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Io Uomo tu Robot
Galleggianti robotici per monitorare e proteggere la salute degli oceani

Conservare e utilizzare in modo durevole gli oceani, i mari e le risorse marine per uno sviluppo sostenibile”, Obiettivo di Sviluppo Sostenibile numero 14 delle Nazioni Unite

 

Il 29 ottobre 2020 la National Science Foundation (NSF) ha approvato una sovvenzione di 53 milioni di dollari a un consorzio dei migliori istituti di ricerca oceanica del Paese per realizzare una rete di galleggianti robotici che trasportano sensori chimici e biologici per migliorare la comprensione dei cicli biogeochimici oceanici, assorbimento di carbonio, acidificazione, deossigenazione e salute dell'ecosistema. 

Scienziati del Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI), dell'Università di Washington, Scripps Institution of Oceanography presso l'UC San Diego, Woods Hole Oceanographic Institution e Princeton University useranno questa sovvenzione per costruire e distribuire 500 galleggianti robotici per il monitoraggio degli oceani in tutto il mondo segnando la prima grande espansione dell'array Argo esistente.

Questa nuova rete di galleggianti, chiamata Global Ocean Biogeochemistry Array (GO-BGC Array), sarà in grado di raccogliere l’osservazione biologica e chimica degli oceani tra la superficie e una profondità di 2.000 metri (6.560 piedi). Lo streaming dei dati sarà reso disponibile gratuitamente entro un giorno dalla raccolta e sarà utilizzato da ricercatori e responsabili della tutela ambientale in tutto il mondo.

Ecosistemi oceanici

Gli oceani svolgono un ruolo fondamentale per la nostra sopravvivenza e per gli equilibri del Pianeta eppure sono tra gli ecosistemi più sensibili e vulnerabili ai cambiamenti globali ed il continuo sfruttamento umano e l’inquinamento hanno contribuito al loro progressivo degrado.

Costituiti da diversi biosistemi caratterizzati da identità specifiche la vita negli oceani coinvolge un'incredibile diversità di organismi.

Il fitoplancton (alghe e microbi e protocellulari) vive nello strato superiore detta zona “eufotica” per poter captare la luce solare e sintetizzare sostanza organica a partire dalle sostanze inorganiche disciolte utilizzando la radiazione solare come fonte di energia.

È alla base della rete alimentare marina, fornisce ossigeno ed è responsabile di circa la metà dell'assorbimento biologico di CO 2 sulla Terra attraverso il processo di fotosintesi ed ha grandi impatti sul nostro clima attraverso il controllo sull'anidride carbonica.

Valutare la composizione della comunità di fitoplancton è quindi di cruciale interesse per una migliore caratterizzazione biogeochimica e per comprendere meglio e prevedere le risposte dell'ecosistema ai cambiamenti ambientali attuali e futuri. 

Sono habitat importanti per la biodiversità ed ospitano una grande varietà di vita animale inclusi pesci, molluschi, delfini, foche, trichechi, balene, crostacei, batteri, anemoni di mare e molti altri.

Gli scienziati stimano che il 91% delle specie oceaniche deve ancora essere classificato e che il 95% dell’oceano rimane ancora inesplorato.

Gli ecosistemi oceanici sono minacciati da molteplici stress che coinvolgono la loro integrità e connessi al cambiamento climatico, la pesca eccessiva e distruttiva, l'inquinamento e il conseguente cambiamento della chimica degli oceani, il riscaldamento, il traffico navale, la proliferazione di alghe tossiche, l'esaurimento dell'ossigeno. Secondo i dati pubblicati dalla rivista "Science", solo il 4% di tutti gli oceani del mondo è rimasto inalterato.

I galleggianti robotici GO-BGC per monitorare la salute degli oceani

Cosa sta succedendo là fuori? Non ne abbiamo davvero idea ", afferma Susan Wijffels, oceanografa fisica presso la Woods Hole Oceanographic Institution.

Sappiamo come nel corso della storia scienziati ed esploratori hanno osservato l'oceano usando navi, boe e altri strumenti tuttavia è stato difficile raccogliere dati completi sullo stato fisico dell'oceano, inclusi i modelli di temperatura e salinità.

The Global Ocean Biogeochemistry Array, in breve GO-BGC Array, è un progetto che ha l’obiettivo di costruire e distribuire 500 robot in tutto il mondo per ottenere un'istantanea completa dei cambiamenti degli oceani.

