MOBY permitirá mediciones más precisas y exactas
Por lo general, pensamos que el color del océano es azul, pero en algunos lugares se ve azul verdoso. Eso se debe a que esas áreas están llenas de plantas unicelulares llamadas fitoplancton, que contienen clorofila y reflejan el verde de la luz solar.
Aunque diminuto, el fitoplancton absorbe colectivamente casi tanto dióxido de carbono como todos los árboles y plantas terrestres de la Tierra. Tiene un enorme impacto en nuestro clima, y los científicos estudian ese impacto midiendo el color del océano con satélites y sensores marinos.
Para garantizar que las mediciones satelitales sean precisas, los investigadores en los EE. UU. y muchas otras naciones confían en un sensor del color del océano llamado Marine Optical Buoy (MOBY). Ahora, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), Moss Landing Marine Laboratories (MLML), la Universidad de Miami y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) han colaborado en una actualización del sensor, conocida como MOBY-Refresh, que permitirá mediciones más precisas y exactas de los colores o longitudes de onda de la luz solar.
"MOBY mide cuánta luz en un rango de longitudes de onda se dispersa fuera del agua en un solo lugar en el Océano Pacífico. Los sensores satelitales de color del océano observan los océanos, incluido el sitio MOBY. Luego, los datos MOBY se entregan a los equipos satelitales, que los usan para ajustar la calibración de los sensores satelitales, mejorando así la precisión de los productos de datos globales, como la concentración de clorofila", explicó Carol Johnson, investigadora del NIST.
MOBY consta de dos boyas principales: la boya óptica, que mide y registra la luz, y la boya de amarre, que mantiene la boya óptica en su lugar.
Imagen derecha: Un diagrama esquemático de la boya óptica MOBY, que contiene un mástil central que se extiende bajo el agua y tiene tres brazos en forma de postes que recogen la luz a diferentes profundidades. En la parte inferior del mástil está el espectrógrafo, que mide la luz en función de la longitud de onda de cada profundidad. Crédito: Moss Landing Marine Laboratories, Marine Optical Buoy Project
La boya óptica tiene un mástil central que se extiende bajo el agua. El mástil tiene tres brazos en forma de poste, cada uno con fibras ópticas que recogen la luz. Los colectores de fibra óptica detectan la luz a profundidades de 1 metro (3,3 pies), 5 metros (16,4 pies) y 9 metros (29,4 pies). En la parte inferior del mástil central hay espectrógrafos, que miden la luz en función de la longitud de onda en cada una de las tres profundidades.
MOBY está ubicada a 20 kilómetros (12 millas) de la costa de Lanai, Hawái, porque esta ubicación ofrece condiciones atmosféricas y de agua óptimas para la calibración de los sensores satelitales del color del océano. Allí el agua del océano es representativa del resto de los océanos del mundo, ya que es clara y tiene un bajo nivel de clorofila. La atmósfera también es clara con pocas nubes, lo que asegura la utilidad de las mediciones a escala global.
"El ciclo de vida de la boya óptica es de alrededor de cuatro meses, y hay dos sistemas completos. El que está en el agua se recupera en el mismo crucero que despliega el nuevo", dijo Johnson. "La que está en el agua toma datos y la recuperada se reacondiciona para la próxima operación", dijo. MOBY ha estado en funcionamiento desde 1997 y actualmente se encuentra en su 74º despliegue de la boya óptica.
Imagen derecha: La boya óptica marina (MOBY) es un sensor del color del océano que sirve como instrumento de referencia principal para las mediciones satelitales del color del océano.
En el proyecto Refresh, MOBY se está actualizando con un nuevo sistema óptico, estructuras de soporte y sistema de control. El objetivo era reemplazar el hardware obsoleto y disminuir las incertidumbres en las mediciones. Se desplegó una segunda boya de amarre en enero de 2021 y la primera boya óptica mejorada se desplegó allí a fines de febrero de 2022. El análisis de los datos está en curso, pero las comparaciones iniciales con MOBY Buoy276, actualmente en el océano, son muy alentadoras, dijo Johnson.
Para el sistema óptico, la actualización incluye un espectrógrafo mejorado que puede medir la luz solar en las tres profundidades simultáneamente, lo que reduce las fuentes ambientales de incertidumbre, incluidas las fluctuaciones en la inclinación de la boya y la profundidad del brazo y las fluctuaciones en la luz cuando es enfocada por las olas del océano. La boya óptica está hecha ahora de fibra de carbono, mientras que antes estaba hecha de fibra de vidrio y metal, lo que hace que la estructura sea más robusta y aumente su vida útil en el mar.
Paralelamente a MOBY-Refresh, el equipo está desarrollando una instrumentación similar llamada MarONet, que será utilizada por una próxima misión satelital de la NASA llamada PACE (Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem). El diseño del instrumento del sistema óptico será el mismo que el de Refresh, pero cuenta con una boya más portátil.
En el proyecto MarONet, el sistema óptico se puede desmontar y llevar a una ubicación central para su calibración y caracterización. La calibración describe cómo la salida del instrumento depende de la entrada, y la caracterización describe cómo cambia esta relación con todos los factores de influencia posibles, como la temperatura ambiente.
El sitio de despliegue de la boya MarONet estará frente a la costa de Australia Occidental, y la ubicación central para la calibración y el mantenimiento de la boya estará en Hawái, donde se encuentra el centro MOBY principal. El papel del NIST en este proceso será verificar cualquier cambio en el sistema óptico durante el transporte. Ha comenzado la planificación del sitio para Australia, bajo la dirección del co-investigador David Antoine de la Universidad de Curtin en Perth. En 2023, el equipo óptico y de boyas de amarre se enviarán a Australia.
