TOSCA. Millorar la resposta enfront dels accidents marítims

Els abocaments d'hidrocarburs són una greu amenaça per als ecosistemes marins. Les decisions que es prenen davant d'un accident són crucials per minimitzar danys. Aquestes decisions depenen en molts casos de la predicció que es faci de l'evolució d'un abocament. La qüestió és: són suficients els sistemes de predicció actuals? Es poden millorar?

 

Un accident al mar. Imatge de la web del porjecte TOSCA.Això és el que es vol analitzar en TOSCA, un projecte europeu en el qual participen 12 socis de quatre països: Espanya, França, Itàlia i Grècia. Entre els participants hi ha centres de recerca, autoritats locals i serveis de salvament i rescat.

Per part d'Espanya, els equips participants són l'equip dirigit per l'investigador Emilio García, del Departament d'Oceanografia de l'Institut de Ciències del Mar del CSIC, i investigadors del Departament de Tecnologies Marines, Oceanografia Operacional i Sostenibilitat del centre mixt CSIC-UIB Institut Mediterrani d'Estudi Avançats, liderats per l'investigador Alejandro Orfila.

El projecte està gestionat pel clúster PACA d'Innovació Marina & Business - Toulon Var Tecnologies, i coordinat científicament per Anne Molcard del Mediterranean Institute of Oceanography, de la Universitat de Toulon.

Sistema d'informació geogràfica

L'objectiu final de TOSCA és desenvolupar un Sistema d'Informació Geogràfica (SIG o, habitualment, GIS en les seves sigles en anglès) que permeti preveure l'evolució de possibles abocaments accidentals d'hidrocarburs al mar i ajudi en la presa de decisions. El sistema també servirà per intentar millorar les estrategs de rescat de víctimes en cas d'accident marítim.

Aquest SIG integrarà diversos elements. Els més importants són: un sistema per simular l'evolució d'abocaments, que s'està desenvolupant, les dades provinents d'una xarxa de radars existents a les costes de la Mediterrània, i la implementació d'un algoritme que permet millorar els mesuraments inexactes dels radars. També, s'estan avaluant les diferents boies de deriva o flotadors com a eina de predicció, el que servirà per millorar el seu ús com a tal.

Model de simulació

Una de les eines que es desenvolupen és un model de simulació (un programa informàtic) que permet recrear i simular, sobre un mapa de la Mediterrània, la possible deriva al mar d'una taca d'hidrocarbur. Aquesta eina té l'avantatge addicional que la seva utilització és directa a través d'una web.

El programa calcula les probabilitats de dispersió d'una taca i de la seva trajectòria tenint en compte l'onatge, els corrents i el vent. "Amb només aquestes variables es pot predir bastant bé la deriva de l'abocament", aclareix Emilio García, de l’Institut de Ciències del Mar.

No obstant això, puntualitza aquest expert, "no té en compte el procés de transformació del cru: la seva emulsificació, evaporació o descomposició en fraccions". Per això, l'eina serà més útil en cas d'abocaments d'hidrocarburs la persistència en l'aigua sigui relativament llarga.

L'eina de predicció es basa en part en el coneixement de la velocitat a la superfície del mar proporcionat per models de predicció oceànica. Hi ha diversos en funcionament. Per exemple, a Espanya s'utilitzen dos sistemes: el model desenvolupat en el projecte ESEOO i el model NCOM proporcionat per la NOAA.

El que sorprèn, però, és que aquests models no sempre donen les mateixes prediccions. Entendre això és una altra tasca rellevant del projecte: "Estem comparant els models que fan servir actualment els cossos de salvament marítim i analitzant en quins casos donen resultats diferents, per entendre perquè", puntualitza l'expert.

Optimitzar l'ús dels radars

Els radars costaners recullen la informació de la velocitat dels corrents a la superfície del mar. Els radars cobreixen el mar per zones: normalment àrees d'aproximadament 50 per 50 quilòmetres. Com estan ubicats en terra tenen un abast limitat, només cobreixen zones properes a la costa.

"Normalment les dades que ofereixen els radars molt útils i encertats però no exempts de problemes i inconsistències. El que s'ha fet en TOSCA és tractar de corregir aquests errors mitjançant la combinació de les trajectòries de les boies amb el radar ". Aquesta correcció s'ha traduït en un algoritme, batejat com LAVA (acrònim de LAgrangian Variational Analysis) que es vol implementar en el SIG, per optimitzar les dades ofertes pels radars dels quatre països participants.

De fet, la incorporació de les dades de tots els radars de forma unificada és una de les apostes fortes del projecte. Actualment els radars no tenen una gestió coordinada i el seu ús com a eina d'ajuda en cas d'abocament podria millorar. A la costa espanyola hi ha uns 3 o 4 radars orientats a monitoritzar algunes zones de trànsit de vaixells. Estan operats per les diferents administracions, autoritats portuàries i universitats, que els usen a més amb fins científics.

"La idea és crear una xarxa de treball que permeti accedir a la informació unificada de tots els radars a través del SIG", apunta Emilio García. "Volem sensibilitzar l'Administració que aquests radars, que tenen uns costos d'instal•lació i manteniment, són una eina útil i rendible per a la gestió dels accidents i emergències marines, i per millorar les estratègies de rescat de persones i vaixells".

Seguiment de la trajectoria d'una boia.Desenvolupament de flotadors per seguiment d'hidrocarburs

En el cas d'un abocament accidental, gairebé sempre es llancen a la taca de petroli flotadors o boies de deriva, dotades d'instrumental per poder seguir mitjançant satèl·lit o telefonia. Amb l'onatge, el vent i els corrents, les boies es mouen al costat del vessament i permeten seguir la dispersió d'aquest.

En el projecte es treballa en el desenvolupament de nous prototips de flotadors dissenyats per al seguiment d'hidrocarburs. Un és el que desenvolupa l'Institut Tecnològic del Pireu (TEI-Pireus), específicament dissenyat per quedar associat a un abocament d'hidrocarburs. L'Institut de Ciències del Mar està desenvolupant dos prototips: un per a la detecció òptica de la presència d'hidrocarburs a l'aigua i un altre per traçar el moviment de la superfície del mar, que pot ser de gran utilitat per a tasques de recerca i rescat.

Però, afegeix Emilio Garcia, a més de llançar un flotador per traçar l'abocament es poden millorar les estratègies de llançament. Es llancen diverses boies en zones o àrees característiques de la dinàmica de l'oceà, de manera que no només se segueix l'abocament sinó que proporcionen la informació complementària necessària per millorar la predicció de com avançarà en les futures hores. Per això, els investigadors desenvolupen estratègies de mostreig lligades a les propietats topològiques dels corrents oceànics, amb la finalitat d'esbrinar on s'han de llençar les boies, quan i com.

Igualment, i atès que hi ha diferents tipus de boia, els investigadors les estan avaluant per veure com es comporten i quines d'elles es mouen de manera més semblant a una taca de petroli o quines poden ser les més adequades per als sistemes de predicció.

Tots aquests desenvolupaments s'han realitzat al llarg de diverses campanyes a la Mediterrània, l'última de les quals va tenir lloc prop de les illes Balears.

Estratègia d'acció comuna

A més de la tecnologia desenvolupada, en TOSCA s'establirà un conjunt de recomanacions per millorar els plans d'acció en cas d'accident marítim. Es persegueix una estratègia comuna en la cooperació científica amb els legisladors, per donar no només resposta immediata davant vessaments de petroli i accidents marítims, sinó també mitigació i gestió a llarg termini de la contaminació.

La creixent importància dels ports de la Mediterrània unida a l'alta densitat del trànsit marítim està constantment augmentant el risc d'incidents marítims importants. "Els riscos i els danys causats per un accident marítim es poden reduir amb l'ajuda de millors pronòstics i sistemes de control eficients", afirma Alejandro Orfila, investigador de l'IMEDEA (CSIC-UIB).


 

Els abocaments d'hidrocarburs són una greu amenaça per als ecosistemes marins. Les decisions que es prenen davant d'un accident són crucials per minimitzar danys. Aquestes decisions depenen en molts casos de la predicció que es faci de l'evolució d'un abocament. La qüestió és: són suficients els sistemes de predicció actuals? Es poden millorar?


Això és el que es vol analitzar en TOSCA, un projecte europeu en el qual participen 12 socis de quatre països: Espanya, França, Itàlia i Grècia. Entre els participants hi ha centres de recerca, autoritats locals i serveis de salvament i rescat.

Per part d'Espanya, els equips participants són l'equip dirigit per l'investigador Emilio García, del Departament d'Oceanografia de l'Institut de Ciències del Mar del CSIC, i investigadors del Departament de Tecnologies Marines, Oceanografia Operacional i Sostenibilitat del centre mixt CSIC-UIB Institut Mediterrani d'Estudi Avançats, liderats per l'investigador Alejandro Orfila.

 

El projecte està gestionat pel clúster PACA d'Innovació Marina & Business - Toulon Var Tecnologies, i coordinat científicament per Anne Molcard del Mediterranean Institute of Oceanography, de la Universitat de Toulon.

Sistema d'informació geogràfica


L'objectiu final de TOSCA és desenvolupar un Sistema d'Informació Geogràfica (SIG o, habitualment, GIS en les seves sigles en anglès) que permeti preveure l'evolució de possibles abocaments accidentals d'hidrocarburs al mar i ajudi en la presa de decisions. El sistema també servirà per intentar millorar les estrategs de rescat de víctimes en cas d'accident marítim.

Aquest SIG integrarà diversos elements. Els més importants són: un sistema per simular l'evolució d'abocaments, que s'està desenvolupant, les dades provinents d'una xarxa de radars existents a les costes de la Mediterrània, i la implementació d'un algoritme que permet millorar els mesuraments inexactes dels radars. També, s'estan avaluant les diferents boies de deriva o flotadors com a eina de predicció, el que servirà per millorar el seu ús com a tal.

Model de simulació

Una de les eines que es desenvolupen és un model de simulació (un programa informàtic) que permet recrear i simular, sobre un mapa de la Mediterrània, la possible deriva al mar d'una taca d'hidrocarbur. Aquesta eina té l'avantatge addicional que la seva utilització és directa a través d'una web.

 

El programa calcula les probabilitats de dispersió d'una taca i de la seva trajectòria tenint en compte l'onatge, els corrents i el vent. "Amb només aquestes variables es pot predir bastant bé la deriva de l'abocament", aclareix Emilio García, de l’Institut de Ciències del Mar.  

 

No obstant això, puntualitza aquest expert, "no té en compte el procés de transformació del cru: la seva emulsificació, evaporació o descomposició en fraccions". Per això, l'eina serà més útil en cas d'abocaments d'hidrocarburs la persistència en l'aigua sigui relativament llarga.

 

L'eina de predicció es basa en part en el coneixement de la velocitat a la superfície del mar proporcionat per models de predicció oceànica. Hi ha diversos en funcionament. Per exemple, a Espanya s'utilitzen dos sistemes: el model desenvolupat en el projecte ESEOO (http://www.eseoo.org/) i el model NCOM (http://www.opc.ncep.noaa.gov/OceanProd_tab. shtml), proporcionat per la NOAA.

 

El que sorprèn, però, és que aquests models no sempre donen les mateixes prediccions. Entendre això és una altra tasca rellevant del projecte: "Estem comparant els models que fan servir actualment els cossos de salvament marítim i analitzant en quins casos donen resultats diferents, per entendre perquè", puntualitza l'expert.

Optimitzar l'ús dels radars


Els radars costaners recullen la informació de la velocitat dels corrents a la superfície del mar. Els radars cobreixen el mar per zones: normalment àrees d'aproximadament 50 per 50 quilòmetres. Com estan ubicats en terra tenen un abast limitat, només cobreixen zones properes a la costa.


"Normalment les dades que ofereixen els radars molt útils i encertats però no exempts de problemes i inconsistències. El que s'ha fet en TOSCA és tractar de corregir aquests errors mitjançant la combinació de les trajectòries de les boies amb el radar ". Aquesta correcció s'ha traduït en un algoritme, batejat com LAVA (acrònim de LAgrangian Variational Analysis) que es vol implementar en el SIG, per optimitzar les dades ofertes pels radars dels quatre països participants.


De fet, la incorporació de les dades de tots els radars de forma unificada és una de les apostes fortes del projecte. Actualment els radars no tenen una gestió coordinada i el seu ús com a eina d'ajuda en cas d'abocament podria millorar. A la costa espanyola hi ha uns 3 o 4 radars orientats a monitoritzar algunes zones de trànsit de vaixells. Estan operats per les diferents administracions, autoritats portuàries i universitats, que els usen a més amb fins científics.


"La idea és crear una xarxa de treball que permeti accedir a la informació unificada de tots els radars a través del SIG", apunta Emilio García. "Volem sensibilitzar l'Administració que aquests radars, que tenen uns costos d'instal·lació i manteniment, són una eina útil i rendible per a la gestió dels accidents i emergències marines, i per millorar les estratègies de rescat de persones i vaixells".


Desenvolupament de flotadors per seguiment d'hidrocarburs


En el cas d'un abocament accidental, gairebé sempre es llancen a la taca de petroli flotadors o boies de deriva, dotades d'instrumental per poder seguir mitjançant satèl·lit o telefonia. Amb l'onatge, el vent i els corrents, les boies es mouen al costat del vessament i permeten seguir la dispersió d'aquest.


En el projecte es treballa en el desenvolupament de nous prototips de flotadors dissenyats per al seguiment d'hidrocarburs. Un és el que desenvolupa l'Institut Tecnològic del Pireu (TEI-Pireus), específicament dissenyat per quedar associat a un abocament d'hidrocarburs. L'Institut de Ciències del Mar està desenvolupant dos prototips: un per a la detecció òptica de la presència d'hidrocarburs a l'aigua i un altre per traçar el moviment de la superfície del mar, que pot ser de gran utilitat per a tasques de recerca i rescat.


Però, afegeix Emilio Garcia, a més de llançar un flotador per traçar l'abocament es poden millorar les estratègies de llançament. Es llancen diverses boies en zones o àrees característiques de la dinàmica de l'oceà, de manera que no només se segueix l'abocament sinó que proporcionen la informació complementària necessària per millorar la predicció de com avançarà en les futures hores. Per això, els investigadors desenvolupen estratègies de mostreig lligades a les propietats topològiques dels corrents oceànics, amb la finalitat d'esbrinar on s'han de llençar les boies, quan i com.


Igualment, i atès que hi ha diferents tipus de boia, els investigadors les estan avaluant per veure com es comporten i quines d'elles es mouen de manera més semblant a una taca de petroli o quines poden ser les més adequades per als sistemes de predicció.
Tots aquests desenvolupaments s'han realitzat al llarg de diverses campanyes a la Mediterrània, l'última de les quals va tenir lloc prop de les illes Balears.