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Contenido
Primera Página
Buenas vibraciones
La navegación por sonido
Una zona de sombra acústica
Propagación del sonido en el océano
Un canal de sonido
Escuchando al océano
Examinando el interior del océano mediante sonido
Cronología
Créditos
  Sondear los secretos del océano

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Examinando el interior del océano mediante sonido

El gran alcance del sistema SOSUS ha desempeñado un papel decisivo en la obtención de información esencial para comprender las condiciones meteorológicas y climáticas de la Tierra. Concretamente, este sistema ha permitido a los investigadores comenzar a realizar mediciones de las temperaturas del océano a escala global, mediciones que son claves para entender los procesos que intervienen en la transferencia del calor entre el océano y la atmósfera. El océano desempeña un papel importante en la determinación de la temperatura del aire; se cree que la capacidad calorífica en los primeros metros del océano es igual a todo el calor presente en la atmósfera.

Dada la gran cantidad de indicios que evidencian el calentamiento global, científicos de todo el mundo se están esforzando por determinar qué parte de este calentamiento observado se debe simplemente al ciclo climático natural y qué parte se debe a la quema de combustibles fósiles y otras actividades humanas. Los modelos numéricos actuales que simulan el clima global y predicen el cambio climático se ven limitados por la falta de mediciones de las temperaturas en muchas zonas de la tierra, especialmente bajo la superficie del océano.

En 1978, Walter Munk de la Scripps Institution of Oceanography (Institución Scripps de oceanografía) y Carl Wunsch del MIT sugirieron utilizar la metodología de la tomografía asistida por computadora para estudiar y controlar el océano desde distancias de 1.000 kilómetros (600 millas) aproximadamente. En el campo de la medicina, la tomografía crea una imagen tridimensional combinando la información de numerosos rayos X tomados desde ángulos diferentes. El equivalente oceánico de esta tomografía, la tomografía acústica oceánica, combinaría la información de los sonidos de baja frecuencia en lugar de rayos X.

Para las ondas de sonido que se desplazan por el océano horizontalmente, la velocidad depende fundamentalmente de la temperatura. Por lo tanto, el tiempo que una onda sonora tarda en recorrer el espacio comprendido entre dos puntos es un indicador de la temperatura media del espacio recorrido. Si se transmite sonido en numerosas direcciones a través del canal de sonido profundo, es posible obtener mediciones que cubren grandes zonas de la tierra. En un mapa de temperaturas oceánicas globales se pueden representar miles de trayectorias de sonido del océano, de forma que con sólo repetir las mediciones para estas mismas trayectorias cada cierto tiempo, sea posible realizar un seguimiento de los cambios de temperatura durante meses o años.

En 1983, John Spiesberger, actualmente en la Universidad Estatal de Pennsylvania, y Kurt Metzger, de la Universidad de Michigan, demostraron por primera vez de forma experimental que era posible realizar tomografías de una cuenca oceánica completa, mucho más de lo que Munk y Wunsch habían propuesto. Spiesberger y Metzger enviaron impulsos sonoros a través de 4.000 kilómetros (2.300 millas), desde una fuente colocada en el fondo del mar en Oahu, Hawai, a nueve de los sistemas de escucha SOSUS de la marina en el Pacífico nororiental. Al repetir el experimento en 1987 y 1989, Spiesberger y Metzger demostraron por primera vez que cualquier pequeño cambio en el tiempo que el sonido tarda en recorrer una cuenca oceánica refleja cambios en la temperatura del agua a lo largo de la trayectoria del sonido. Una reducción de dos décimas de segundo en el tiempo de recorrido en este experimento era aproximadamente igual a un aumento medio de temperatura de una décima de grado centígrado.

 

En la prueba de viabilidad de la isla de Heard, realizada en 1991, los sonidos de tonos bajos originados a cierta distancia del litoral de la isla de Heard en el sur del Océano Índico se detectaron a más de 18.000 kilómetros de distancia (reimpreso con el permiso de la Acoustical Society of America [Sociedad Acústica de América]).