Questa nuova rete di galleggianti biogeochimici (BGC) Argo funzionerà in modo molto simile ai loro predecessori e raccoglierà dati sulla chimica e sulla biologia dell'oceano dalla superficie fino a una profondità di 2.000 metri, aumentando la già esistente matrice Argo in grado di monitorare la temperatura e la salinità dell'oceano.

Per far questo i nuovi galleggianti GO-BGC trasportano, oltre a sensori per temperatura, profondità e salinità, altri strumenti per misurare la concentrazione di ossigeno, pH (acidità oceanica), nitrato (un nutriente essenziale per le alghe microscopiche), luce solare (necessaria per la crescita delle alghe), clorofilla (un indicatore delle popolazioni di alghe) e particelle nell'acqua (comprese le alghe microscopiche).

Monitorare le proprietà dell'oceano può dirci molto sul passato, presente e futuro del nostro pianeta.

Lo streaming di dati dal float array sarà reso disponibile gratuitamente entro un giorno dalla raccolta tramite il sistema dati Argo e sarà utilizzato dai ricercatori di tutto il mondo. Dati che consentiranno agli scienziati di conoscere caratteristiche fondamentali sugli ecosistemi oceanici, osservare la salute e la produttività degli oceani, monitorare i cicli elementari di carbonio, ossigeno e azoto nell'oceano durante tutte le stagioni dell'anno. 

"Ciò che accade nell'oceano lontano, molto lontano dall'altra parte del pianeta potrebbe avere un impatto sulle temperature a Seattle - questo, per me, mostra che dobbiamo assicurarci di capire cosa sta succedendo ovunque", ha detto Alison Gray, un assistente professore di oceanografia presso UW.

Un singolo galleggiante robotico costa come due giorni in mare su una nave da ricerca e i galleggianti possono raccogliere dati in modo autonomo per oltre cinque anni, in tutte le stagioni, anche durante le tempeste invernali.

Il nome Argo è stato scelto perché la serie di galleggianti lavora in collaborazione con i satelliti di osservazione della Terra Jason che misurano la forma della superficie dell'oceano. 

Nella mitologia greca Giasone salpò sulla sua nave l'Argo alla ricerca del vello d'oro.

I robot sono essenzialmente droni galleggianti. Quelli su cui sta lavorando il team di Riser sono in teoria low-tech, ma ciò che manca nella tecnologia è di gran lunga superato dalla loro utilità.

GO-BGC Array raccoglierà istantanee di dati da ogni robot ogni 9-10 giorni per cinque anni, offrendo agli scienziati una visione dell'oceano più ampia che mai.

Ci sono misurazioni della temperatura dell'aria in tutto il mondo. È una delle poche cose su cui i paesi collaborano ", ha affermato Riser

In un certo senso, saremo in grado di fare la stessa cosa con l'oceano, tranne che invece del tempo - che abbiamo capito come fare con gli strumenti più vecchi - potremmo fare cose come la pesca prevista; possiamo prevedere l'acidificazione, i nutrienti o cose come i prossimi eventi di El Nino ".

La peculiarità di questo progetto è che tutte le informazioni diventano disponibili e frequentemente nuovi dati verranno caricati online tramite satelliti e gli scienziati potranno utilizzarli per mettere a punto opportune strategie in un momento in cui benché si sappia molto su come sta cambiando il mondo, non è sempre noto quanto velocemente stiano avvenendo i cambiamenti.

Prospettive del progetto

"GO-BGC trasformerà la nostra capacità di osservare e comprendere i cicli chimici e biologici che sono alla base delle ragnatele alimentari marine nella stragrande maggioranza delle aree oceaniche che raramente vengono campionate. Queste osservazioni stabiliranno i tassi di base della produzione fotosintetica, della respirazione e dell'approvvigionamento di nutrienti negli attuali ecosistemi oceanici e ci avviseranno di possibili cambiamenti in futuroKen Johnson, chimico marino di MBARI e ricercatore principale del progetto.

I ricercatori sperano che GO-BGC ispirerà altri Paesi a contribuire con strumenti simili per accrescere questa rete e poter raggiungere una gamma sostenuta di 1.000 galleggianti biogeochimici uniformemente distribuiti in tutti gli oceani.

Nel loro insieme le azioni di gestione degli oceani, basate su migliori conoscenze scientifiche, stanno contribuendo a garantire che i nostri ambienti oceanici rimangano risorse resilienti e fiorenti per le generazioni a venire.

Fonti: www.argo.ucsd.edu, SOCCOM (NSF Award PLR-1425989)-Immagini:Kim Fulton-Bennett © 2020 MBARI

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