Los satélites han abierto un capítulo completamente nuevo en la comprensión de las olas en los océanos del mundo en los últimos años. Las últimas mediciones muestran que durante las poderosas tormentas invernales en el hemisferio norte, se registraron olas cuya altura significativa promedia aproximadamente 20 metros, una altura comparable al Arco de Triunfo de París. Pero un mensaje mucho más importante radica en la forma en que se propaga la energía de estas olas: un largo swell oceánico viaja miles de kilómetros desde su origen y, como un mensajero invisible, trae energía destructiva a las costas que la tormenta nunca ha tocado. Al comparar las nuevas imágenes satelitales con los registros de décadas del estado del mar, los científicos han identificado patrones que permiten el reconocimiento temprano de tales eventos y evaluaciones de riesgo más precisas para las comunidades costeras y la infraestructura.

Olas, viento y períodos largos: la física que conecta la tormenta y la costa

Las olas se crean por la acción del viento sobre la superficie del mar. Mientras una tormenta está en curso, el mar se llena de una mezcla de diferentes longitudes de onda y direcciones, el llamado mar de viento. Cuando el sistema se mueve o se debilita, las olas más ordenadas y más largas que componen el swell permanecen en primer plano. Precisamente estos períodos largos, por ejemplo, 18, 20 o más segundos entre dos crestas, son la clave para comprender la escala y el poder de la tormenta de origen. Las olas largas se disipan menos, se propagan más rápido y sobreviven más tiempo, por lo que sus "señales" alcanzan mucho más allá del alcance del viento que las creó. En la costa, esto se manifiesta como la aparición repentina de olas altas y largas y un aumento de la rotura en áreas poco profundas, incluso cuando los vientos locales son débiles o variables.

La nueva era satelital: SWOT y la continuidad de las misiones de altimetría europeas

Un avance en la detección de swell llegó con la misión SWOT (Surface Water and Ocean Topography), que combina la altimetría de radar clásica con la imagen de banda ancha (wide-swath). En lugar de medir exclusivamente en una franja estrecha debajo del satélite, SWOT mapea la "topografía" bidimensional de la superficie del mar y, por lo tanto, captura los patrones espaciales de las olas largas, su altura, longitud de onda y dirección de propagación. Esta nueva geometría se basa en series de altimetría de varias décadas recopiladas por misiones como Jason-3, SARAL, CryoSat, Sentinel-3A/B, CFOSAT y Sentinel-6, integradas en sistemas para la predicción climática y operativa. En la Agencia Espacial Europea, este registro continuo del estado del mar se está desarrollando como parte de iniciativas dedicadas a las variables de "sea state", una descripción estadística del clima de olas que incluye alturas, períodos y direcciones de las olas.

Episodio récord: la tormenta "Eddie" y el viaje de swell a través de dos océanos

Una de las demostraciones más impresionantes de esta nueva capacidad se registró el 21 de diciembre de 2024, cuando SWOT sobrevoló el Pacífico norte durante el pico de una tormenta que los investigadores llamaron "Eddie". El análisis mostró alturas de ola significativas de ~20 metros en el océano abierto y permitió un seguimiento preciso de cómo la energía de la tormenta, transformada en swell largo, continuó su viaje a través del paso de Drake hasta el Atlántico tropical, durante el período del 21 de diciembre de 2024 al 6 de enero de 2025. Un "haz" de swell transoceánico de este tipo conectó visual y cuantitativamente costas distantes con el origen de la tormenta y confirmó en tiempo real lo que los modelos y mediciones anteriores solo habían indicado: que las olas largas actúan como mensajeros, mucho antes de que los pronósticos locales de viento o presión de aire señalen un peligro.

Por qué este episodio es científicamente importante

Medir olas extremadamente grandes desde el espacio ha sido un desafío durante muchos años debido a la resolución espacial limitada y a los raros sobrevuelos. La amplia "red" de SWOT y la síntesis con productos de varios años de la Agencia Espacial Europea (CCI Sea State) hicieron posible por primera vez observar sistemáticamente los campos de olas en los momentos en que la energía apenas se estaba "organizando" en un swell largo. Esto proporcionó a los investigadores valores directos y observados para validar los modelos de olas numéricos en condiciones extremas, lo cual es crucial para corregir los cálculos de energía y las evaluaciones de riesgo. A diferencia de las mediciones puntuales de boyas o barcos, los mapas de banda ancha proporcionan una imagen coherente de cómo se transfiere la energía entre las longitudes de onda a medida que las olas viajan a través de los océanos.

