Ciencia y Tecnología

Flotador de nueva generación “Deep Argo” que explora el mar a más de 4.000 metros

El programa Argo ha revolucionado la historia de las observaciones oceánicas y es fundamental para el estudio del cambio climático. Se basa en un ejército de más de 4000 flotadores perfiladores, que flotan constantemente en el océano, midiendo su temperatura y salinidad (y, en algunos casos, propiedades biogeoquímicas como el oxígeno, el pH y la concentración de clorofila).

Capaces de sumergirse a profundidades de 2.000 metros bajo la superficie, estos robots autónomos proporcionarán a los científicos una descripción volumétrica precisa de la mitad de los océanos del mundo. Pero, ¿cómo perforas los misterios del abismo? Puedes sumergirte a profundidades de 4.000 o 6.000 metros gracias a una nueva generación de flotadores llamados flotadores Deep Argo.

Perfilador Deep Argo y su sensor (cabeza) desarrollado por Ifremer
Perfilador Deep Argo desarrollado por Ifremer y su sensor (cabeza).
Lesvatz Stefan/Ifremaa, Proporcionado por el autor

Actualmente, los científicos los están utilizando para mapear y estudiar toda el área de aguas profundas y sus aguas circundantes durante los próximos 20 años mediante la integración de mediciones de parámetros biogeoquímicos en todas las profundidades. Se está desplegando como parte de la misión “OneArgo”. Supervisar los cambios en la salud de los ecosistemas marinos y comprender mejor el ciclo del carbono.

Presión submarina

Para explorar tales profundidades, los investigadores e ingenieros han tenido que superar una serie de desafíos técnicos. La presión debajo de la columna de agua de 2000 metros es en realidad muy alta, 400 veces mayor que en la superficie a una profundidad de 4000 metros, y la señal del calentamiento global se atenúa mucho allí. Por lo tanto, se tuvieron que mejorar los sensores o se tuvo que ajustar el sistema hidráulico para permitir que el flotador subiera y bajara en la columna de agua, pero la energía a bordo requerida para la operación autónoma tuvo que ser limitada por varios años.

El único otro dispositivo capaz de medir las propiedades físicas y biogeoquímicas de las profundidades marinas es la roseta ‘batisonde’. Se trata de una serie de sensores y botellas de muestreo colocadas al final de un cable portador eléctrico que los investigadores despliegan en lugares específicos desde embarcaciones de estudios oceanográficos. Estas mediciones ocasionales de alta resolución y precisión serán un activo valioso para verificar y posiblemente corregir los datos transmitidos en el agua por los flotadores de Deep Argo.

Dos hombres pusieron el perfilador en el agua
Lanzamiento del Profiler en el Brest Proving Ground.
Stefan Lesvatz/Ifremer, Proporcionado por el autor

Termómetro del Abismo Profundo Argo

El flotador Deep Argo no solo nos permitirá cuantificar con precisión el aumento de la temperatura media entre la superficie y el fondo marino de nuestro planeta, sino también identificar las regiones y capas marinas más afectadas por el cambio climático en curso.

Con aproximadamente 1000 veces la capacidad de almacenamiento de la atmósfera, se estima que los océanos del mundo absorben más del 90% del exceso de calor generado por la actividad humana.

Acumulación antropogénica de exceso de calor en diferentes compartimentos del sistema climático de la Tierra desde 1960 hasta 2018
Acumulación de exceso de calor antropogénico en diferentes compartimentos del sistema climático global desde 1960 hasta 2018. Las mediciones de calor acumulado de las profundidades del océano (azul oscuro) se basan en un muestreo escaso desde la década de 1990 y, por lo tanto, tienen grandes incertidumbres. de Basisonda. Es por esto que, gracias al flotador Deep Argo, existe la urgente necesidad de investigarlo con más detalle.
Schuckmann et al., 2021, Proporcionado por el autor

Por lo tanto, el océano mitiga significativamente el calentamiento atmosférico y los desequilibrios climáticos. Por un lado, este almacenamiento de calor es responsable de casi la mitad de la actual subida del nivel del mar. Además, el calentamiento acentúa la estratificación de los océanos al aumentar el contraste de temperatura entre la superficie cálida y las capas frías profundas. Esta estratificación influye en ciertos mecanismos importantes de regulación del clima, como la mezcla de masas de agua y la circulación oceánica a gran escala, el movimiento de gases entre el océano y la atmósfera, e incluso la bioproducción primaria.

