Irene Pérez Llorente Junio 2008 - Centro de Estudios Hidrográficos ...

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Factores que afectan a la dispersión microondas Entre los factores que afectan a la dispersión de las microondas pueden distinguirse, por un lado, aquellos relacionados con las propiedades de la cubierta (propiedades dieléctricas, rugosidad de la superficie y geometría del terreno) y por otro los que tienen que ver con los parámetros de observación (banda empleada, ángulo de incidencia y polarización). A continuación se describe brevemente la forma en la que los distintos factores influyen en la interacción de la radiación microondas con la superficie y, más concretamente con las cubiertas heladas. La señal captada por el radar viene dada por la siguiente expresión (Chuvieco, 1996): · Potencia retro-dispersada (Pr) · Potencia emitida por el radar (Pt) · Factor de ganancia de la antena (G) · Distancia entre el sensor y la cubierta (r) · Sección eficaz de retro-dispersión (σ) La sección eficaz de retro-dispersión depende principalmente de la naturaleza del sustrato, que determina las propiedades eléctricas de la cubierta. La constante dieléctrica de la mayoría de los materiales aumenta con el contenido de humedad, que como consecuencia aparecen más brillantes en la imagen radar. La rugosidad, que aumenta la dispersión de la radiación y por tanto la intensidad de la respuesta, depende de la estructura de la superficie, pero longitudes de onda y ángulos de incidencia elevados atenúan este factor. Las superficies horizontales lisas reflejan casi toda la radiación con un ángulo igual al ángulo de incidencia (reflexión especular), de forma que casi toda la energía reflejada escapa del detector y aparecen oscuras en la imagen. Las superficies rugosas, por el contrario, reflejan en muchas direcciones (reflexión difusa) debido a las irregularidades de su estructura y se presentan con tonos brillantes. Por otro lado, los objetos geométricos formados por caras que se intersectan entre sí con ángulos rectos modifican el ángulo de reflexión de la energía incidente (reflexión angular). La señal de respuesta captada depende de la orientación de la superficie respecto a la dirección de iluminación, siendo su apariencia más brillante cuanto más perpendicular sea ésta. 40
Figura 29. Tipos de reflexión de la radiación radar (CCRS, 2008). La pendiente y orientación del terreno determinan el ángulo de incidencia respecto al flujo de radiación, alterando por tanto la señal recogida. Los ángulos de incidencia elevados disminuyen las distorsiones del terreno y, unidos a longitudes de onda largas, proporcionan información extra de las brillantes pendientes abruptas, ya que permiten al pulso penetrar a cierta profundidad. Sin embargo, a medida que aumenta la distancia en la dirección del rango, la dispersión superficial también disminuye (a una tasa menor en el caso de superficies rugosas), reduciendo a su vez tanto la rugosidad como la señal de retorno. Por otra parte, la señal de respuesta del radar muestra una dependencia angular debido a los mecanismos de dispersión y a las interacciones con las superficies, ofreciendo la posibilidad de elegir la configuración más óptima en función de las distintas aplicaciones. Finalmente la polarización, que supone la restricción de la vibración de la señal transmitida y recibida a una sola dirección, influye en el eco del radar, que es selectivo a la dirección de propagación. La polarización más adecuada para discriminar entre agua y hielo es la HH. Características dispersivas de los distintos tipos de hielo El radar es por tanto sensible a las propiedades físicas del hielo (temperatura, salinidad, microestructura y rugosidad de la superficie), que dependen de su concentración, tipo, edad y espesor y varían con el tiempo. El espesor no se puede medir directamente pero puede estimarse identificando los distintos tipos de hielo en función de la edad (CCRS): - Hielo de un año: la radiación microondas no puede penetrar en profundidad, pero sí es sensible a la rugosidad de su superficie. Las superficies de hielo liso aparecen en la imagen en tonos oscuros debidos a su reflexión especular, mientras que el hielo rugoso o con deformaciones aparece brillante por las reflexiones múltiples que genera su superficie. - Hielo de varios años: tiene una menor constante dieléctrica debido a la eliminación de impurezas durante los ciclos sucesivos de deshielo. Esto permite 41
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