En 1989, Munk y Andrew Forbes, de la Commonwealth Scientific and Industrial Organization (Organización Científica e Industrial de la Commonwealth) de Australia, propusieron transmitir el sonido global y regularmente durante una década para tratar de realizar un seguimiento del cambio climático. Para determinar si la señal sería lo suficientemente estable para obtener mediciones en la mitad del globo terrestre, colocaron un transmisor de sonido cerca de la isla de Heard, una isla australiana deshabitada del sur del Océano Índico, con receptores en todos los océanos excepto en el Ártico. En enero de 1991 y durante cinco días, científicos de nueve países dirigidos por Estados Unidos, transmitieron sonidos desde un barco próximo a la isla de Heard. Dieciséis sitios de escucha captaron las señales del canal de sonido profundo desde distancias tan alejadas como 18.000 kilómetros (11.000 millas). Aunque el sonido se detectó a grandes distancias, la resolución conseguida en este experimento no fue suficiente para medir los cambios de temperatura de forma fiable a grandes distancias.

Basándose en lecciones aprendidas en experimentos anteriores, en 1992 se inició el proyecto ATOC (del inglés Acoustic Thermometry of Ocean Climate, termometría acústica del clima oceánico), en el que participaron científicos de 13 países. Uno de sus principales objetivos es establecer las temperaturas del océano Pacífico como referencia para contrastar los cambios. Debido a la preocupación sobre los efectos que pudieran tener los sonidos en los mamíferos marinos, las transmisiones del ATOC se aplazaron hasta 1996. Sin embargo, en abril de 1994, un equipo de científicos de EE.UU. y Rusia dirigidos por Peter Mikhalevsky, de la corporación Science Applications International Corporation (Corporación Internacional de Aplicaciones Científicas) transmitió sonidos a través del Océano Ártico e hizo un descubrimiento alarmante. Este experimento de propagación acústica transártica (o TAP, del inglés Transarctic Acoustic Propagation) no solo demostró la viabilidad de la termometría acústica de largo alcance en el Ártico helado, sino que las mediciones del tiempo invertido en el recorrido revelaron un calentamiento medio de aproximadamente 0,4 grados centígrados [0,72 grados Fahrenheit], en comparación con mediciones de temperatura anteriores realizadas a profundidades intermedias del Océano Ártico a lo largo de la trayectoria de propagación. Posteriormente, las numerosas mediciones realizadas por submarinos y rompehielos han documentado este importante cambio de temperatura en el Océano Ártico, que es actualmente objeto de nuevas y exhaustivas investigaciones. A raíz del experimento TAP se inició en 1995 el programa ruso-norteamericano de observación del clima ártico mediante sonidos submarinos (ACOUS del griego, akouz, que significa "¡escucha!"). Aunque el programa pionero de ATOC terminó en 1999, ACOUS y otros programas de monitorización acústica continúan.

Los investigadores también están usando otras técnicas acústicas para monitorizar el clima. Por ejemplo, el oceanógrafo Jeff Nystuen, de la Universidad de Washington, ha investigado el uso del sonido para medir la pluviosidad sobre el océano. La monitorización de los cambiantes patrones de pluviosidad global contribuirá sin duda a comprender los principales cambios climáticos, así como el fenómeno meteorológico conocido como El Niño. Desde 1985, Nystuen ha utilizado hidrófonos para escuchar la lluvia sobre el océano y medir acústicamente no sólo el índice de pluviosidad sino también el tipo de lluvia, desde lloviznas hasta tormentas. Al utilizar el sonido de la lluvia debajo del agua como indicador de pluviosidad "natural", las mediciones de la pluviosidad en los océanos estarán a disposición de los climatólogos.

En los siglos transcurridos desde que Leonardo da Vinci sugirió escuchar a los barcos debajo del agua, muchos investigadores han contribuido al desarrollo de técnicas que se aprovechan del modo en que el sonido se desplaza a través del agua. Desde usos militares como la guerra submarina y la detección de explosiones submarinas hasta esfuerzos científicos como la monitorización del cambio climático y el análisis de la fauna y flora oceánicas, hemos visto cómo la sociedad moderna se beneficia de las investigaciones de aquellos que buscaban las respuestas a preguntas básicas sobre los procesos de la naturaleza.

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