La misión HydroGNSS de la ESA publica datos para ampliar nuestro conocimiento sobre el ciclo del agua en la Tierra

HydroGNSS, la misión ‘Scout’ de la Agencia Espacial Europea (ESA), en la que participa el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC), ha finalizado la fase de puesta en marcha y ya se encuentra en plena operación científica. Fue lanzada en noviembre de 2025 para observar variables hidrológicas clave desde el espacio mediante la técnica de reflectometría Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS-R).

Tras exhaustivas pruebas y validación de los dos satélites, los instrumentos y el segmento terrestre, los datos de HydroGNSS se encuentran en libre acceso para la comunidad científica y los usuarios de todo el mundo, lo que abre nuevas oportunidades para avanzar en nuestra comprensión de la disponibilidad del agua y los impactos del cambio climático en el ciclo del agua de la Tierra.

La misión capta las señales de banda L transmitidas por satélites de navegación como el GPS y Galileo, el sistema GNSS civil europeo, tras su reflexión en la superficie terrestre. Al comparar estas señales reflejadas con las recibidas directamente de los satélites de navegación, HydroGNSS puede obtener información sobre la humedad del suelo, las inundaciones y los humedales (aguas superficiales), la dinámica de congelación y descongelación, y la biomasa aérea, lo que ayuda a comprender mejor los procesos que dan forma a nuestro planeta en constante cambio.

Durante los últimos ocho meses, equipos de la misión, como el ICE-CSIC, han evaluado minuciosamente el rendimiento de los satélites, verificado los instrumentos y calibrado los productos de datos para garantizar que cumplan con los requisitos de la misión. La finalización exitosa de la puesta en marcha confirma que los satélites y el segmento terrestre funcionan según lo previsto y están listos para las operaciones rutinarias.

“Tras años de intenso trabajo preparando la misión, en la que hemos contribuido desde el principio —desde la concepción de la misión y la sugerencia de un nuevo modo de observación de alta resolución hasta la evaluación científica y técnica y el desarrollo del producto de inundación de la superficie—, estamos encantados de ver que los resultados se presentan a la comunidad científica”, afirma Estel Cardellach, investigadora del ICE-CSIC y del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC), y pionera en el estudio y desarrollo de la técnica de reflectometría GNSS.

“Estamos convencidos de que estos conjuntos de datos fomentarán nuevos avances científicos relevantes para la hidrología y el clima, al tiempo que servirán de apoyo en situaciones de emergencia provocadas por inundaciones extremas”, añade.

El ICE-CSIC ha desarrollado e implementado -y actualmente mantiene- los algoritmos de detección de aguas superficiales, lo que se denomina producto de inundación superficial y humedales. Estos algoritmos se ejecutan operativamente en el segmento terrestre de datos de carga útil para entregar, en latencia corta, las ubicaciones con presencia de agua sobre la tierra, debido a cuerpos de agua permanentes, inundaciones o extensión de humedales.

La técnica GNSS-R tiene la capacidad de detectar agua superficial tanto de día como de noche, en cualquier condición meteorológica e incluso bajo densas cubiertas vegetales. El grupo de investigación de Observación de la Tierra del ICE-CSIC, al que pertenecen Estel Cardellach y Weiqiang Li, cuenta con más de 20 años de experiencia en esta innovadora técnica que complementa los enfoques tradicionales, como la imagen óptica o los radares de apertura sintética, que presentan limitaciones o son entre uno y dos órdenes de magnitud más caros.

“Presentamos dos imágenes para mostrar la capacidad de HydroGNSS para detectar agua superficial en alta resolución, incluso bajo la vegetación de las copas de los árboles.

Conocer la presencia o ausencia de agua bajo las copas de los árboles es importante para ayudar a rastrear el gas metano”, afirma Weiqiang Li, investigador del ICE-CSIC y del IEEC.

La imagen de la izquierda muestra mediciones del canal coherente de HydroGNSS, una herramienta clave de la misión, que utiliza el comportamiento de las señales GNSS reflejadas para identificar superficies de agua.

Los datos se recopilan a lo largo de las trayectorias de los satélites a una resolución de 300 m, y las observaciones de ambos satélites se combinan a lo largo del tiempo para obtener una imagen más completa.

La imagen de la derecha muestra un mapa global de inundaciones generado con datos de radar de banda C del satélite Sentinel-1 sobre la misma región. A diferencia del GNSS-R, las señales de radar pueden tener dificultades para detectar agua bajo vegetación densa. “Este es un ejemplo de la gran cantidad de información que se puede obtener utilizando GNSS-R y que no se puede conseguir con otras técnicas”, añade Weiqiang Li.

Por lo tanto, HydroGNSS proporciona una nueva forma de observar los humedales ocultos bajo las copas de los árboles, lo que ayuda a mejorar las estimaciones de estos importantes ecosistemas y su papel en el ciclo global del carbono.

HydroGNSS es la primera misión Scout de la ESA desarrollada en el marco del programa FutureEO de Observación de la Tierra y ejemplifica el enfoque del New Space. El programa Scout permite desarrollar y demostrar de forma rápida y rentable conceptos de misión innovadores y tecnologías satelitales emergentes.

Mediante este enfoque, la misión fue desarrollada para la ESA por la empresa Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL), que diseñó, construyó y ahora opera los dos satélites. SSTL desarrolló un instrumento avanzado capaz de aprovechar múltiples constelaciones, frecuencias y polarizaciones GNSS para proporcionar observaciones ambientales mejoradas sobre la humedad del suelo, las inundaciones y los humedales, las condiciones estacionales de congelación y descongelación, y la vegetación, lo que respalda la investigación sobre el ciclo global del agua y su respuesta al cambio climático.

Centros de investigación y universidades han colaborado con SSTL, como ICE-CSIC, el Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC), la Universidad Sapienza y la Universidad Tor Vergata de Roma, el Instituto Meteorológico Finlandés, el Istituto di Fisica Applicata “Nello Carrara” (IFAC-CNR), el Centro Nacional de Oceanografía (NOC) de Reino Unido, la Universidad de Nottingham y la Universidad Técnica de Viena.