CICESE y la NASA estudian el océano Ártico utilizando saildrones

Comparan datos satelitales y modelos numéricos con mediciones in situ

Ensenada, Baja California, México, 19 de abril de 2021. El cambio climático se está acelerando a un ritmo sin precedente. Por ello, obtener los datos necesarios para comprender lo que esto significa es el primer paso para abordar los desafíos climáticos del mundo.

¿Pero qué pasa cuando quieres monitorear una de las regiones más importantes y difíciles como es el océano Ártico? Importante porque a estas latitudes se experimentan las variaciones más grandes a causa del cambio climático, por lo que abrir una ventana de observación resulta crítico para comprender cómo está respondiendo tanto el clima como la biodiversidad. Y difícil porque las temperaturas extremadamente frías y la estacionalidad de la capa de hielo marino dificultan cualquier intento de muestrear aquí.

Para hacerlo se necesitan instrumentos oceanográficos de última generación que complementen y validen las observaciones satelitales que los científicos han hecho en los últimos años.

De ello nos habla el Dr. José Gómez Valdés, investigador del Departamento de Oceanografía Física del CICESE, quien desde 2017 colabora con el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA. Como parte de un equipo liderado por científicos de esta agencia, acaba de publicar los resultados de un estudio en el que utilizaron una de estas novedosas herramientas: los llamados saildrones.

En términos llanos, un saildrone es un velero instrumentado que navega solo, aunque la definición oficial lo describe como “un vehículo de superficie sin tripulación (USV) dotado con una carga útil de sensores que recopilan mediciones en la interfaz aire-mar”.

Para su propulsión cuenta con una ala de 5 m (16 pies) que aprovecha la energía eólica, y tiene paneles solares que alimentan los instrumentos científicos y de navegación a bordo. Una vez desplegado puede realizar campañas de larga distancia que duran hasta 12 meses y proporciona observaciones oceánicas y atmosféricas de alta calidad, casi en tiempo real, mientras navega a velocidades que van de 3 a 5 nudos. Un saildrone Explorer como los que utilizaron en el Ártico mide 7 metros de eslora (largo) y es autónomo en el sentido de que puede ser guiado de forma remota desde tierra mientras es impulsado por el viento.

El conjunto de sensores estándar con que se puede dotar a estas plataformas de observación miden más de una docena de variables por encima y por debajo de la superficie del mar, incluida la temperatura (aire y mar), humedad, presión, radiación, oxígeno disuelto, clorofila-a y salinidad, así como la velocidad y dirección del viento y altura y período de las olas. También pueden equiparse con un Analizador de Corriente Doppler Acústico (ADCP) para medir los vectores de la corriente oceánica a múltiples profundidades, con un sensor ASVCO2 para medir la presión parcial de dióxido de carbono o una ecosonda para rastreo de animales y estudios de pesca.

La primera opción que se te ocurre para saber qué está pasando en regiones como el Ártico es utilizar teledetección a partir de satélites. Y no está mal pensar así; después de todo hay bastantes desplegados por todos lados y están cargados con instrumentos de todo tipo. Otra opción es modelar numéricamente lo que sucede en el mar. Pero, ¿qué tan precisas son las mediciones? ¿qué tan confiables los resultados de los modelos? ¿nos proporcionan toda la información que se requiere? Para responder a esto, el equipo del doctor Gómez Valdés (que es liderado por Jorge Vázquez Cuervo, del JPL) diseñaron un estudio que involucra el despliegue de una flota de cinco saildrones, financiada conjuntamente por la NASA y la NOAA, desde Dutch Harbor, Alaska, en los mares de Bering y Chukchi, hasta el borde del hielo (y viceversa) durante un período de 150 días, del 15 de mayo al 11 de octubre de 2019.

La idea era hacer mediciones in situ para comparar y validar los datos que arrojan los sensores remotos y los modelos matemáticos, y complementarlos con información adicional.

El artículo Using Saildrones to Validate Arctic Sea-Surface Salinity from the SMAP Satellite and from Ocean Models, publicado en la revista Remote Sensing en febrero de este año, describe qué tan coherentes son las mediciones de dos saildrones respecto a datos de salinidad de la superficie del mar (SSS) obtenidos con el satélite SMAP (Soil Moisture Active Passive), y compara qué tan constantes son los resultados del modelo ECCO (Estimating the Circulation and Climte of the Ocean) de la NASA al pasar de una resolución a otra (de mesoescala -cientos de kilómetros y semanas-, a submesoescala -kilómetros y días-) en esta variable.

El estudio concluye que “los saildrones ofrecen una oportunidad única para validar y mejorar los productos de teledetección en el Ártico y otras regiones de alta latitud (…), y que a futuro se debe incluir la exploración de las diferencias en la SSS cercana a la costa (…); comparaciones con campañas adicionales de Saildrone, así como datos de la misión Soil Moisture Ocean Salinity (SMOS) de la Agencia Espacial Europea”.

El Dr. Gómez Valdés aseguró que las colaboraciones entre el JPL de la NASA y el CICESE se van a incrementar en los próximos años. “Por lo pronto estamos trabajando en proyectos para comparar datos derivados de satélites de alta resolución con observaciones in situ en los mares mexicanos. Investigaciones recientes indican que para entender bien las variaciones del clima, la oceanografía tiene que enfocarse a entender la física del intercambio de calor entre el océano y la atmósfera a nivel de submesoescala”.

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