“El curioso caso del destello solar”

Por: Benito Fuentes López, Delegación de Aemet en la Comunidad Valenciana (@metbeni)

El pasado 17 de septiembre de 2018 el satélite DSCOVR de la NASA registró un pico de brillo extraordinario en una de sus imágenes que se conoce como “sunglint”. ¿Qué pudo ser? ¿Qué lo originó y cómo lo hizo? Mi jefe del DDM (Departamento de Detectives Meteorológicos) me ha puesto a cargo del caso. A lo largo de este post descubriré una serie de pistas que me llevarán a dar con el autor o autora de este fenómeno. ¿Me ayudas?

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Figura 1: Sunglint del 17/09/2018 a las 07:25 UTC. Fuente: DSCOVR NASA

La respuesta a la primera pregunta es evidente: parte de la luz que emite el sol se refleja en el planeta, es devuelta al espacio exterior y es captada por el satélite. Esta parte reflejada se llama albedo. Los océanos poseen un albedo muy bajo, reflejan muy poco y por eso aparecen de color oscuro. La nieve, el hielo y las nubes espesas poseen un albedo alto y aparecen brillantes. Las zonas de tierra estarían en un punto intermedio dependiendo del tipo del terreno (vegetación, desierto, etc). ¿Puedes distinguir todas ellas en un ejemplo cualquiera?

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Figura 2: imagen Meteosat IODC (canal visible, VIS06), 20/09/18, 09 UTC. Fuente: Eumetsat

Las respuestas a la segunda y tercera preguntas no son tan evidentes. Entre todos los candidatos, tengo tres sospechosos principales que examinaré uno por uno: el océano, el polvo y las nubes.

El océano

El medio acuoso tiene una coartada muy sólida: su albedo es bajo y, de haber sido él, habría observado este efecto muchas más veces. Dejo que se marche y llamo al siguiente sospechoso.

El polvo atmosférico

Alrededor del reflejo del sol se aprecia una mancha brillante que sugiere la presencia de polvo aquel día. Sin embargo, su albedo también es bajo porque ocupa un fino y tenue velo, y examinando la primera pista (figura 3), veo que antes y después del destello no había polvo en la zona. Seguramente esa mancha se debe a otra causa y dejo en libertad bajo fianza al sospechoso.

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Figura 3: Imágenes del 17/09/2018 a las 05:37 UTC (derecha), a las 07:25 UTC (centro) y a las 09:13 UTC (izquierda). Fuente: DSCOVR NASA.

Las nubes

Las nubes altas están compuestas por cristalitos de hielo porque circulan a altitudes entre 8 y 12 kms donde la temperatura es bajísima. Por lo general, la señal en el canal visible es pequeña porque estas nubes son muy finas y veladas pero puntualmente un cristalito de hielo, bajo un ángulo adecuado, puede reflejar muy bien y crear un brillo parecido al que produce una lámpara de araña, el cristal de un coche o un objeto metálico puntiagudo. Este estudio expone alguno de esos reflejos debido a nubes altas pero no resuelve del todo el misterio porque se ciñe a zonas de tierra y todos los ejemplos ofrecidos son más tenues y de menor tamaño que el nuestro.

En realidad las nubes cumuliformes (a altitudes bajas y medias) están formadas en su mayoría por gotitas de agua y reflejan mejor que las nubes formadas por cristales de hielo. El albedo aumenta muchísimo y la señal en el canal visible es alta cuando tenemos capas nubosas espesas, pero eso no nos garantiza la presencia de estos destellos puntuales. El resplandor que yo estoy investigando es muy extenso y definido, no es un simple destello. Algo se me está escapando…

Para colmo, las nubes tienen un buen abogado y se han acogido a una imagen obtenida por otro testigo: el satélite Meteosat IODC también captó un sunglint extraordinario aquel día.

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Figura 4: imagen Meteosat IODC (producto natural color), 17/09/18, 06 UTC. Fuente: Eumetsat

Estudio la imagen minuciosamente, tomo declaración al testigo y al fin caigo en la cuenta. Descuelgo rápido el teléfono y llamo nervioso a seguridad: “¡Atrapen al océano! ¡No dejen que salga del edificio!”

El océano… otra vez

“Deténganlo por especular; él es el culpable”. Y es ahora, al final del capítulo, cuando explico cómo se llevó a cabo el sunglint del 17 de septiembre.

