La medición satelital de la temperatura de la atmósfera a diversas altitudes, la del suelo y el mar se realiza mediante la interpretación de las mediciones de sensores sensibles a la luminancia terrestre en diferentes longitudes de onda. Los satélites meteorológicos ahora tienen a menudo más de 10 de estos sensores para sondear la atmósfera e identificar la estructura de las nubes y los sistemas meteorológicos, los efectos de las islas de calor urbano , las corrientes oceánicas , los fenómenos como El Niño , el bosque de luces , las emisiones volcánicas y los de industrias contaminantes.
La base de datos recopilada debido a que los sensores son lo suficientemente sofisticados también permite discernir las tendencias en la temperatura promedio del mundo. Desde 1978, los datos de los sensores infrarrojos de los satélites circumpolares de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica que siguen la firma térmica del oxígeno en una gran capa de la atmósfera han mostrado un calentamiento de la troposfera y un enfriamiento de la estratosfera de acuerdo con el concepto de calentamiento global. .
Los satélites no miden directamente la temperatura. Están equipados con sensores ( radiómetros ) sensibles a la luminancia de la atmósfera y el mar en el rango infrarrojo . Los datos satelitales cubren prácticamente todo el mundo con buena precisión. Solo las latitudes superiores a 85 grados norte y sur tienen menos datos debido al ángulo de rasante que tienen para los satélites geoestacionarios y al paso menos frecuente de los satélites en órbita polar .
Como la atmósfera absorbe muy poca radiación térmica infrarroja emitida por el océano, la longitud de onda que varía de 10,5 a 12,5 μm puede medir la temperatura de la superficie del mar y la superficie terrestre por encima de las áreas no nubladas de un satélite geoestacionario. Un satélite de desplazamiento, por otro lado, obtiene la estimación del perfil de temperatura vertical utilizando la banda de absorción de dióxido de carbono, centrada en 15 μm . En presencia de nubes, se utiliza más bien la banda de absorción de oxígeno en ondas milimétricas.
Para obtener la temperatura es necesario realizar un procesamiento informático de los datos gracias a la aplicación de la ley de Planck sobre la radiación de un cuerpo negro .
El perfil de temperatura vertical obtenido depende entonces de la precisión de la conversión y los sensores. Diferentes grupos analizaron los datos disponibles y aunque los resultados fueron similares, no fueron exactamente iguales debido a las limitaciones de cada uno de los algoritmos utilizados. Entre los bancos de temperatura obtenidos, se encuentra el de la Universidad de Alabama en Huntsville ( conjunto de datos de temperatura satelital de la UAH ) y el de la empresa Remote Sensing Systems .
Estos dos conjuntos de datos se extraen de datos de varias generaciones de satélites cuyos sensores no son homogéneos. De hecho, los dispositivos han experimentado mejoras durante las sucesivas generaciones de satélites meteorológicos. Por lo tanto, los datos de los primeros sensores no tienen la misma resolución ni la misma sensibilidad que los de los sensores recientes. Además, a medida que envejecen, cada sensor cambia gradualmente sus características como cualquier dispositivo electrónico. La calibración con datos de superficie y aire superior es esencial para obtener un continuo válido.
La luminancia terrestre en tiempo despejado da la temperatura en la superficie de la Tierra a través de radiómetros avanzados con muy alta resolución (acrónimo AVHRR ). Por tanto, se dispone de datos sobre la temperatura de la superficie del mar desde 1967 y se han elaborado mapas marinos mundiales desde 1970. Desde 1982, estos datos han sido cada vez más precisos y se han utilizado para pronósticos meteorológicos , en particular para el desarrollo de ciclones tropicales. Otro ejemplo, los cambios de temperatura asociados con el fenómeno de El Niño se han seguido desde la década de 1980.
En islas y continentes, las mediciones son más difíciles porque las superficies no son homogéneas. Sin embargo, los estudios sobre el calentamiento climático y las islas de calor urbano todavía son posibles con satélites. El uso de AVHRR permite, en tiempo despejado, ver las diferentes masas de aire asociadas con los frentes meteorológicos.
En un día nublado, los datos se utilizan en la técnica de Dvorak para obtener la diferencia de temperatura entre el ojo y la cima de la nube alrededor del centro de un ciclón tropical para estimar los vientos máximos sostenidos y la presión del sistema central.