Almacenamiento de calor, profundidad?

Las estimaciones iniciales de la roseta ‘Batisonde’ revelan que los océanos por debajo de los 2000 metros de profundidad proporcionan el 10-15% de este reservorio, y el Océano Austral muestra el calentamiento más fuerte hasta la fecha. Sin embargo, aún quedan grandes incertidumbres porque los costos de estas mediciones detalladas en barco son relativamente raros y bastante dispersos. Brinda acceso a mapas detallados y temporalmente continuos, lo que permite a los científicos crear presupuestos de calor globales y regionales apropiados.

En la cuenca brasileña, por ejemplo, una flota de 35 flotadores perfiladores Deep Argo desplegados por un equipo estadounidense ya ha permitido cuantificar con precisión el calentamiento continuo de las profundidades marinas. región. Ser capaz de explicar tales cambios de temperatura en el abismo, especialmente separando las causas antropogénicas y los movimientos naturales del océano, es un gran desafío al que Deep Argo contribuirá en gran medida.

Mapeo de carreteras abisales

Deep Argo también tiene como objetivo caracterizar la circulación oceánica a gran escala a través de pistas de deriva o mediciones de temperatura y salinidad a 2000 o 3000 metros de profundidad.

Esto nos permitirá, entre otras cosas, comprender mejor qué sucede con el calor almacenado al comprender el transporte y la circulación de dos grandes masas de agua que recubren una gran cuenca oceánica. El agua del fondo antártico se formó en la plataforma continental de la Antártida. Ambos participan en una gran ‘cinta transportadora’ de corrientes oceánicas, algunas de las cuales son generadas por diferencias en la densidad del agua del océano. Conocida como ‘termohalina’, esta circulación oceánica juega un papel activo en la regulación del clima al conectar la superficie y, por lo tanto, la atmósfera. Muy profundo al redistribuir lentamente propiedades clave como el calor, el oxígeno y el carbono a lo largo de miles de kilómetros.

Diagrama simplificado de circulación termohalina
Diagrama simplificado de circulación termohalina.
Lynn D. Talley, Oceanografía, vol. 26, núm. 1 de enero de 2013, Proporcionado por el autor

La simple trayectoria del flotador Deep Argo puede derribar ciertos prejuicios al revelar un recorrido de aguas profundas aún insospechado.Uno de los flotadores perfiladores Deep Argo desplegados por Ifremer en , en lugar de tomar una dirección más “clásica”, se acoplaba directamente a talud continental de Terranova, Canadá. Islandia y Groenlandia.

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A largo plazo, una vez que la red de flotadores perfiladores de Deep Argo logre una cobertura uniforme y sostenible a escala global, eventualmente veremos mapas de circulación profunda, como los obtenidos de flotadores de primera generación a la deriva a profundidades de 1.000 metros. la luz del dia , o derivados de datos de altimetría satelital de superficie.

Esta será una gran fuente de información y validación para los modeladores oceánicos y climáticos que aún luchan por representar numéricamente las corrientes de aguas profundas y los complejos procesos dinámicos que las gobiernan.

Deep Argo predice con mayor precisión ‘el mar que crea’

El programa también debería enriquecer el mundo de la modelización oceánica y climática. Las mediciones aumentan el realismo de las simulaciones oceanográficas del mundo real para predecir cómo se verá el océano de una estación a otra, o de un año a otro.

Cuantas más observaciones hagan los científicos, con mayor precisión podrán modelar la dinámica de las profundidades marinas y su impacto en otros componentes del sistema climático, como la superficie del océano y la atmósfera. Los investigadores de Mercator Ocean International también demostraron que agregar 1200 observaciones de flotadores a una simulación digital del océano podría reducir los errores en un 50 % en la estimación de las variaciones globales y regionales en la temperatura y la salinidad del campo de arroz. ”

Alrededor de 200 flotadores perfiladores de Deep Argo ahora son capaces de medir el océano global entre la superficie y el lecho marino. Al desplegar alrededor de 15 flotadores por año durante la próxima década, Francia contribuirá, junto con Europa, al lanzamiento de la misión OneArgo, que tiene como objetivo mantener operativos 1200 flotadores Deep Argo en los océanos.

El creciente número de publicaciones científicas innovadoras basadas en estos nuevos robots autónomos ofrece una idea de la gama de conocimientos y beneficios sociales que se avecinan.


Marine Bollard (Euro-Argo) es coautor de este artículo.

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