Aplicación de datos del mes: Mapeo de derrames de petróleo

Mancha de petróleo del Argo Merchant, diciembre de 1976. Imagen: NASA.

¿Cuál es la importancia de monitorear los derrames de petróleo?

Los derrames de petróleo se producen cuando una cantidad o forma cualquiera de combustible fósil se vierte en el océano. Desde el comienzo de las perforaciones petroleras de costa afuera y del transporte de combustibles fósiles por medio de barcos y oleoductos, la cantidad y gravedad de los derrames antropogénicos de petróleo ha crecido. Aunque las medidas de seguridad han aumentado considerablemente, la cantidad total de petróleo vertido en el océano se ha acrecentado debido al aumento de las actividades mencionadas anteriormente. Los derrames de petróleo pueden tener un gran impacto en los ecosistemas acuáticos y terrestres. La composición, cantidad y calidad del petróleo derramado, así como el ambiente en que se derrama, influyen en gran medida en el grado y nivel de impacto ambiental, social y económico. Los principales efectos ambientales incluyen, pero no se limitan a, la destrucción de ecosistemas, la pérdida de hábitats animales y humanos así como el perjuicio a la pesca local y otras industrias acuáticas. Muy a menudo, estos impactos no son permanentes. Sin embargo, los esfuerzos de limpieza frecuentemente tienen costos altos y no se pueden completar debido a la propagación del petróleo en el agua. Las manchas de petróleo gruesas de un derrame reciente se esparcen rápidamente en el agua, lo que hace que las operaciones de limpieza sean extremadamente difíciles. Por este motivo, es importante recolectar información respecto del grosor y la distribución del petróleo lo más rápido posible (SEOS). La información espacial se ha usado previamente para mapear y monitorear los derrames de petróleo, incluidos su ubicación, extensión y “movimiento”. De acuerdo con Fingas y Brown (2017), mapear los derrames de petróleo es especialmente importante por las siguientes razones:

  1. Para mapear los derrames y tomar contramedidas tácticas y estratégicas
  2. Para detectar y vigilar las manchas de petróleo
  3. Para recopilar información legal
  4. Para hacer cumplir la ley, por ejemplo, respecto de la descarga de buques
  5. Para apoyo directo con las contramedidas de los derrames de petróleo
  6. Para determinar la trayectoria de las manchas de petróleo

En la gestión de desastres, los puntos 1, 2, 5 y 6 son de importancia crucial para reducir los efectos ambientales y subsecuentes de un derrame de petróleo mencionados anteriormente.

Preparación y respuesta ante derrames de petróleo

Mediante el uso de información espacial, se pueden crear mapas de sensibilidad de áreas vulnerables, antes de que se produzcan derrames de petróleo. La Convención Internacional de Preparación, Respuesta y Cooperación contra la Contaminación del Petróleo (Convención OPRC, por su sigla en inglés), establecida en 1990, recomienda un procedimiento para incluir la topografía, la composición del ecosistema y las características socioeconómicas, como la infraestructura construida en la región. El siguiente organigrama presenta el enfoque de la OPRC:

Pasos para el desarrollo de cada tipo de mapa de sensibilidad de derrames de petróleo (Crédito: IPIECA)

El impacto ambiental depende mucho de las características del ecosistema circundante. El terreno de la línea costera determina en gran medida los hábitats y especies afectados. Los tipos de líneas costeras se pueden identificar usando mapas topográficos o temáticos existentes o fotos aéreas e imágenes satelitales de alta resolución. Los mapas de elevación digitales se pueden determinar superponiendo imágenes satelitales. A cada tipo de costa se le puede atribuir un índice de sensibilidad ambiental con base en las siguientes características:

  • Tipo de costa (inclinación/pendiente, terreno), que afecta cómo penetra o se acumula el petróleo en la costa
  • Exposición a corrientes y mareas (energía mareomotriz), que determina cuánto tiempo permanece el petróleo en la costa
  • Sensibilidad general del medio ambiente (por ejemplo, áreas protegidas que se pueden encontrar en WDPA). Esta información pre-derrame o de referencia se puede utilizar como aportes para modelos que pronostiquen potenciales derrames, determinen el calendario de los mismos, identifiquen recursos en riesgo y establezcan un plan de respuesta de emergencia IPIECA. Una vez detectado un derrame, se puede hacer monitoreo satelital adicional con los siguientes métodos.

