Por Agrim. Ramón Oniel Jimenez Rodríguez, ASD. 261
Antes del uso de equipos GNSS, cuando los levantamientos eran totalmente directos, con equipos convencionales, llámese nivel óptico, teodolitos y estaciones totales. No se apreciaba como ahora el techo geoespacial; todo ha cambiado para la industria de los levantamientos topográficos y geodésicos. No solo el techo geoespacial, sino también todos los fenómenos atmosféricos que inciden en los diferentes levantamientos con tecnología con GNSS.
A lo largo de este año o principios del que viene, la actividad magnética solar llegará a su pico dentro de su ciclo actual. Es el llamado máximo solar. El sol tiene un ciclo de actividad de 11 años. Durante esos 11 años, lo que observamos es que los campos magnéticos de su superficie pasan de ser muy débiles a alcanzar un máximo y luego volver a caer hasta niveles casi imperceptibles. Ahora mismo estamos en el ciclo 25. Los ciclos del Sol se empezaron a medir en 1755, y desde entonces se ha ido repitiendo este patrón más o menos cada 11 años. Hay ciclos que son más cortitos y hay ciclos que son un poco más largos.
¿Qué es lo que genera los campos magnéticos del Sol? Y, ¿qué es lo que hace que tenga un ciclo de actividad de 11 años?
Se viene observando un descenso claro de la actividad magnética desde los años 50. Algunos grupos auguraban incluso una desaparición casi completa o reducida al mínimo de la actividad magnética del Sol. Pero lo que finalmente estamos viendo es justamente lo contrario: la actividad está siendo más alta de lo esperada, e incluso mayor que la del ciclo anterior.
Tenemos una idea general de por qué hay campos magnéticos en el Sol y que tiene que cambiar de alguna manera, porque es un sistema que va evolucionando. Los campos magnéticos del Sol se generan en su interior y son una consecuencia directa de las leyes de física. Esos campos magnéticos van creciendo, suben hasta la superficie, y allí los vemos como manchas solares redistribuidas en su superficie. Poco a poco se van cancelando entre sí y por eso baja el campo magnético hasta el mínimo del ciclo y luego vuelve a generarse un nuevo campo en la base de la zona de convección del Sol y se vuelve a repetir el ciclo.
Sin embargo, la razón de por qué cambian las condiciones de un ciclo a otro, por qué el nivel de actividad cambia y por qué no duran siempre exactamente lo mismo es lo que se está investigando ahora.
Los satélites, los astronautas y las centrales eléctricas pueden verse afectados por la actividad solar.
El 14 de mayo de 2024, el Sol emitió una fuerte erupción solar. Esta es la erupción solar más grande del ciclo solar 25 y está clasificada como una erupción de clase X8.7
Viajando a velocidades de hasta 4,8 millones de kilómetros por hora (tres millones de millas por hora), las EMC se agruparon en ondas que llegaron a la Tierra a partir del 10 de mayo, creando una tormenta geomagnética de larga duración que alcanzó una clasificación de G5, el nivel más alto en la escala de tormentas geomagnéticas, y uno que no se había visto desde 2003.
Cuando la tormenta llegó a la Tierra, creó auroras brillantes que se observaron en todo el mundo. Las auroras incluso fueron visibles en latitudes inusualmente bajas, incluyendo el sur de Estados Unidos y el norte de la India. Las auroras más fuertes fueron observadas la noche del 10 de mayo y continuaron iluminando los cielos nocturnos durante todo el fin de semana.
Es un poco difícil calibrar las tormentas a lo largo del tiempo porque nuestra tecnología está cambiando constantemente. La visibilidad de la aurora no es la medida perfecta, pero nos permite hacer comparaciones en el transcurso de los siglos.
Debido a la interrupción de las señales GNSS (GPS) durante una «tormenta solar», todos los dispositivos que utilizan estas señales se vuelven menos precisos. En el caso de su teléfono o sistema de navegación (receptores de frecuencia única), esto significa una reducción en la precisión de unos pocos metros a decenas de metros o más. En el caso de equipos con precisión centimétrica los receptores RTK GNSS de doble frecuencia, el resultado es que el receptor no siempre puede «engancharse» adecuadamente a los satélites, lo que da como resultado que el fijo con precisión centimétrica habitualmente conocido no mejorando que un valor «FLOAT» con una desviación de 10 a 30 cm.
Alguna recomendación para levantamientos diarios, salvo que se pronostique una tormenta solar:
A: El aumento de la actividad solar se produce principalmente entre las 11 y las 15 horas, trate de planificar su trabajo antes o después de esta hora.
B: Puede realizar un seguimiento de la actividad solar actual, entre otros, a través de sitios web como This One y This One.
C: Si es posible, ponga en marcha el receptor GNSS en condiciones con pocos edificios o árboles.
