Por el Dr. Michael Falkowski, Científico Principal, Alianza Tierra Fuego
Los datos confiables convierten una detección temprana de incendios en acción sobre el terreno, proporcionan una base fiable para los modelos de progresión del fuego y permiten a los científicos rastrear cómo cambia el fuego en todo el mundo a lo largo del tiempo. Construir esa confianza comienza con saber qué tan precisos son los datos y para qué aplicaciones son más adecuados. Por eso, Earth Fire Alliance (EFA) y nuestro socio técnico fundador Estos satélites infrarrojos avanzados pueden detectar pequeños incendios fríos en minutos después de su ignición y entregar datos de alta resolución a agencias de incendios y científicos en tiempo casi real. están lanzando una rigurosa campaña de calibración y validación (también conocida como "cal/val") para FireSat—Constelación avanzada de satélites de EFA diseñada específicamente para la detección, monitoreo, respuesta y ciencia global del fuego. EFA también está ayudando a liderar la iniciativa para establecer estándares de calibración/validación para todos los satélites de próxima generación contra incendios forestales.
Los primeros tres FireSats operativos lanzados en julio de 2026 ahora están recopilación de datos, y la constelación se expandirá a más de 50 satélites para principios de la década de 2030. Durante los próximos años, nuestra campaña de calibración y validación comparará los datos de FireSat con mediciones independientes de incendios en tierra, en el aire y desde otros satélites. Los resultados de estas actividades se publicarán a lo largo de la campaña en colaboración con nuestros socios de las comunidades de gestión y ciencia de incendios forestales.
Nuestro objetivo final es ofrecer productos de datos FireSat científicamente validados y confiables a nivel mundial para permitir avances transformadores en la detección, seguimiento, gestión, ciencia y modelado de incendios forestales.
Definiendo Calibración y Validación
Cuando un satélite FireSat se lanza por primera vez, las imágenes recogidas por su sensor no indican qué tan calientes o fríos están realmente los objetos en la imagen. Como una fotografía, las imágenes simplemente muestran qué tan brillantes u oscuros son los objetos. La calibración es el proceso de establecer exactamente cómo los valores de brillo en la imagen se traducen en temperaturas reales en el terreno. Al comparar los datos de FireSat con mediciones de temperatura conocidas de objetos terrestres, científicos e ingenieros producen datos "calibrados" que miden la temperatura de la superficie, incluyendo incendios. Este proceso comienza en el laboratorio antes del lanzamiento y continúa durante la vida útil de cada satélite, porque el rendimiento del sensor puede cambiar a medida que el sistema envejece en el espacio.
Mientras que la calibración permite traducir imágenes estándar en mediciones de temperatura, la validación es el proceso de determinar cuán precisas son esas mediciones. Por ejemplo, cuando FireSat detecta un punto caliente, los gestores de incendios necesitan saber qué tan probable es que ese punto caliente sea un incendio real, en lugar de un objeto caliente como un techo de metal que irradia calor, y qué tan bien coincide la ubicación del punto caliente detectado por el satélite con la ubicación real del incendio en el terreno. De manera similar, otros atributos de incendios derivados de FireSat, como el tamaño, la progresión y la intensidad, necesitan ser verificados para que los usuarios de datos sepan que pueden confiar en esos datos para sus aplicaciones específicas.
Considere, por ejemplo, una báscula de baño: la calibración enseña a la báscula qué es una libra (o kilogramo); la validación confirma que puede confiar en las lecturas cuando se sube a ella.
Juntos, la calibración y la validación garantizarán que FireSat detecte con precisión los incendios y mida la ubicación, temperatura, tamaño e intensidad del fuego, para que los gestores de incendios puedan tomar decisiones más informadas sobre cuándo y cómo intervenir. Este proceso también garantiza que los datos recopilados por FireSat sean consistentes a lo largo del tiempo, lo que permite a los científicos comprender cómo están cambiando las dinámicas del fuego en todo el mundo.
Cómo funciona la campaña
Calibración ocurre en tres etapas:
- Pre-lanzamiento: El proceso de prueba y caracterización del rendimiento del instrumento en una sala limpia o laboratorio especializado antes de que se envíe al espacio.
- En órbita: Debido a que los instrumentos se desplazan durante el lanzamiento del cohete y envejecen o se calientan de manera diferente en el duro ambiente del espacio, los científicos deben actualizar y ajustar continuamente las ecuaciones de calibración previas al lanzamiento en órbita utilizando objetivos terrestres con cantidades conocidas de luz visible e infrarroja que reflejan o emiten hacia arriba (por ejemplo, redes de monitoreo de temperatura del agua de boyas, antorchas de petróleo y gas, y objetivos terrestres estables como las salinas). Imaginar las estrellas y la luna también es útil en este proceso.
- Calibración cruzada: Comparar FireSat con sistemas satelitales civiles de grado científico como MODIS de la NASA, VIIRS de la NOAA o los instrumentos SLSTR de la ESA garantiza que los datos de FireSat sean consistentes con otros datos globales de incendios derivados de satélites a largo plazo.
Validación ocurre mediante un enfoque multinivel:
- Terreno: Quemas prescritas instrumentadas con mediciones directas de características del fuego como ubicación, tamaño e intensidad.
- Aerotransportado: Imágenes térmicas de alta resolución de incendios desde drones y aeronaves tripuladas, coordinadas con mediciones terrestres y sobrevuelos de FireSat y otros satélites.
- Satélite: Evaluación comparativa del rendimiento del producto de datos FireSat (puntos calientes, perímetro, progresión, potencia radiativa del fuego) frente a productos de datos de incendios derivados de sistemas satelitales tradicionales de grado científico como MODIS y VIIRS.
