuesto y luego se compararon con un compuesto de imágenes claras de 2016.

El aumento marcado de la luz a lo largo de la Interestatal 90 entre Chicago y Rockford, así como el aumento de la luz alrededor de la ciudad de Coldwater, Michigan, son dos de las características más notables.

La nueva luz a lo largo de la carretera está asociada con un proyecto de infraestructura de varios años para ensanchar la carretera. En 2013 y 2014, la porción occidental de este tramo de la I-90 se expandió de dos a cuatro carriles; la parte oriental pasó de seis a ocho carriles entre 2014 y 2016.

En Coldwater, Michigan, el aumento de la luz se relaciona con la reciente construcción de invernaderos que se utilizan para cultivar vegetales utilizando técnicas de cultivo hidropónico. A pesar de los inviernos oscuros y fríos de Michigan, los invernaderos de alta tecnología están equipados con poderosas luces de crecimiento que a menudo se encienden por la noche, lo que permite cultivar tomates y pimientos los 365 días del año.

Muchos pequeños cambios locales en alumbrado como estos pueden indicar grandes cambios en el uso de energía, la contaminación lumínica y el desarrollo económico a lo largo del tiempo. Sin embargo, los científicos, así como el público, deberían tener cuidado al interpretar los cambios que ven en los mapas cualitativos de la luz nocturna cambiante, advirtió Miguel Román, científico del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA.

Existen varios factores naturales que pueden influir en la cantidad de luz que detecta el satélite, desde la fase de la Luna, los relámpagos, la presencia o ausencia de nieve o vegetación y la neblina y la capa de nubes. Estos problemas deben entenderse completamente al analizar los cambios en la luz a lo largo del tiempo. La nieve puede ser particularmente problemática porque su presencia puede amplificar las señales de luz incluso cuando los cielos son perfectamente claros.

"Algunos de los cambios que se ven en este mapa tienen más que ver con las diferencias en la capa de nieve que con los cambios en las luces en el suelo", dijo Román. "Sin embargo, a lo largo de esa parte de la I-90 y alrededor de Coldwater, la señal es bastante fuerte. Hemos comprobado lo suficiente en los niveles de luz día a día y semana a semana, no solo años enteros de datos promediados, como muestra este mapa, que estoy seguro de que los aumentos son reales en esos dos lugares ".

El gráfico de series de tiempo anterior proporciona una visión más completa de cómo la intensidad de la luz VIIRS detectada a lo largo de la I-90 cambió entre 2012 y 2016. Los valores no corregidos observados por el satélite se muestran en color púrpura claro. En los datos corregidos, que se muestran en púrpura oscuro, los algoritmos desarrollados por Román y sus colegas han filtrado los cambios causados ??por la luz de la luna, la nieve y otros factores naturales tanto como sea posible.

Tenga en cuenta que los datos corregidos muestran un aumento de luz considerable, aproximadamente diez veces mayor, a principios de 2015, una clara señal de que las nuevas luces asociadas con el proyecto de la autopista entraron en funcionamiento en ese momento.

Los pequeños picos y valles en los datos no corregidos están asociados con cambios en la luz de la luna. Los picos y valles más escarpados son causados ??por la nieve que amplifica la señal de luz. La amplificación puede ser significativa. Tenga en cuenta que los niveles de luz aumentaron aproximadamente 30 veces en 2015 en los datos no corregidos, pero que aproximadamente dos tercios del aumento se debieron a que la señal se amplificó por la nieve, explicó Román.

A medida que pasa el tiempo y se acumulan más datos satelitales, esperamos ver a científicos y geógrafos profundizar en los datos de VIIRS. Durante las últimas décadas, los investigadores han estado extrayendo una generación anterior de datos de luz nocturna adquirida por el Operational Linescan System (OLS), que operaba en satélites meteorológicos administrados por el Departamento de Defensa de los EE. UU.

"Dado que el VIIRS es aproximadamente de diez a quince veces mejor que el OLS para resolver las luces relativamente tenues de los asentamientos humanos, espero que haya un interés aún mayor en hacer un análisis de series temporales para VIIRS", dijo Román. "Es un momento emocionante para hacer este tipo de investigación".

Imagenes de NASA Earth Observatory por Joshua Stevens, usando datos de Suomi NPP VIIRS de Miguel Román, NASA GSFC. Texto de Adam Voiland.

Instrumento(s):  Suomi NPP - VIIRS

NASA Earth Observatory