Polarización

Orientación de la onda

Una onda electromagnética oscila en una dirección perpendicular a su avance. La polarización es la orientación de esa oscilación, referida en particular a su campo eléctrico. En radar se emplean dos orientaciones básicas: la horizontal (H), paralela a la superficie, y la vertical (V), contenida en el plano vertical que incluye la dirección de avance de la onda.

Un radar emite en una polarización y puede recibir en la misma o en la otra. Las combinaciones se nombran indicando primero la transmisión y después la recepción.

• HH: emisión horizontal y recepción horizontal.
• VV: emisión vertical y recepción vertical.
• HV y VH: emisión en una orientación y recepción en la contraria.

HH y VV se denominan polarizaciones paralelas (o copolares), mientras que HV y VH son polarizaciones cruzadas. En un radar que emite y recibe con la misma antena, HV y VH son prácticamente iguales por reciprocidad. Además, no todos los instrumentos ofrecen las cuatro combinaciones.

Cambio de orientación en la dispersión

Una reflexión simple sobre una superficie lisa conserva en buena medida la orientación de la onda, de modo que el suelo y el agua devuelven sobre todo en polarización paralela. Cuando la onda rebota varias veces en hojas, tallos y ramas orientados al azar, en cambio, parte de su energía regresa con la orientación girada. Este proceso es la dispersión de volumen y alimenta la polarización cruzada.

La señal cruzada es casi siempre más débil que la paralela, pero resulta sensible a la estructura de la vegetación. Una mayor biomasa suele implicar más elementos en el dosel y, por tanto, más energía cruzada, hasta cierto límite. Con un dosel muy denso la señal tiende a saturarse, y esa saturación se alcanza antes en las bandas cortas que en las largas.

Animación en cuatro pasos. Un radar ficticio emite una onda con polarización horizontal sobre una parcela. El retorno copolarizado (HH) y el de polarización cruzada (HV) se muestran como dos barras. Al crecer la biomasa, la barra cruzada sube por dispersión de volumen en el follaje, mientras la copolarizada cambia poco. Al final se compara suelo desnudo con follaje denso. Datos ilustrativos.

Comparación de polarizaciones

El análisis conjunto de ambas polarizaciones permite separar efectos. Un cambio en la humedad del suelo afecta sobre todo a la polarización paralela, mientras que el crecimiento del follaje se manifiesta más en la cruzada. La razón entre ambas, que en decibeles se calcula como una resta, puede compensar en parte los efectos que afectan por igual a ambas polarizaciones, entre ellos una fracción de la dependencia del ángulo de incidencia. Ninguna polarización identifica por sí sola un cultivo o su estado, por lo que sus valores se interpretan junto con el contexto.