Los radiómetros de trayectoria avanzada (acrónimo AATSR) a bordo de satélites meteorológicos permiten detectar incendios forestales que aparecen como “puntos calientes” que superan los 308 Kelvin (34,85 ° C) . Los radiómetros espectrales de imágenes de resolución media de los satélites Terra también pueden detectar incendios forestales, volcanes en erupción y puntos calientes industriales.
Desde 1979, la unidad de sondeo por infrarrojos por satélite TIROS de la NOAA ha estado midiendo la intensidad de la emisión infrarroja del oxígeno. Esta radiación es proporcional a la temperatura de una gran capa de la atmósfera como lo muestra la teoría, así como prácticamente al compararla con los datos de la radiosonda . Se notan en diferentes frecuencias, cada una vinculada a una determinada zona de altitud. La frecuencia del canal 2 de estos sensores corresponde aproximadamente a la temperatura de la troposfera con una ponderación gaussiana máxima de alrededor de 350 hPa (la mitad de la intensidad de la señal es de 40 hPa y 800 hPa ). Sin embargo, existe cierta superposición con la estratosfera inferior y, para minimizarla, los investigadores Roy Spencer y John Christy han desarrollado un algoritmo que combina datos obtenidos en diferentes ángulos de visión del satélite que acerca el máximo al suelo a 650 hPa, pero que amplifica el ruido de fondo y hace es más difícil calibrar los datos de un satélite a otro. Este algoritmo se ha mejorado gradualmente mediante varias correcciones.
Desde 1979, los mismos satélites tienen una unidad de sondeo estratosférico. Es un radiómetro sensible al infrarrojo lejano alrededor de la longitud de onda de 15 μm relacionado con la absorción de radiación por el dióxido de carbono (CO 2). Dado que la absorción es proporcional a la presión, la unidad tiene tres sensores que pueden dividir la estratosfera en tres capas centradas a 29 km , 37 km y 45 km sobre el nivel del mar, dependiendo de la densidad de absorción.
Al combinar los resultados normalizados y calibrados de los diferentes sensores, aparecen las tendencias de temperatura en la troposfera y la estratosfera. La tabla muestra una inestabilidad de la tendencia (en ° C / 10 años) de los resultados y la base de datos solo cubre un período relativamente corto (1978 hasta ahora) a escala histórica, lo que dificulta el análisis. Sin embargo, un estudio de Christy et al. muestra una buena concordancia con los datos de radiosondas tropicales para el mismo período. Muestra una troposférico calentamiento trópicos de 0.09 a 0,12 ° C por década, con un error de ± 0,07 ° C . Otros estudios obtienen valores ligeramente diferentes (+0.137 ° C y +0.20 ° C ± 0.05 ° C ) pero de acuerdo con un calentamiento.
| Año | Varianza (° C / 10 años) |
Año | Varianza (° C / 10 años) |
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Año | Varianza (° C / 10 años) |
Año | Varianza (° C / 10 años) |
Año | Varianza (° C / 10 años) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1991 | 0.087 | 1992 | 0,024 | 1993 | −0,013 | 1994 | −0,003 | 1995 | 0.033 | 1996 | 0,036 |
| 1997 | 0.040 | 1998 | 0,112 | 1999 | 0.105 | 2000 | 0,095 | 2001 | 0.103 | 2002 | 0,121 |
| 2003 | 0,129 | 2004 | 0,130 | 2005 | 0,139 | 2006 | 0,140 | 2007 | 0,143 |
En los datos satelitales se observa un enfriamiento gradual de la temperatura de la estratosfera inferior. Según estudios, dicho enfriamiento se debe principalmente a la destrucción de la capa de ozono , así como al aumento del contenido de vapor de agua y otros gases de efecto invernadero . Sin embargo, este fenómeno se revirtió temporalmente durante algunos episodios de grandes erupciones volcánicas como la de El Chichón (1982) y el Monte Pinatubo (1991), tras el aumento de la concentración de ozono en los dos años siguientes.
Este comportamiento de la atmósfera, a saber, un calentamiento de la troposfera y un enfriamiento de la estratosfera, está de acuerdo con un calentamiento global .
