Después de retrasarse más de un año debido a la pandemia, una campaña de campo de la Nasa para estudiar el papel de los remolinos a pequeña escala y las corrientes oceánicas en el cambio climático despegará en mayo de 2021. Es la misión Experimento de Dinámica Oceánica Submesoescala (S-MODE).
Utilizando instrumentos científicos a bordo de un planeador oceánico autopropulsado y varios aviones, este primer despliegue de la S-MODE incluirá un conjunto de instrumentos aéreos y acuáticos para garantizar que trabajen juntos para mostrar lo que está sucediendo justo debajo de la superficie del océano. La campaña de campo en toda regla comenzará en octubre de 2021, con la aeronave basada en el Centro de Investigación Ames de la Nasa en Mountain View, California.
“Esta campaña de mayo tiene como objetivo principal comparar diferentes formas de medir las corrientes de la superficie del océano para que podamos tener confianza en esas mediciones cuando lleguemos al piloto en octubre”, dijo Tom Farrar, científico asociado de la Institución Oceanográfica Woods Hole en Massachusetts e investigador principal de S-MODE.
El equipo de S-MODE espera aprender más sobre los movimientos a pequeña escala del agua del océano, como los remolinos. Estos remolinos se extienden alrededor de 10 kilómetros, moviendo lentamente el agua del océano en un patrón de remolino. Los científicos piensan que estos remolinos juegan un papel importante en el movimiento del calor desde la superficie a las capas oceánicas que se encuentran debajo, y viceversa. Además, los remolinos pueden desempeñar un papel en el intercambio de calor, gases y nutrientes entre el océano y la atmósfera terrestre. Comprender estos remolinos a pequeña escala ayudará a los científicos a comprender mejor cómo los océanos de la Tierra ralentizan el cambio climático global.
El equipo está utilizando un Wave Glider comercial autopropulsado equipado con instrumentos científicos que pueden estudiar el océano desde su superficie. Los dispositivos más importantes a bordo son los perfiladores de corriente Doppler acústicos, que utilizan un sonar para medir la velocidad del agua y recopilar información sobre la rapidez con la que se mueven las corrientes y los remolinos, y en qué dirección. El planeador también lleva instrumentos para medir la velocidad del viento, la temperatura y la humedad del aire, la temperatura y la salinidad del agua y la radiación de luz e infrarroja del sol.
“El planeador de olas parece una tabla de surf con una gran persiana veneciana debajo”, dijo Farrar. Esa “persiana veneciana” está sumergida bajo el agua, moviéndose hacia arriba y hacia abajo con las olas del océano para impulsar el planeador hacia adelante a aproximadamente una milla por hora. De esta manera, el planeador de olas se desplegará desde La Jolla, California, recopilando datos mientras viaja más de 100 kilómetros hacia el océano frente a la costa de la isla Santa Catalina.
Comprender el cambio climático
Los nuevos datos permitirán a los científicos estimar el intercambio de calor y gases entre la atmósfera de la Tierra y el océano y, en consecuencia, comprender mejor el cambio climático global. “Sabemos que la atmósfera se está calentando. Sabemos que los vientos se están acelerando. Pero realmente no entendemos a dónde va toda esa energía”, dijo Ernesto Rodríguez, investigador del JPL de la Nasa en Pasadena, California, e investigador principal adjunto de las partes aéreas de S-MODE. Es probable que esta energía vaya al océano, pero aún se desconocen los detalles de cómo funciona ese proceso. El equipo cree que los remolinos a pequeña escala pueden ayudar a mover el calor de la atmósfera a las capas más profundas del océano.
Mientras el Wave Glider continúa su lento viaje a través de la superficie del océano, varios aviones volarán sobre sus cabezas para recopilar datos desde una posición diferente. “En un avión, podemos obtener una instantánea de un área grande para ver el contexto de cómo interactúan los movimientos oceánicos de mayor y menor escala”, dijo Rodríguez.
Por ejemplo, un barco o un planeador de olas viaja lentamente a lo largo de una línea recta, tomando medidas precisas de la temperatura de la superficie del mar en momentos y lugares específicos. Los aviones se mueven más rápido y pueden cubrir más terreno, midiendo la temperatura de la superficie del mar de una gran franja de océano muy rápidamente. “Es como tomar una imagen infrarroja en lugar de usar un termómetro”, explicó Farrar.
Dos aviones en vuelos de prueba
Se utilizarán dos aviones en los vuelos de prueba de mayo: un avión B200 del Armstrong Flight Center de la Nasa en Edwards, California, y un avión comercial de Twin Otter International. El B200 lleva un instrumento llamado DopplerScatt para medir las corrientes y los vientos cerca de la superficie del océano con un radar. El instrumento del Sistema de Observación Multiescala de la Superficie Oceánica (MOSES) de la Universidad de California en Los Ángeles también está a bordo para recopilar datos de temperatura de la superficie del mar. En el avión Twin Otter se encuentra el Sistema Modular de Detección Aérea (MASS) de la Institución Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego, que es un instrumento capaz de medir la altura de las olas en la superficie del océano.
La flota ganará un tercer miembro para los experimentos de octubre: el avión Gulfstream III del Centro de Investigación Langley de la Nasa con el Espectrómetro Portátil de Imágenes Remotas (PRISM) de JPL, un instrumento para medir el fitoplancton y otro material biológico en el agua. Los despliegues de octubre también utilizarán un gran barco y algunos veleros autónomos, llamados Saildrones, además de aviones y planeadores de olas.
Después de casi un año y medio de retrasos debido a la pandemia, el equipo S-MODE está emocionado de tener sus aviones en el cielo y los planeadores en el agua. “Fue frustrante”, dijo Rodríguez, “pero el equipo científico no se ha ralentizado. La ciencia sigue progresando “.
S-MODE es la misión Earth Venture Suborbital-3 (EVS-3) de física oceánica de la Nasa, financiada por la Oficina del Programa Earth System Science Pathfinder (ESSP) en el Centro de Investigación Langley de la Nasa en Hamtpon, Virginia, y administrada por la Oficina del Proyecto de Ciencias de la Tierra (ESPO) en el Centro de Investigación Ames.