Corrección de una vieja comprensión: las olas más largas transportan menos energía de lo que se pensaba

Basado en una comparación de una amplia gama de misiones satelitales y nuevas imágenes de SWOT, los científicos han descubierto que los modelos tradicionales sobreestimaban sistemáticamente la energía en olas muy largas. Aunque las olas largas son extraordinariamente eficientes en la transmisión de información sobre una tormenta a grandes distancias, resultó que la parte realmente más grande de la energía se concentra en las olas "pico" dominantes dentro del campo de la tormenta. Esta distribución matizada (menos energía en la cola más larga, más en el pico principal del espectro) cambia los mecanismos esperados de carga de las estructuras costeras y los detalles finos en los cálculos de los impactos de las olas, el aumento del nivel del mar debido a las olas (wave setup) y la erosión costera.

Lecciones de la historia: el invierno de 2013/2014 y la tormenta Hercules

Para la comparación y calibración del riesgo, a menudo se cita la temporada de invierno de 2013/2014, cuando una serie de poderosos ciclones golpeó el Atlántico nororiental. Entre ellos, se destacó el episodio conocido como "Hercules", al que se le atribuyen olas de más de 20 metros de altura y daños generalizados desde Marruecos hasta Irlanda. En ese momento, las inundaciones afectaron partes de la costa atlántica marroquí, se registraron daños en instalaciones turísticas y portuarias, y las playas irlandesas y francesas sufrieron erosión y el desplazamiento de enormes cantidades de sedimento. Estudios recientes de esa serie de invierno muestran cómo la combinación de períodos más largos, olas más altas y la situación sinóptica del Atlántico crea condiciones para eventos extremos que duran días, no horas, por lo que cualquier precisión adicional en el pronóstico es de gran valor práctico.

Cómo los satélites "ven" una ola: del impulso a la estadística

La base de los productos modernos sobre la altura de las olas es la altimetría de radar. Instrumentos como Poseidon-4 en la misión Sentinel-6 Michael Freilich envían pulsos de microondas hacia el mar y miden el tiempo de retorno. El ancho y la forma de la señal de retorno revelan la rugosidad de la superficie, a partir de la cual se calcula la altura significativa de la ola (una medida estadística que describe la altura del "tercio superior" de las olas) y se estiman otros parámetros, incluida la velocidad del viento. SWOT introduce una innovación clave: un radar interferométrico con dos antenas y un amplio campo de visión, que permite el mapeo bidimensional de la superficie del mar y la captura de longitudes de onda más largas que los sensores anteriores a menudo pasaban por alto. Esta geometría crea un vínculo entre los patrones de olas y el origen de la tormenta, lo que en última instancia facilita la atribución y la alerta temprana.

Cuando el swell lejano se convierte en un problema local

Incluso cuando una tormenta no se acerca a tierra, las olas largas pueden causar daños. En ciertos tipos de costas, especialmente donde la configuración del lecho marino y la línea de costa actúan como un "amplificador", las olas con períodos de 16 a 22 segundos pueden producir una rotura inusualmente fuerte, inundaciones repentinas de zonas bajas y daños en muelles, rompeolas y paseos marítimos. Si ocurren en coincidencia con una marea astronómica alta o un aumento en el nivel medio del mar, los efectos se multiplican. Por lo tanto, los sistemas de protección costera utilizan cada vez más una combinación de mapas satelitales, mediciones de boyas de olas y modelos numéricos locales para emitir recomendaciones específicas: cierres temporales de paseos marítimos expuestos, advertencias a surfistas y buceadores, redirección del tráfico de barcos o aplazamiento de trabajos en estructuras costeras.

Qué significa "altura significativa de la ola" y por qué el período cambia la percepción del riesgo

En el lenguaje cotidiano, a menudo se mencionan "olas de cinco metros", pero los expertos generalmente usan la altura significativa de la ola (Hs) y el período (T). Dos olas de la misma altura pero de períodos diferentes tienen un efecto mecánico completamente diferente en las estructuras y la costa. Un período más largo significa una mayor velocidad orbital de las partículas de agua y una penetración más profunda de la energía de la ola hacia el fondo, por lo que la rotura puede ser más dramática, con un mayor alcance horizontal del impacto del agua. Es precisamente por eso que los servicios modernos dan gran importancia a la predicción del período y la dirección del swell, y no solo a la altura. En el contexto del transporte marítimo, esto también significa una evaluación diferente de la comodidad y la seguridad de la navegación: los veleros, remolcadores y grandes buques mercantes reaccionan de manera diferente a las combinaciones de altura y período, por lo que las rutas y velocidades pueden optimizarse de acuerdo con el espectro que está "llegando", y no solo de acuerdo con el pronóstico de viento local.