Estas pruebas cubren los productos de datos principales de FireSat y otros factores significativos:
- Puntos de acceso: Probabilidad de detección temprana de incendios, tasas de falsos positivos y la rapidez con la que las notificaciones llegan a los usuarios finales.
- Perímetro y Progresión del Incendio: Qué tan precisamente FireSat mapea un frente de incendio, su tamaño y progresión. Esto también puede ayudar a distinguir los frentes de fuego activos y llameantes de los incendios que humean, los puntos calientes y los incendios latentes dentro del perímetro del incendio.
- Potencia Radiativa del Fuego: Qué tan precisamente FireSat mide la intensidad de un incendio, especialmente en los incendios más extremos.
- Geolocalización: Qué tan cerca la ubicación reportada por FireSat para cada incendio coincide con su ubicación real en el terreno. Para los primeros en responder, la ubicación precisa del incendio es primordial.
- Efectos Atmosféricos y de Paisaje: La campaña también medirá cómo atributos como la topografía, la cobertura arbórea, el humo, los aerosoles y el vapor de agua atmosférico afectan la precisión en la medición del fuego.
Ubicaciones iniciales del banco de pruebas: Alaska y Georgia
Los incendios prescritos (también conocidos como quemas para la reducción de riesgos) son la columna vertebral de nuestra campaña en desarrollo de calibración y validación satelital. Sus tiempos y ubicaciones de ignición planificados ofrecen oportunidades para recopilar datos de referencia que un incendio forestal espontáneo no puede. Nuestras dos primeras ubicaciones de banco de pruebas combinarán sobrevuelos de FireSat, incendios prescritos programados y el apoyo de científicos locales y gestores de incendios.
Alaska, EE. UU. Las órbitas de FireSat convergen en latitudes altas. Incluso con tres satélites operativos en órbita, FireSat ya pasa sobre Alaska de 15 a 20 veces al día, lo suficiente para capturar un incendio prescrito único a lo largo de todo su ciclo de vida. Eso convierte a Alaska en un sitio ideal para un banco de pruebas de alta cadencia a corto plazo, años antes de que la constelación completa de FireSat esté en funcionamiento.
Sureste de EE.UU. En un año promedio, Georgia experimenta aproximadamente 5,000 acres de incendios forestales y de 1.2 a 1.4 millones de acres de incendios prescritos. Las quemas frecuentes en sitios como Fort Stewart y el Bosque Nacional Oconee, los usuarios operativos involucrados y los investigadores cercanos hacen que la región sea un excelente banco de pruebas a largo plazo para evaluaciones detalladas de incertidumbre y para diseñar productos de datos según las necesidades de los usuarios.
Planeamos añadir más ubicaciones de banco de pruebas, incluyendo a nivel internacional, a medida que avance la campaña de calibración y validación de FireSat.
Asociándose con la Comunidad Global de Incendios
Ninguna organización puede validar de manera eficiente y efectiva una nueva clase de satélites contra incendios por sí sola. En agosto de 2026, EFA reunió a casi 30 participantes de agencias federales de ciencia y gestión de tierras, instituciones de investigación, proveedores de satélites y gestores operativos de incendios en el Laboratorio de Ciencias Forestales del Servicio Forestal de EE. UU. en Athens, Georgia, para el primero de varios talleres planificados para establecer estándares globales de calibración/validación para sistemas satelitales de próxima generación que puedan detectar y monitorear incendios forestales.
Co-dirigido junto con el Departamento de Guerra de los EE. UU., el Servicio Forestal de los EE. UU. y FireWERX, el taller comenzó a desarrollar un marco compartido para la calibración, validación y evaluación de incertidumbres. Aunque FireSat es un enfoque principal, este marco está destinado a servir a todos los sistemas satelitales de incendios de próxima generación para el bien público global.
El Valor del Patrimonio Federal de Vuelo Civil
Las misiones públicas de larga duración son fundamentales para este trabajo. Por ejemplo, los sistemas MODIS de la NASA y VIIRS y GOES de la NOAA proporcionan un punto de referencia para la ciencia global del fuego y serán referencias clave para calibrar los datos de FireSat.
Los satélites en órbita polar como MODIS y VIIRS capturan incendios grandes varias veces al día, mientras que los sistemas geoestacionarios como GOES toman imágenes cada pocos minutos con una resolución más baja. El programa FireSat fue desarrollado para ofrecer simultáneamente alta resolución y frecuencia de captura. Los sistemas multipropósito tradicionales equilibran las mediciones de incendios con muchas otras aplicaciones, pero FireSat es la primera constelación donde las misiones de gestión de incendios forestales y ciencia del fuego dictaron los requisitos específicos de diseño avanzado del sistema.
¿Qué sigue?
Los primeros tres FireSats operativos están ahora en fase de puesta en marcha y sometiéndose a la calibración inicial en órbita, con eventos tempranos de validación de incendios planificados para 2027. A medida que la constelación entre en operaciones, la campaña añadirá monitoreo continuo de calibración y reportes rutinarios de validación.
Colaborar con una red global de instituciones de investigación, agencias de manejo de incendios, agencias científicas federales y organismos internacionales nos ayudará a medir y comprender los incendios en todo el mundo de manera precisa y consistente. Las fases posteriores integrarán datos de FireSat en modelos atmosféricos y de emisiones de incendios, así como en modelos avanzados de propagación de incendios. Un grupo asesor científico independiente y una revisión externa periódica supervisarán el trabajo, y reportaremos públicamente los resultados de la validación.
En última instancia, estos esfuerzos de calibración y validación ayudarán a EFA a establecer FireSat como el estándar de oro para un repositorio transformador y permanente de datos sobre incendios forestales para la ciencia, la política y la respuesta a nivel mundial.