Cartografía de fondos marinos poco profundos

cartografía de la costa de Velasco Reef

Los investigadores están trabajando con satélites para llenar los vacíos en los mapas oceánicos costeros

Las aguas a lo largo de las costas y las islas del mundo son increíblemente importantes para las actividades humanas, pero no siempre están bien cartografiadas. Las aguas costeras suelen ser turbulentas y turbias, ya que la arena, el barro y los sedimentos del fondo están en constante movimiento. A menos que haya canales dragados regularmente, puede ser difícil y peligroso para los barcos viajar en aguas poco profundas. Hacer gráficos de profundidad precisos y actualizados requiere mucho tiempo y dinero, y hacerlo a escala global es una tarea monumental.

Mediante la combinación de mediciones satelitales con datos de sonar basados en barcos, un equipo de investigadores está trabajando ahora para llenar los vacíos en nuestros mapas del fondo marino. Están utilizando datos del satélite Ice, Cloud, and land Elevation Satellite 2 (ICESat-2) de la NASA para medir con precisión las profundidades (batimetría) de las aguas costeras poco profundas, donde los barcos topográficos no han podido viajar históricamente debido a la seguridad, los gastos o la lejanía.

Las imágenes de arriba muestran el Arrecife Velasco en la República de Palau. La imagen de la izquierda en color natural del arrecife del Pacífico Sur fue adquirida en 2020 por el satélite Landsat 8; la imagen de la derecha es un modelo de elevación digital creado con datos del ICESat-2.

El mapa fue desarrollado como parte de un estudio de demostración dirigido por los científicos de teledetección Lori Magruder de la Universidad de Texas en Austin y Chris Parrish de la Universidad Estatal de Oregon. Se asociaron con la Coral Reef Research Foundation en Palau para fusionar los datos de sonar existentes con su conjunto de datos ICESat-2.

El mapeo de áreas cercanas a la costa poco profundas puede ser lento y potencialmente peligroso. Los métodos de campo convencionales pueden involucrar a una boya situada en aguas poco profundas, tomando medidas a intervalos específicos, mientras está a merced de las olas y las corrientes. Mientras tanto, los sonares desde barcos son ineficientes en aguas poco profundas y están sujetos a los peligros de las olas, las rocas y los arrecifes. Además, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) ha establecido Líneas Límite de Área Navegable (NALL), que definen el límite de sus estudios hacia la costa desde embarcaciones. La NALL se establece a profundidades de agua de 3,5 metros (11 pies), y la NOAA advierte precaución a los capitanes que maniobran en áreas poco profundas dentro de la NALL porque a menudo no se mapean, si es que lo hacen. A veces, el límite NALL puede extenderse a distancias significativas desde la costa.

Estos desafíos hacen que muchas aguas costeras cercanas a la costa estén en gran parte sin cartografiar. El área recibe la denominación de “la cinta blanca” porque aparece como un espacio en blanco que abraza costas, bancos de arena y atolones en mapas batimétricos. Básicamente, no representa ningún dato.

"El área cercana a la costa de 0 a 10 metros de profundidad es notoriamente difícil de mapear porque muchos de los sensores acústicos que se utilizan en batimetría no capturan con precisión las profundidades menores", dijo Magruder. "Las mediciones cercanas a la costa proporcionan una ventana a la dinámica y los procesos costeros que son realmente importantes".

cartografía de la costa de Velasco Reef

Los mapas de arriba muestran las regiones de NALL alrededor de Velasco Reef y las profundidades de agua actuales medidas por el equipo de Magruder y Parrish. Este uso de los datos del ICESat-2 podría cambiar las reglas del juego.

El instrumento principal del satélite es el altímetro ATLAS, que envía 10.000 pulsos de láser por segundo hacia la superficie de la Tierra y detecta los fotones que regresan para determinar la altura de las masas terrestres y las características en ella (como capas de hielo, bosques y glaciares). Resulta que los pulsos láser del ICESat-2 también pueden penetrar la columna de agua en áreas poco profundas y devolver mediciones desde el fondo marino.

La misión principal del ICESat-2 es cartografiar el espesor del hielo marino y la elevación de la capa de hielo, así como la altura y densidad de los bosques templados y tropicales. Los científicos e ingenieros pensaron que podría ser posible medir la batimetría del océano, pero no estaban seguros hasta que Adrian Borsa, un geodesista de la Universidad de California en San Diego, observó en 2018 que los datos del ICESAT-2 estaban captando señales del fondo marino alrededor del atolón Bikini en el Pacífico Sur.

Este hallazgo provocó que Parrish y Magruder hicieran un esfuerzo concentrado para utilizar el satélite para la cartografía cercana a la costa. Debido a que puede observar en todo el mundo, el ICESat-2 proporciona una cobertura espacial más amplia que las naves de cartografía por sonar. El satélite también recopila datos de la misma ubicación cada 91 días, lo que permite repetir el mapeo de áreas que anteriormente requerían un gran esfuerzo para mapear incluso una vez.

Más allá de Velasco Reef, los investigadores están utilizando el nuevo conjunto de datos para mapear los hábitats cercanos a la costa de Australia Occidental y alrededor de las Islas Gilbert, la Polinesia Francesa, las Islas Turcas y Caicos y las Bahamas. Los métodos se están utilizando incluso para mapear las orillas del lago Tahoe, California.

Con una mirada completa y continua a la batimetría cercana a la costa, los investigadores pueden ayudar en los esfuerzos para monitorear los arrecifes de coral y manglares costeros en peligro de extinción, el transporte de sedimentos después de desastres, la capacidad de almacenamiento de carbono, la claridad del agua, las especies invasoras y varios otros aspectos de la dinámica costera.

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