D: Después de obtener un fijo, dé a su receptor al menos un minuto o más para evitar que pierda el fijo después del movimiento. Esto le da tiempo al receptor para «bloquearse» correctamente.
Como cualquier estrella, el Sol está constantemente activo y expulsa regularmente enormes chorros de materia conocidos como erupciones solares.
El Sol posee lo que se conoce como una “corona solar”, formada por plasma, un gas completamente ionizado cuya temperatura es superior a la de su superficie. Durante las erupciones solares, se expulsan al espacio interestelar chorros de plasma, ondas magnéticas y partículas cargadas a velocidades de hasta 2.000 kilómetros por segundo.
Las erupciones solares tienen una potencia y una duración que varían desde unos minutos hasta unas horas. El impacto sobre nuestro planeta depende de su intensidad. Por ello, los servicios meteorológicos espaciales se encargan de vigilarlas y evaluarlas.
Las erupciones solares se evalúan según su intensidad (vatios/m²) en una escala equivalente a la escala Richter en sismología.
Se clasifican en seis categorías, A, B, C, M y finalmente X y X10 para las más potentes (la llamarada solar de 1859 conocida como Evento Carrington). Cada categoría corresponde a una intensidad 10 veces mayor que la anterior. A este valor alfabético se le añade un coeficiente de identidad que va de 1 a 9.
Las erupciones solares potentes de las clases M y X pueden causar eyecciones de masa coronal (CME, por sus siglas en inglés). Las CME tienen sus propios campos magnéticos. Por lo tanto, pueden causar perturbaciones en el campo magnético. Cuando se dirigen hacia la Tierra, pueden tener efectos en nuestro entorno planetario.
Actualmente nos encontramos cerca del máximo solar, que debería alcanzarse entre 2023 y 2025. Por lo tanto, las tormentas solares y las eyecciones serán muy activas . Solo una pequeña proporción de las tormentas solares se limitan a la Tierra. Sin embargo, el impacto sobre nuestro medio ambiente aún puede ser considerable.
El clima espacial nos permite anticipar el estado del Sol y ofrecer soluciones para limitar su impacto.
Como ya se ha mencionado, el viento solar y las eyecciones de materia ionizada provocan reconexiones magnéticas cuando alcanzan la magnetosfera terrestre. Esta interacción es la fuente de las tormentas magnéticas.
Estas tormentas magnéticas se producen en la ionosfera, la capa atmosférica en la que operan los satélites y desde donde se transmiten señales de telecomunicaciones y geolocalización .
La actividad solar provoca, por tanto, fluctuaciones en la ionosfera, que dan lugar a numerosos fallos en los equipos electrónicos, incluidos los equipos GNSS, que reciben señales a través de esta capa atmosférica alterada.
Además del efecto del magnetismo sobre el propio equipo, el retardo de la señal debido a la ionosfera es una de las principales fuentes de error en GNSS. Las perturbaciones repentinas de esta capa atmosférica lo convierten en un tema de gran importancia.
Un dispositivo GNSS de frecuencia única (comúnmente conocido como GPS) calcula su posición por triangulación utilizando una única frecuencia (L1) emitida por varias constelaciones de satélites.
Para corregir los errores causados por las señales que pasan a través de la ionosfera, los receptores de frecuencia única incorporan un modelo de la ionosfera, que puede resultar inadecuado durante tormentas magnéticas repentinas.
Como resultado, la precisión del receptor puede degradarse gravemente y en algunos casos resulta imposible corregir ambigüedades incluso en líneas de base cortas.
Desde hace varios años, los equipos GNSS se han mejorado con el uso de una segunda señal (L2). Con el funcionamiento en doble frecuencia, ya no es necesario utilizar un modelo ionosférico . Mediante la combinación lineal, es posible utilizar una frecuencia denominada libre de iones para resolver ambigüedades. Esto significa que hay menos errores que corregir al calcular la posición. El dispositivo puede entonces proporcionar un posicionamiento preciso.
Aunque se ha resuelto el problema de la modelización de la ionosfera, queda otro pendiente, el del «centelleo»: las erupciones solares intensas, como las CME, pueden generar cambios rápidos en la fase y la amplitud de las señales. Este centelleo importante en las frecuencias bajas puede provocar que ciertos satélites rechacen la señal, lo que se traduce en una pérdida de precisión o en el cese del servicio de posicionamiento del aparato .
Durante una EMC, habrá una pérdida significativa de precisión al principio y al final del episodio de tormenta magnética. En el punto álgido de la tormenta, es probable que se pierdan las soluciones de geolocalización. Todos los receptores siguen viéndose afectados por las perturbaciones ionosféricas. Los receptores de doble frecuencia son mucho más precisos que los receptores de una sola frecuencia.