 

¿Cómo se monitorean los derrames de petróleo desde el espacio?

Hay dos factores especialmente importantes al tratar de limitar el impacto de un derrame de petróleo: la cantidad de petróleo derramado y la dirección en la que se mueve la película de petróleo. Dado lo vital de esta información, se han desarrollado un número de métodos de información geoespacial para evaluar de manera remota el impacto de un derrame. Estos métodos pueden basarse en dos tipos de sensores, a.) sensores ópticos que reciben y miden las emisiones o reflejos naturales y, por ello, son sensibles a las capas de nubes, y b.) sensores de radar que miden una señal transmitida por el sensor y reflejada desde la tierra, y que pueden atravesar las nubes NASA. Las propiedades del petróleo que son capturadas por varias longitudes de onda se ilustran a continuación.

Sensores remotos para la detección de derrames de petróleo en ubicaciones de costa afuera (Crédito: IPIECA)

Las imágenes de satélites ópticos pueden brindar a las autoridades a cargo de tomar decisiones una idea de la extensión y gravedad de un evento de derrame de petróleo. Para hacerlo, se aprovechan las diferencias de color y reflejo del agua y el petróleo (SEOS). Sin embargo, la aparición de potenciales capas de nubes, así como de destellos solares, que tienen propiedades similares a las propiedades de reflejo plateado del petróleo, pueden influir en la exactitud de las imágenes.

Otro método que se usa a menudo utiliza imágenes de radares espaciales (SAR) para monitorear el desarrollo de los derrames de petróleo. Dado que las manchas de petróleo en la superficie marina aplastan las olas, reduciendo así la agitación de la superficie, el petróleo se muestra como puntos o áreas oscuras en la imagen (Skrunes, 2012). Sin embargo, una de las limitaciones de este método es que algunos fenómenos naturales como las manchas biogénicas tienen apariencia similar y, por lo tanto, potencialmente, pueden dar falsas alarmas. Por eso, se necesitan algoritmos bien adaptados para reducir el ruido potencial de las imágenes de radares. Ya que las imágenes de radares se pueden usar incluso con capas de nubes de por medio y hay investigaciones sólidamente establecidas sobre las ventajas y desventajas del uso del SAR para el mapeo de derrames de petróleo, es un método que se usa frecuentemente para esta aplicación (KSAT).

Falsas alarmas potenciales, por sensor/banda, en el entorno de costa afuera (Crédito: IPIECA)

Se han desarrollado métodos alternativos para mapear derrames de petróleo usando datos de infrarrojo e infrarrojo cercano. Estos métodos utilizan las diferencias de temperatura y la emisividad térmica del agua y el petróleo. El proyecto EU SEOS brinda una visión de conjunto de los pasos requeridos para mapear derrames de petróleo usando datos de infrarrojo e infrarrojo cercano, y se puede encontrar aquí.

Para todas las aplicaciones de teledetección, la resolución del sensor debe ser lo suficientemente pequeña para determinar las manchas de petróleo. Esto significa que los derrames más pequeños son más difíciles de determinar. Además de localizar el derrame de petróleo por medio de las propiedades visuales en imágenes satelitales, se pueden determinar datos de meteorología y corrientes oceánicas para pronosticar la trayectoria de un derrame (NOAA). Un estudio de caso sobre cómo se usó la teledetección para seguir la trayectoria del derrame de petróleo de Deepwater Horizon con el software NOAA GNOME se puede encontrar aquí.

En la actualidad se están haciendo investigaciones sobre el uso de imágenes SAR para determinar manchas de petróleo cubiertas por el hielo.

 

¿Cómo puedo acceder a los mapas de derrames de petróleo?

Las siguientes son plataformas que brindan acceso público a mapas de derrames de petróleo actuales y pasados:

Además, estas son herramientas disponibles que permiten a los usuarios modelar los derrames de petróleo:

  • GNOME (Entorno general de modelado operacional de NOAA)
  • NUCOS (Conversor de unidades para respondedores de derrames)
  • ADIOS (Consulta de datos automatizada para derrames de petróleo)

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