La figura 4 muestra una composición de colores a partir de canales solares: en concreto, las nubes altas formadas por cristalitos de hielo aparecen azules. ¡No hay nubes altas en la zona del sunglint! Además, si te fijas, las imágenes 1 y 4 fueron tomadas desde posiciones diferentes y a horas diferentes. ¿Podría ser que los cristalitos de hielo hubiesen variado el ángulo en la justa medida para producir dos destellos diferentes y que diera la casualidad de que dos satélites diferentes captaran cada uno de ellos? El océano se agarra a esa posibilidad pero yo contraataco.

El sunglint de mi testigo se registró durante varias horas. Un destello producido por nubes altas no duraría tanto a no ser que los cristalitos “supieran” variar el ángulo en la misma medida que lo hace la inclinación solar. Y eso si hubiera nubes altas ¡porque en realidad no las hay! Todos los indicios hacen pensar que fue el océano.

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Figura 5: loop imagen Meteosat IODC (producto natural color), 17/09/18, 03 a 09 UTC. Fuente: Eumetsat

Pero si el océano tiene un albedo bajo, ¿cómo pudo producirlo? La mayor parte de la energía que le llega es absorbida y una pequeña parte es reflejada en todas direcciones: esto se llama reflexión difusa. Pero si el océano tuviese muy poco oleaje y estuviese “como un plato” sería capaz de reflejar esa parte en una sola dirección (como lo haría un espejo) y una cámara podría captarla con mucha intensidad: esto se llama reflexión especular.

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Figura 6: un rayo incidente (negro) puede experimentar reflexión difusa en muchas direcciones (rojo) o reflexión especular en una dirección (azul). Fuente: Wikipedia.

Pero eso no es todo: al menos desde el día 6 y hasta el día 19 de septiembre el canal visible del Meteosat IODC captó un intenso sunglint en la misma posición y con el mismo comportamiento: aparecía sobre las 05 UTC y se desvanecía después de las 07 UTC. Consulté a un confidente, el Centro Europeo de Predicción a Medio Plazo (ECMWF) y me informó que esos días había poco oleaje en la zona. A partir del día 20 las olas fueron lo suficientemente altas para aumentar la reflexión difusa y por eso la parte reflejada por el océano se repartió por un área más amplia y menos brillante. Las nubes también provocan reflexión difusa y por eso no puede verse el disco solar sobre ellas.

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Figura 7: loop de imágenes del sunglint a las 06Z desde el 15 hasta el 22 de septiembre (fuente: Eumetsat). 

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Figura7b: predicción de oleaje del modelo IFS a las 06Z y posición aproximada del sunglint (fuente: ECMWF). Nótese que la reflexión especular desaparece cuando aumenta la altura de las olas o cuando hay nubosidad.

 

Antes de las 04 UTC el sol está muy inclinado respecto al satélite y no puede apreciarse este efecto aunque haya reflexión especular. Ocurre algo parecido a cuando inclinamos mucho la luz de una linterna sobre la mesa: la luz ocupa mucho espacio y brilla poco. Cuando la linterna mira hacia la mesa el área iluminada es más pequeña y circular pero muy intensa. El sunglint captado por el satélite no está justo debajo de él. Si el satélite hubiese estado un poco más hacia el este, el brillo habría sido increíble. A las 08 UTC la luz se adentra en un área con mucho oleaje y desaparece el sunglint. A partir de las 09 UTC la luz toca tierra.

Este efecto es más común de lo que parece pero no tan brillante ni llamativo como el del día 17 de septiembre (puedes ver varios casos aquí). Por lo general suele tener una apariencia más tenue, amplia y difusa, y puede confundirse con la presencia de polvo en suspensión (por eso sospeché de él). Es más fácil de observar en época equinoccial (septiembre/octubre y marzo/abril) porque el sol ilumina perpendicularmente el ecuador, que es una zona donde predomina el viento en calma y, por tanto, donde suele haber poco oleaje. También puede detectarse sobre lagos y grandes ríos. ¿Sabrías decir dónde hay mayor y menor altura de olas en la imagen de Canarias? ¿Dónde es más débil el viento?

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Figura 8: sunglint sobre Canarias. Fuente: NASA

El océano pasará a disposición judicial por “reflexión especular” y estará varios años a la sombra. El polvo queda libre de cargos pero las nubes serán imputadas por encubrimiento.

Caso resuelto.

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