La utilización de sensores para observaciones ambientales (II)

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Escenarios de aplicación

Varios son los escenarios concretos sobre los que tienen aplicación las redes de sensores para observaciones ambientales. Podemos mencionar:

1.       Océanos.

2.       Ríos, estuarios y aguas costeras.

3.       Lagos.

4.       Aguas subterráneas y seguridad de la tierra.

5.       Agricultura de precisión.

6.       Ecosistemas terrestres.

7.       Contaminación urbana y meteorología.

Escenario de océanos

En el océano ocurren multitud de procesos en una variedad de escalas espaciales y temporales. Como resultado, nuevas iniciativas presentan oportunidades para el estudio de los océanos de la tierra. Algunas de las aplicaciones de los sensores en el estudio de los océanos son el estudio de las fluctuaciones creadas por El Niño en las poblaciones de sardinas y anchoas, observaciones de las variaciones a largo plazo en la temperatura del mar, poblaciones de zooplankton, y el cambio en los paradigmas a través de las redes de alimentos son también posibles. Una motivación ecológica es la necesidad de clasificar las diferencias entre cambios climáticos a largo plazo y cambios en el régimen a corto plazo que acompaña los fenómenos en la escala de oscilaciones.

Las observaciones fijas ofrecen ventajas sobre las móviles, en términos de periodos de muestreo más largos y mayores frecuencias de muestreo. Ejemplos de plataformas fijas que han permitido estudios a largo plazo son:

·         Incorporated Research Institutes for Seismology’s Global Seismological Network (GSN; http://www.iris. edu/about/GSN/). Este proyecto recoge datos de actividad sísmica.

·         U.S. Navy Sound Surveillance System (SOSUS; http://www.pmel.noaa.gov/vents/acoustics/sosus.html). Este proyecto se utilize para el seguimiento de la ballena azul.

·         Como ejemplo de observatorio subacuático mencionamos el Monterey Bay Aquarium Research Institute’s MARS array (http://www.mbari.org/mars/

Ya que los océanos están compuestos por fluidos con turbulencia sobre un rango de escalas espaciales, el muestreo en este ambiente dinámico es un desafío principal. Los observatorios con sensores móviles y fijos prometen tener un alto impacto en muchas disciplinas científicas.

Interacciones aire-mar

Conforme la tierra se calienta como consecuencia del cambio climático hay un interés creciente en evaluar las capacidades de los océanos para actuar como sumideros de carbono. Comprender y medir el flujo CO₂ y O₂ a través de la interface aire-mar es por lo tanto crítico. Para la ciencia del océano, las capacidades necesarias son paquetes de sensores separados horizontalmente que oscilen 0,5 m por encima de la superficie del mar hasta 40 – 50 m por debajo de la superficie del mar. Los sensores de pCO₂ y O₂ son necesarios para tomar mediciones de gas a tasas tan rápidas como 1 Hz. Los sensores de corriente no proporcionan estas sensibilidades o velocidades.

Productividad primaria y secundaria

De los primeros días de la oceanografía, entre las cantidades más importantes y fundamentales a medir destacamos la abundancia y productividad de los productores primarios y secundarios. Estos datos permiten a los investigadores responder cuestiones como el transporte de masa y energía en los océanos.

Algunas tecnologías

Los oceanógrafos han ideado el uso de sensores de imagen óptica para colectar datos de organismos a escala micro (procariotas) a escala metro (peces y océanos). Para organismos más grandes que 1 mm, los métodos acústicos tienen el potencial de inspeccionar grandes volúmenes.

La corrosión de los sensores es otro problema significativo, especialmente en los 100 m superiores de los océanos donde la productividad biológica. Hay varios esquemas empleados para mantener los sensores libres de suciedad, pero solamente duran periodos de varias semanas. Prevenir la suciedad por meses o años es actualmente inalcanzable. El desarrollo de modificadores de superficie no tóxicos, el uso de luz ultravioleta, y/o la generación local de ozono, particularmente para aplicaciones donde la claridad óptica es esencial, pueden ser soluciones para controlar la suciedad. La utilización de materiales completamente inertes como plásticos tipo Delrin, nylon, y PVC.

Otro problema significativo es el “deriva” que puede acompañar los resultados del sensor durante largos periodos de tiempo. La siguiente generación de sensores del océano son capaces de auto-calibrarse.

Aunque muchas cuestiones relacionadas con el despliegue de los sensores en el océano – por ejemplo, coste y longevidad – son similares a las de los sensores desplegados en otros ambientes, lo remoto y la turbidez del ambiente del océano suponen un problema particularmente desafiante.

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