Imágenes de Radar para la Detección de Derrames de Hidrocarburos

Este artículo es parte de una serie de publicaciones sobre derrames de petróleo y herramientas para detectarlos y mitigar el riesgo. Esta publicación explica las características y beneficios de las imágenes de radar como insumo para la detección de derrames.. Si deseas leer más sobre los derrames de hidrocarburo y su detección con imágenes satelitales, te invitamos a leer nuestra publicación: Detección de Derrames de Hidrocarburos con Satélites. También puedes leer sobre algunos derrames que detectamos en Panamá utilizando imágenes de radar.

La Tecnología de Imágenes de Radar (SAR)

El Radar de Apertura Sintética (SAR) es ampliamente utilizado para aplicaciones marítimas, ya que muestra capacidades muy interesantes como ser independiente de la luz solar y poder ver a través de las nubes. En el caso de las aplicaciones oceánicas, SAR tiene una excelente capacidad para leer lo que sucede en la superficie del océano, ya sea que esté relacionado con la dinámica de la superficie del mar, ya sea que estemos monitoreando las actividades humanas en el mar. Sin embargo, la interpretación de las imágenes SAR puede ser un desafío para el no entendido, ya que nuestros ojos no siempre están familiarizados con este tipo de información.

La teledetección es una forma de lenguaje muy antiguo. Es la búsqueda continua de ampliar nuestra capacidad para interpretar lo que sucede desde la distancia aplicando nuevos conocimientos en la tecnología.

La energía es la forma en que el universo se comunica y tiene la forma de ondas electromagnéticas. Hoy día podemos diseñar sensores capaces de capturar e interpretar este lenguaje. Hace varias décadas, decidimos poner en órbita instrumentos apuntando a la tierra, para ayudarnos a comprender lo que sucede en nuestro planeta, dando origen a lo que ahora llamamos Observación de la Tierra o «EO» por sus siglas en inglés. Una imagen satelital es el resultado de cómo las ondas electromagnéticas interactúan con las superficies naturales y artificiales. En el caso del Radar de Apertura Sintética (SAR), hablamos de un sensor activo que envía pulsos -en el rango de microondas- hacia un objeto y lee la energía que rebota.

Las superficies ásperas reflejan la energía en muchas direcciones, parte de la cual regresa al sensor, mientras que las superficies lisas tienden a actuar como un espejo, haciendo rebotar la energía lejos del sensor. Muy similar a como se comportan las ondas en una piscina. A este fenómeno lo llamamos retrodispersión de radar, y normalmente se representa en la imagen como una escala de grises, donde el negro significa señal de retrodispersión muy baja y el blanco retrodispersión alta. Cuando se trata de aplicaciones marítimas, debemos saber que este efecto está modulado por numerosos procesos físicos, químicos y biológicos que ocurren en la superficie del océano.

¿Cómo se vé un Derrame de Hidrocarburos en Imágenes de Radar?

La tecnología SAR satelital resulta sumamente efectiva para el monitoreo constante y la detección automática de derrames de petróleo en el mar, ya sean estos de origen intencional o accidental. Las substancias aceitosas se dispersan sobre la superficie del agua formando películas de aceite que amortiguan las ondas capilares superficiales. Las ondas capilares son ondas onduladas provocadas por el viento con una longitud de onda inferior a unos pocos centímetros. La atenuación de estas olas muy pequeñas crea un “espejo” en la superficie del mar, por lo tanto, una región con baja retrodispersión o rebote de la señal radar.

El vertido intencional y los derrames accidentales de cualquier derivado del petróleo se revelan en la imagen SAR como un área de color gris oscuro o negro. Sin embargo, este efecto de visualización puede provocar dos percepciones engañosas:

1. La asociación subconsciente con el color negro de los derrames de petróleo espeso que conocemos. Sin embargo, las películas muy delgadas pueden provocar un efecto similar. Esto significa que la oscuridad del píxel no puede proporcionar por sí sola información sobre el espesor de la mancha de aceite o la cantidad. Los aceites se esparcen enormemente cuando se derraman y solo las capas de aceite muy gruesas muestran un color negro cuando se observan a simple vista.

2. Cada píxel oscuro de la imagen no corresponde necesariamente a un derrame de petróleo mineral. Numerosos procesos tienen la capacidad de modular la rugosidad de la superficie, algunos de ellos crean parches que pueden parecer derrames de petróleo. El más común está asociado con la dimensión biológica de los océanos.

A menudo, las películas de aceite natural y las películas de aceite mineral -derrames de petróleo- coexisten en una misma imagen de satélite, por lo que la interpretación de la imagen por parte de un observador experimentado es crucial.

La siguiente imagen muestra una imagen SAR tomada 3 meses antes del accidente de Wakashio en isla de Mauricio -izquierda- y otra la semana en que el barco comenzó a perder petróleo -derecha-, lo que revela cómo la baja retrodispersión no puede ser el único factor determinante para un análisis de alta calidad.

Afortunadamente este es un proceso que puede automatizarse en gran medida. Las soluciones de IA o “Inteligencia Artificial” se convertirán en el estándar en la interpretación de imágenes y pondrá a disposición del usuario común todas estas capacidades.

El Problema de los Pequeños Derrames

No resulta nada extraño observar tonalidades aperladas sobre la superficie del agua en áreas de actividad portuaria. Esta es una fina película de hidrocarburos contaminantes que ya hemos aceptado como normal. La realidad es que esta sustancia es un gran contaminante que afecta al medioambiente. Su origen es por lo general la acción deliberada o equipos en mal estado.

La sentina, o en inglés «bilge», es el espacio inferior en un barco que queda inmediatamente sobre la quilla. La forma curva del casco provoca que drenen y se acumulen aquí todos los fluidos residuales mezclados con hidrocarburos procedentes de filtraciones de las enormes maquinarias del buque. Se conoce como agua de sentina a este residuo aceitoso resultante de la operación regular del buque. La misma requiere ser expulsada por medio de bombas de manera regular como parte de la operación de mantenimiento de la nave. Debido a su alto nivel contaminante, se han creado regulaciones internacionales que exigen la disposición adecuada a través de servicios especializados en los puertos. El vertido directamente en el mar está prohibido y cada estado es responsable de establecer mecanismos de detección y castigar esta actividad con grandes multas.

El problema está en que esta normativa internacional requiere de herramientas tecnológicas como el monitoreo satelital para hacerla cumplir. Como todo, si no existe la posibilidad de castigo tampoco existirá la voluntad de respetar la ley. El resultado es la práctica desafortunada pero muy común de verter estos contaminantes directamente al océano. Entre más tráfico marítimo mayor será el problema y sus consecuencias. Lamentablemente es una actividad habitual de grandes buques y que están produciendo niveles de contaminación aún mayores que los grandes derrames accidentales de hidrocarburos. Urge crear conciencia en las autoridades para que impongan las medidas que sean necesarias para detener esta práctica que atenta con los recursos marinos de nuestros países.

GeoSolutions Consulting ofrece servicios de monitoreo y modelado de contaminación por derrame de hidrocarburos. Asi también ofrecemos otros servicios de monitoreo de cambios mediante la aplicación de las más recientes técnicas en Inteligencia Artificial o AI.

Escríbenos a info@geosolutionsconsulting.com para conocer cómo podemos aportar a su proyecto con alguno de los servicios y productos descritos. También puedes contactarnos a través de nuestro formulario de contacto.