Primer despliegue de una versión anterior de la boya acústica anclada al hielo (ITAB), Marzo de 2017. Crédito:Marina de los EE. UU.
Los científicos del Laboratorio de Investigación Naval de los EE. UU. Desarrollaron boyas acústicas ancladas al hielo para monitorear el entorno acústico y oceanográfico en el Ártico cambiante. Las boyas proporcionan datos oceanográficos críticos para mejorar la capacidad de predicción de los modelos oceánicos y climáticos.
Estas boyas validaron las sólidas teorías de propagación de los investigadores del Ártico y continuarán guiando y validando los estudios teóricos en el mar de Beaufort desde marzo de 2020 hasta marzo de 2021.
"Nuestro trabajo, en tiempo real, hace la tomografía en el océano con boyas, "dijo Altan Turgut, físico investigador con NRL. "Cada cuatro horas asimilan datos en los modelos oceánicos".
La tomografía acústica del océano es una técnica que utiliza ondas sonoras para obtener imágenes de secciones de la temperatura y la corriente del océano.
Las boyas son una alternativa práctica a las técnicas de medición oceanográficas y acústicas más tradicionales, porque brindan monitoreo en tiempo real y capacidad operativa. Adicionalmente, Permiten la comunicación acústica bajo el hielo y la capacidad de navegación para plataformas móviles como planeadores oceánicos y vehículos autónomos submarinos.
Turgut y sus colegas comenzaron a investigar los efectos de las características cambiantes del hielo en 2016 en el rendimiento del sonar de frecuencia media en el Ártico moderno. Los sonares de frecuencia media tienen un rango de frecuencia similar a la mayoría de los cantos de pájaros.
El Billboard Array construido por el Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. Es un instrumento acústico equipado con 64 elementos receptores. Diferencia y amplifica los sonidos de diferentes direcciones. La matriz proporcionó datos acústicos notables tanto en condiciones oceanográficas estacionales como en condiciones de hielo marino durante el Experimento de Prórroga Acústica de la Cuenca Canadiense (CANAPE) multiinstitucional en los mares de Beaufort y Chukchi. Crédito:Marina de los EE. UU.
Los investigadores participaron en varias expediciones árticas multiinstitucionales para evaluar el impacto del cambio del hielo marino en el rendimiento del sonar de frecuencia media.
Turgut y su equipo desplegaron varios instrumentos de amarre acústicos y ambientales construidos por NRL durante el Experimento de Prórroga Acústica de la Cuenca Canadiense (CANAPE) multiinstitucional en los mares de Beaufort y Chukchi en las costas noreste y noroeste de Alaska.
Dos amarres de fuente transmitieron señales de frecuencia media cada cuatro horas durante 40 minutos y un Billboard Array registró datos acústicos durante el experimento de un año.
El Billboard Array es un instrumento acústico equipado con 64 elementos receptores que se encuentran en un plano vertical de 7 metros por 4 metros. Diferencia y amplifica los sonidos de diferentes direcciones. La matriz proporcionó datos acústicos notables tanto en condiciones oceanográficas estacionales como en condiciones de hielo marino.
"Los resultados de CANAPE mostraron que las transmisiones de sonido favorables son posibles dentro de una capa de agua fría y fresca a profundidades de 100 a 200 metros, Turgut dijo. "Los sonidos estaban delimitados por el agua cálida del verano del Pacífico desde arriba y el agua cálida del Atlántico desde abajo". Los investigadores también desarrollaron el primer modelo matemático para simular y predecir la propagación del sonido bajo el hielo llamado Ecuación Parabólica Ártica.
Los componentes de un Laboratorio de Investigación Naval de los EE. UU. Desarrollaron una boya acústica atada con cemento (ITAB). Crédito:Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU.
"Este modelo simula con precisión la interacción de las ondas sonoras con el hielo marino que ha sido un problema numérico desafiante, "dijo Michael Collins, Matemático de NRL que desarrolló la Ecuación Parabólica Ártica.
La evidencia científica indica que el carácter del hielo marino del Ártico continúa cambiando. La composición actual del hielo marino es más fina, más jóvenes y disminuyó a una tasa del 13 por ciento en el verano y del tres por ciento en el invierno por década.
"La interacción entre el océano y la atmósfera está aumentando y se está volviendo similar a la de las latitudes más bajas con un océano más abierto y condiciones frágiles de hielo delgado, "Turgut dijo." Por lo tanto, las mediciones acústicas de la nueva composición del hielo y la hidrografía cercana a la superficie serían esenciales para obtener predicciones precisas de modelos oceánicos y climáticos en el Ártico ".