En la práctica, las fluctuaciones ionosféricas impiden que un receptor GNSS solucione ambigüedades. Incluso si el receptor utiliza un servicio de mejora de la precisión, permanece en modo RTK Float y solo puede alcanzar una precisión decimétrica.
Como se ha mencionado, las perturbaciones ionosféricas seguirán aumentando durante varios años, con un máximo solar en 2024-2025, por lo que es importante anticipar este elemento en el campo y proporcionar una solución.
La perturbación ionosférica es un fenómeno puntual que afecta principalmente a las mediciones realizadas al mediodía, cuando las perturbaciones son más intensas. La magnitud de la perturbación es relativamente pequeña en comparación con las perturbaciones medidas en el ecuador magnético.
Si tiene un instrumento de frecuencia única o doble, le recomendamos que lo utilice al principio y al final del día.
Recientemente se ha introducido una nueva generación de equipos que utilizan varias frecuencias adicionales. Funcionando en modo trifrecuencia, o incluso en modo cuatrifrecuencia en algunas constelaciones, proporcionan una redundancia de información crucial para corregir errores causados por perturbaciones ionosféricas. El uso de tres o más frecuencias permite identificar y excluir cualquier error de medición. De este modo, la ampliación del rango de frecuencias mejora el procesamiento sin iones, reservando una frecuencia para la vigilancia.
Volviendo a la tormenta solar del 12 de mayo de corriente año y observando informaciones colectada como un diario de los Estados Unidos, no solo en el campo del GNSS, para levantamientos topográficos, también en otras áreas como la agricultura.
La tormenta provocó averías en algunos sistemas de navegación de tractores y otros equipos agrícolas, dijeron proveedores y agricultores al New York Times.
Los agricultores se han vuelto dependientes de equipos que utilizan GNSS y otras tecnologías de navegación para ayudarlos a sembrar de manera más eficaz, una práctica conocida como agricultura de precisión. Sin embargo, algunas de estas operaciones en el Medio Oeste, así como en otras partes de los Estados Unidos y Canadá, se detuvieron temporalmente.
La tormenta también podría alterar la ionosfera, una sección de la atmósfera terrestre llena de partículas cargadas. Algunas transmisiones de radio de larga distancia utilizan la ionosfera para “rebotar” señales por todo el planeta, y esas señales pueden verse alteradas.
Las partículas también pueden refractarse y alterar las señales GNSS, según Rob Steenburgh, un científico espacial de la NOAA. Esos efectos pueden persistir durante algunos días después de la tormenta.
Las tormentas pueden provocar centelleo ionosférico, que se refiere a fluctuaciones rápidas en la intensidad y fase de la señal GNSS debido a irregularidades localizadas en la densidad electrónica de la ionosfera resultantes de la actividad solar. El centelleo afecta negativamente el posicionamiento GNSS, en particular alrededor del ecuador geomagnético después de la puesta del sol local.
Al igual que Dahl, Steenburgh dijo que no está claro cuán graves serán las interrupciones. Si bien todavía dependemos del GNSS, también hay más satélites en órbita. Además, las anomalías de la tormenta se desplazan constantemente a través de la ionosfera como ondas en una piscina. “Las interrupciones, con un poco de suerte, no deberían prolongarse”, dijo Steenburgh.
El ambiente en el techo espacial se ha convertido cada vez más desafiante, porque directa e indirectamente se ve afectado por la dinámica del clima sobre los fenómenos atmosféricos La Niña y El Niño.
También El calentamiento estratosférico súbito se produce cuando el ascenso de temperatura en la estratósfera es de más de 25 ºC en menos de una semana. Por lo general, la anomalía de temperatura puede llegar a alcanzar los 50 ºC, y el impacto en los patrones climáticos hemisféricos es inevitable. Por el momento, la situación de calentamiento actual no ha alcanzado la categoría de SSW, pero las previsiones indican que la temperatura seguirá subiendo los próximos días y comenzará a impactar en el clima austral hacia fin de mes.
El cambio climático está provocando el derretimiento de las masas de hielo de Groenlandia y la Antártida. Hasta ahí nada que no sepamos. Pero el lunes pasado dos nuevos estudios aseguran que esto está provocando que el nivel del mar aumente y grandes masas de agua se desplacen desde las regiones polares a las ecuatoriales. ¿La consecuencia? Que esa redistribución está afectando a la rotación de la Tierra y está causando que los días se vuelvan más largos.
Cómo podemos apreciar, el techo geoespacial está lleno de desafíos, objetos de estudios para el colectivo de la agrimensura, que va desde las tormentas solares, hasta la complejidad de los fenómenos atmosféricos y el calentamiento global.
Feliz y bendecido inicio de semana, éxitos siempre y grandes bendiciones.
Sigue siempre tus pasiones. Nunca te preguntes si es realista o no
El desarrollo personal y la felicidad de uno mismo está en conectar con los deseos de una persona y luchar por ellos.
Deepak Chopra
