Internal Waves Service
El Internal Waves Service detecta ondas internas solitarias (ISWs) en imágenes de Copernicus Sentinel-1 sin intervención humana, procesando imágenes en tiempo casi real a medida que son adquiridas. Coordinado por el AIR Centre en colaboración con una red internacional de socios, el servicio transforma más de una década de adquisiciones satelitales en un registro abierto y en continuo crecimiento de los lugares donde ocurren estas ondas.
Por qué importan las ondas internas
Las ISWs se encuentran entre los fenómenos más energéticos del océano. Se propagan a lo largo de la picnoclina, transportando energía, masa y momento a través de cuencas oceánicas enteras, y producen algunas de las mayores velocidades verticales y valores de cizalladura observados en mar abierto.
Su importancia se extiende, por tanto, mucho más allá de la oceanografía. Favorecen la mezcla oceánica, influyendo en la forma en que el océano almacena y transporta calor. Transportan nutrientes hacia las capas superiores y contribuyen al transporte de larvas. También pueden ejercer fuerzas significativas sobre estructuras offshore, afectar a la navegación submarina y condicionar las operaciones marítimas, a menudo sin ninguna señal visible en la superficie.
Lo que faltaba
Casi todo el conocimiento sobre los lugares donde se producen las ISWs procedía de estudios de caso: campañas de observación dirigidas a regiones donde estas ondas ya habían sido identificadas previamente. Estos estudios fueron fundamentales para el desarrollo del conocimiento científico, pero un registro construido de esta manera refleja, en gran medida, los lugares donde los investigadores buscaron.
Sentinel-1 observa continuamente el océano abierto desde 2014, generando un volumen de datos imposible de analizar manualmente por un equipo. Es decir, los datos necesarios para responder a la cuestión de la distribución global de las ISWs ya existían. Faltaba una forma de analizarlos sistemáticamente.
El IWS no elige dónde buscar. Su clasificador se aplica a imágenes adquiridas de acuerdo con un plan de adquisición predefinido, lo que permite registrar tanto dónde se detectan las ondas como dónde no se detectan. De esta forma, la ocurrencia puede analizarse como una tasa, en lugar de simplemente como una colección de observaciones individuales.
Cómo funciona
El modo Wave de Sentinel-1 adquiere imágenes de 20 km × 20 km, con una resolución de 5 m, a lo largo de la órbita del satélite. Un modelo de aprendizaje automático, entrenado con un conjunto de datos cuidadosamente seleccionado y validado por expertos, clasifica cada imagen buscando el patrón alternado de bandas claras y oscuras característico de un paquete de ISWs.
Cada detección positiva es posteriormente validada por un experto en la materia. No existe una referencia independiente (ground truth) para las ondas internas en imágenes de radar, por lo que la evaluación del experto constituye el estándar de referencia. El conjunto validado constituye tanto el catálogo publicado como el material utilizado para volver a entrenar el modelo, lo que permite mejorar progresivamente el servicio a medida que crece el registro.
Las imágenes se almacenan en un sistema de almacenamiento de objetos compatible con S3 y los metadatos asociados en una base de datos relacional. Esta arquitectura fue diseñada para gestionar los grandes volúmenes de datos producidos por Sentinel-1 y mantener la clasificación lo más próxima posible al momento de adquisición.
Construido para todo el océano
El IWS fue concebido teniendo en cuenta el océano global. El modo Wave constituyó el punto de partida porque su muestreo sistemático del océano abierto proporcionó una base ideal para establecer un servicio operativo. Los futuros desarrollos ampliarán la cobertura observacional, especialmente hacia regiones de plataforma continental y zonas costeras, donde las ondas internas son especialmente frecuentes y dinámicamente importantes, incluyendo mediante el uso del modo Interferometric Wide (IW) de Sentinel-1.
Lo que viene
El IWS fue concebido como una plataforma en evolución, con nuevas capacidades que se desarrollarán a medida que se amplíe el registro observacional, evolucionen los métodos y crezca la comunidad científica.
Los desarrollos en curso tienen como objetivo ir más allá de la detección y avanzar hacia la caracterización de las ondas internas, incluyendo parámetros como la longitud de onda, la dirección de propagación y la amplitud. La ampliación de la cobertura observacional más allá del modo Wave de Sentinel-1, en particular hacia regiones costeras y de plataforma continental, constituye otra importante área de desarrollo.
El creciente registro observacional del IWS también crea oportunidades para explorar sinergias con observaciones complementarias por satélite e in situ, investigar datos procedentes de otras misiones de Observación de la Tierra, actuales y futuras, y revisar archivos históricos de datos satelitales.
Estos desarrollos estarán guiados por las prioridades científicas, la disponibilidad de datos, la madurez metodológica y las aportaciones de la comunidad internacional del IWS.
Comunidad
El IWS se desarrolla en colaboración con una red internacional de instituciones que trabajan en oceanografía física, modelización, Observación de la Tierra y misiones satelitales.
El primer Internal Waves Service Workshop se celebró en Angra do Heroísmo, Azores, en abril de 2025, y sus resultados fueron publicados en el Bulletin of the American Meteorological Society.
El segundo se celebró en Lisboa en abril de 2026.
Socios:
