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Última actualizaciónMar, 27 Sep 2022 11am

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Un sistema de monitorización y predicción integrada de los océanos y mares europeos

El Instituto de Ciencias del Mar del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados - IMEDEA (CSIC-Universitat de les Illes Balears), participan en el proyecto europeo MERSEA.

 

Líneas de corrientes dominantes en el océano.MERSEA, acrónimo de Marine Environment and Security for the Europan Area, tiene como objetivo conseguir un sistema europeo avanzado de monitorización integral de los océanos a escala global y regional. Cuenta con un presupuesto de 24 millones de euros y la participación de 54 grupos de investigación de toda Europa.

El grupo del Instituto de Ciencias del Mar dirigido por Jordi Font, investigador del CSIC, trabaja en el uso y validación de técnicas de teledetección. El grupo del Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados dirigido por Joaquin Tintoré, profesor de investigación del CSIC, trabaja en el desarrollo de robots autónomos para obtener datos en tiempo real del estado del mar.

El objetivo del MERSEA es poner a punto un sistema operacional que recoja de forma sistemática todos los datos oceánicos disponibles, ya sean de satélites, barcos o boyas, y que sea capaz de integrar estos datos en modelos de simulación que permitan monitorizar el estado del mar y prever su evolución en tiempo real.

El planteamiento es similar al de las previsiones en meteorología, sólo que aquí el interés no se centra sólo en las variables físicas (como son las corrientes, el nivel del mar, la temperatura o la salinidad) sino también en parámetros biológicos y geoquímicos, y parámetros relativos a los ecosistemas marinos. Se pretende que este nuevo sistema operacional pueda servir para aplicaciones diversas; entre otras, para estudios de cambio climático, como ayuda para la intervención en accidentes o vertidos, para predecir e informar sobre el estado del mar, y en general para tareas de seguridad y operaciones marítimas.

Medición instantánea de las corrientes marinas

Una de las contribuciones del CSIC al proyecto MERSEA es el método de tratamiento de datos desarrollado por Antonio Turiel, investigador Ramón y Cajal en el Instituto de Ciencias del Mar del CSIC. Se trata de una técnica que permite obtener de forma instantánea el campo de velocidades de la superficie del océano a partir de imágenes térmicas de la superficie del mar.

Esquema de recorrido de un glider y recogida de datos. Este nuevo método, que está actualmente en fase pre-operacional, permite detectar de forma muy precisa y en tiempo real corrientes marinas, remolinos o pequeños frentes, así como su velocidad y evolución. La precisión e inmediatez es un gran avance ya que, hasta ahora, explican los investigadores, este tipo de información no se podía obtener ni de forma instantánea ni tampoco de forma constante: la resolución temporal, dicen, no era muy buena ya que "se obtenían mapas de corrientes promedio de 10 días".

Hasta ahora, para obtener mapas de corrientes marinas se partía de datos de altimetría (altura del mar). "Los mapas de altimetría se obtienen combinando información de varios satélites, porque cada uno de ellos tan sólo cubre una franja de 7 kilómetros, de forma que hay que integrar la información de varios satélites y varios días si se quiere tener estimaciones de zonas más extensas".

El método desarrollado por el investigador del CSIC parte de la información térmica. Con un sólo satélite a una altura de casi 1.000 kilómetros, explica, se puede tomar una imagen de infrarrojos que abarca hasta 4.000 kilómetros y en las que cada píxel equivale a un kilómetro.

Las imágenes de infrarrojos dan información de la temperatura y muestran estructuras de diferencias térmicas. "Como la temperatura está relacionada con la dinámica, a partir de esas estructuras térmicas y con el tratamiento estadístico desarrollado se puede extraer información de la turbulencia y de la velocidad de las corrientes".

Posibles aplicaciones futuras de este método incluyen el reprocesado de las bases de datos las imágenes de los últimos 30 años, para caracterizar cómo han evolucionado las corrientes. Esto último permitiría entender la interacción entre atmósfera y océano, y estudiar la variabilidad y el cambio climático.

Planeadores submarinos autónomos

Por su parte, los investigadores y tecnólogos del IMEDEA dirigidos por Joaquín Tintoré, profesor de investigación del CSIC, trabajan con el uso de planeadores submarinos o gliders. Los gliders son vehículos submarinos autónomos diseñados para observar el interior de amplias zonas oceánicas a un coste mucho menor que los buques oceanográficos y anclajes.

Los investigadores del IMEDEA están desarrollando el software, aplicando los sensores y sistemas de seguimiento acústico para estos gliders. El objetivo es poner a punto el funcionamiento el sistema y evaluar si estos prototipos pueden ser utilizados para monitorizar el estado de los océanos.

Un glider sobre la superficie del mar.

Los gliders tienen un peso y tamaño reducido (50 kg en aire y entre 200 gramos en agua, y no más de 2 metros), una velocidad de entre 20 y 40 centímetros por segundo en horizontal y entre 10 y 20 centímetros por segundo en vertical, y capacidad de comunicación en doble sentido vía satélite y radio.

Estructuralmente, los gliders utilizan su forma hidrodinámica y pequeños alerones para inducir movimientos horizontales controlando su flotabilidad. Este control de flotabilidad le permite además movimientos verticales en la columna de agua.

El glider puede hacer movimientos de zigzag entre la superficie y el fondo marino, con un recorrido horizontal neto. La localización del glider se realiza mediante GPS cuando éste se encuentra en superficie, donde también se realiza la transmisión de datos entre el glider y el laboratorio. En general, la instrumentación que se puede integrar en un glider está limitada por el consumo eléctrico, la resistencia hidrodinámica que pueda generar y el coste de ésta. Actualmente, los gliders transportan sensores de conductividad, temperatura y profundidad de precisión comparable a los utilizados en buques oceanográficos. La inclusión de sensores que midan propiedades ópticas del medio y del oxígeno disuelto está todavía en desarrollo.

Hasta el momento existen solo tres instituciones o compañías que construyen prototipos de gliders: la Webb Research Corp., que ha desarrollado un glider "Slocum"; la Scripps Institution of Oceanography, que desarrolla el prototipo "Spray"; y la APL-University of Washington, que desarrolla el "Seaglider".

El glider del IMEDEA, un prototipo "Slocum", puede realizar inmersiones hasta los 200 metros de profundidad y permanecer en el mar hasta 40 días sin soporte humano. Actualmente está siendo utilizado para proporcionar datos en tiempo real, sobre las corrientes marinas existentes en las zona litoral de Mallorca.