El principio básico de la termometría acústica es que el sonido viaja más rápido en aguas cálidas y más lento en aguas frías
Una nueva investigación dirigida por científicos del Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego revela que el tiempo de viaje de los sonidos submarinos que se desplazan por el Océano Ártico puede utilizarse para medir con precisión la temperatura del océano bajo el hielo marino de la región, proporcionando valiosos datos sobre la variabilidad de la temperatura en un entorno que cambia rápidamente, es remoto y de difícil acceso.
Esta técnica, conocida como termometría acústica oceánica, fue desarrollada originalmente por los ya fallecidos Walter Munk y Peter Worcester en Scripps y por Carl Wunsch en el Instituto Tecnológico de Massachusetts.
El principio básico de la termometría acústica es que el sonido viaja más rápido en aguas cálidas y más lento en aguas frías. Esta técnica utiliza esta relación para inferir la temperatura del agua por la que pasa la señal acústica, midiendo el tiempo que tarda el sonido en viajar de un punto a otro.
Los investigadores pusieron a prueba el método durante la temporada de trabajo de campo en el Ártico de 2019-2020 con el Experimento Conjunto Coordinado de Termometría Acústica del Ártico (CAATEX) entre Estados Unidos y Noruega.
El equipo utilizó seis boyas ancladas al fondo marino a lo largo de un recorrido de aproximadamente 2.600 kilómetros (1.600 millas) en el océano Ártico para transmitir y medir señales acústicas cada tres días. Las boyas se extendieron por todo el océano Ártico, desde el norte de Alaska en el oeste hasta el norte de Svalbard en el este, y permanecieron en su lugar durante un año.
Imagen: Recepciones medidas (arriba) y predichas (abajo) en SIO3 para transmisiones de SIO1. La pérdida de transmisión (TL) se muestra en función del tiempo de viaje τ y la profundidad z. La recepción medida corresponde a la transmisión de SIO1 del 20 de agosto de 2020. La recepción predicha se generó para la sección de velocidad del sonido calculada a partir de la cuadrícula WOA 2023 de 1/4° para la década 2015-2022. Crédito: The Journal of the Acoustical Society of America (2026). DOI: 10.1121/10.0042233
El experimento tenía como objetivo comprobar si este método podría ser viable para medir la temperatura del océano Ártico durante todo el año, o si dificultades como la dispersión del sonido por la superficie rugosa del hielo marino podrían hacer que las señales fueran indetectables o imposibles de descifrar.
"El hielo marino se ha adelgazado drásticamente en los últimos cuarenta años y su rugosidad también ha disminuido", afirmó el autor principal, Matthew Dzieciuch, oceanógrafo físico del Instituto Scripps de Oceanografía. "Queríamos comprobar si las pérdidas por dispersión habían disminuido lo suficiente como para permitir la propagación acústica a través de las cuencas mediante fuentes de sonido prácticas. Y la conclusión es que sí".
Los investigadores descubrieron que las señales acústicas transmitidas a través del Océano Ártico contenían claras evidencias de los cambios estacionales de temperatura en las capas de agua debajo del hielo, lo que demuestra que el método puede rastrear la variabilidad de la temperatura del océano durante todo el año, incluso a distancias que superan los 2.500 kilómetros.
Debido a que el hielo marino del Ártico bloquea la visión de los satélites y dificulta el acceso por barco, estos resultados apuntan a una forma práctica de monitorear continuamente los cambios de temperatura en una de las partes del océano que se calienta más rápidamente y que menos se observa.
Este calentamiento y la pérdida de la capa de hielo marino en el Ártico también están atrayendo la atención de naciones que buscan nuevas rutas marítimas y recursos energéticos accesibles, lo que hace que las herramientas que pueden monitorear el interior de sus océanos durante todo el año sean aún más importantes desde el punto de vista geopolítico.
Los resultados se publican en la revista Journal of the Acoustical Society of America: Transarctic acoustic transmissions during the coordinated Arctic acoustic thermometry experiment in 2019–2020