De la ciencia al servicio: cómo se traducen las observaciones en pronósticos

Los datos de las misiones de altimetría se introducen en los modelos de olas operativos que se utilizan a diario en el transporte marítimo, la pesca y la gestión costera. Sentinel-6 proporciona una serie de referencia para la altura del mar y estimaciones confiables de la altura significativa de las olas y la velocidad del viento en tiempo casi real, mientras que SWOT y otras misiones complementan la imagen con mapas espaciales del swell. Cuando estos datos se combinan con mediciones de boyas, radares costeros y modelos locales, se obtiene un pronóstico lo suficientemente preciso como para, por ejemplo, preparar los puertos y las compañías navieras con anticipación, asegurar los lugares de trabajo en el mar o restringir el acceso a zonas peligrosas en las playas.

Ejemplo de una secuencia transoceánica: del Pacífico Norte al Atlántico tropical

El seguimiento de la tormenta "Eddie" mostró cómo el núcleo energético de la tormenta se transformó en un swell largo que viajó unos 24,000 kilómetros: primero hacia el sureste y el sur del Pacífico, luego a través del paso de Drake y finalmente hacia el Atlántico tropical. En este viaje, las olas se "purifican" gradualmente: los componentes de olas más largas llegan primero, los más cortos llegan tarde y se disipan más rápido. En la práctica, esto significa que las autoridades en regiones a miles de kilómetros del origen pueden, a partir de mapas satelitales y modelos, estimar la hora de llegada y la intensidad del swell con varios días de antelación y preparar medidas costeras, incluidas prohibiciones temporales para que los buques más pequeños entren en puertos sensibles.

Contexto climático: tendencias, pero también las limitaciones de las estadísticas

La pregunta de si la frecuencia y la intensidad de las grandes tormentas están cambiando con el cambio climático es justificada y frecuente. Gracias a los registros de varias décadas (a partir de 1991), podemos rastrear los cambios en el clima de olas, pero la prueba de las tendencias en los extremos requiere series muy largas porque los episodios más graves ocurren raramente, aproximadamente una vez por década. Por lo tanto, los investigadores combinan series satelitales más largas con reanálisis del viento y mediciones regionales para separar la influencia del calentamiento climático de la variabilidad natural. Además, la geometría del fondo y la morfodinámica local de la costa a menudo dan forma decisiva a la situación de las olas en una microlocalización, por lo que se necesita una evaluación separada de la sensibilidad y el riesgo para cada costa.

Lecciones para proyectos costeros, energía de las olas y seguridad en el mar

Para el diseño de muros de protección, rompeolas y muelles, pero también para la planificación de parques eólicos marinos y centrales eléctricas de energía de las olas, la distribución de la energía en el espectro es un elemento clave. Si se concentra más energía en el pico dominante del espectro que en la cola muy larga, las estructuras y los procedimientos operativos deben adaptarse a los episodios de impacto más intensos, y no al "promedio". Esto implica diferentes criterios para los cierres temporales de puertos, diferentes zonas de seguridad alrededor de los lugares de trabajo en el mar y procedimientos más cautelosos para el atraque durante los episodios de período largo. Para los pescadores, los operadores turísticos y los organizadores de eventos deportivos sobre las olas, una señal confiable sobre el período y la dirección del swell es a menudo más importante que la altura en sí misma.

Lo que sigue hasta finales de 2025 y más allá

A medida que las misiones se complementan, con Sentinel-6B tomando el relevo y los sobrevuelos de rutina de SWOT, se espera un mapeo aún más detallado del swell, incluidas las olas con una altura de solo unos pocos centímetros con longitudes de onda de hasta unos 1400 metros, que los sensores anteriores a menudo pasaban por alto. La verificación continua y multi-misión de los modelos en los extremos debería traer pronósticos más precisos con uno o dos días de anticipación, pero también estadísticas más confiables para las próximas décadas: exactamente lo que las comunidades costeras y la industria marítima necesitan para adaptarse a los nuevos patrones del clima de olas y los efectos de las tormentas raras, pero extremadamente poderosas.