Categoría: Artículos científicos (Resumen y PDF)

Autonomía, inteligencia artificial y telepresencia: El avance de la ciencia oceánica en el mar en la era de COVID-19

Tim Gallaudet, Jamese Sims, Elizabeth Lobecker, Amanda Netburn, Charles Alexander,Kelly Goodwin y Alexandra Skrivanek. Autonomía, inteligencia artificial y telepresencia: Advancing Ocean Science at Sea in the COVID-19 Era. Journal of Ocean Technology, 15(4) 2020

La pandemia de COVID-19 ha afectado a todos los aspectos de la sociedad, incluida la ciencia marina. Las medidas de distanciamiento social y las restricciones de cuarentena han obligado a reducir los equipos científicos y las tripulaciones de los buques oceanográficos. Los avances tecnológicos ofrecen la posibilidad de continuar con los descubrimientos de la ciencia marina mientras persisten los impactos de la pandemia. La robótica y los sistemas sin tripulación ya se utilizan ampliamente en lugar de los sistemas in situ operados por humanos, mientras que la autonomía y la inteligencia artificial están aumentando drásticamente la eficiencia y la eficacia de casi todas las disciplinas de las ciencias oceánicas, incluidas las observaciones biológicas. La telepresencia es una capacidad probada que puede transformar cualquier buque en un laboratorio virtual internacional. Describiremos cómo se aplican estas herramientas en la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), y cómo proporcionan capacidades para hacer avanzar la ciencia oceánica en el curso de la pandemia COVID-19 y más allá.

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El ojo de la tormenta: Observación de huracanes con un pequeño sistema de aviones no tripulados

Cione, J. J., Bryan, G. H., Dobosy, R., Zhang, J. A., de Boer, G., Aksoy, A., ... & Chen, X. (2020). Eye of the storm: observando huracanes con un pequeño sistema de avión no tripulado. Bulletin of the American Meteorological Society, 101(2), E186-E205.

Abstract: Unique data from seven flights of the Coyote small unmanned aircraft system (sUAS) were collected in Hurricanes Maria (2017) and Michael (2018). Using NOAA’s P-3 reconnaissance aircraft as a deployment vehicle, the sUAS collected high-frequency (>1 Hz) measurements in the turbulent boundary layer of hurricane eyewalls, including measurements of wind speed, wind direction, pressure, temperature, moisture, and sea surface temperature, which are valuable for advancing knowledge of hurricane structure and the process of hurricane intensification. This study presents an overview of the sUAS system and preliminary analyses that were enabled by these unique data. Among the most notable results are measurements of turbulence kinetic energy and momentum flux for the first time at low levels (

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Infiriendo el volumen actual de transporte de Florida desde la altimetría satelital

Volkov, D. L., Domingues, R., Meinen, C. S., García, R., Baringer, M., Goni, G., & Smith, R. H. (2020). Infiriendo el transporte de volumen de la corriente de Florida a partir de la altimetría de los satélites. Journal of Geophysical Research: Oceans, e2020JC016763.

Resumen en lenguaje claro: La Corriente de Florida (FC) es uno de los principales conductos de calor, sal, carbono, nutrientes y otras propiedades en el Atlántico Norte subtropical, con profundas influencias en el tiempo, el clima, el nivel del mar y los ecosistemas regionales. La vigilancia diaria del transporte de volumen de la FC con un cable submarino se ha mantenido casi ininterrumpidamente desde 1982. Debido al valor extremadamente alto de estas mediciones para los estudios del sistema terrestre, se están realizando esfuerzos para encontrar un sistema de observación de reserva adecuado para el futuro inevitable cuando el cable falle. Los satélites han estado proporcionando mediciones precisas del nivel del mar durante casi 3 décadas. Debido a la rotación de la Tierra, la dirección de las principales corrientes oceánicas es paralela a las líneas de nivel de mar constante, lo que para el FC se traduce en que el nivel del mar cerca de las Bahamas es aproximadamente 1 m más alto que el nivel del mar a lo largo de la costa este de Florida. Las variaciones en la FC...

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Variabilidad interanual del contenido de calor del Océano Atlántico Sur en un modelo de circulación general de alta resolución frente a uno de baja resolución

Gronholz, A., Dong, S., Lopez, H., Lee, S. K., Goni, G., & Baringer, M. (2020). Variabilidad interanual del contenido de calor del Océano Atlántico Sur en un Modelo de Circulación General de alta resolución frente a uno de baja resolución. Geophysical Research Letters, e2020GL089908.

Resumen en lenguaje claro: En este estudio analizamos los cambios en el contenido de calor de la parte superior del Océano Atlántico Sur y el impacto de la resolución del modelo en estos cambios. Se comparan los resultados de dos simulaciones numéricas. Una simulación con alta resolución permite procesos de menor escala directamente, mientras que la otra simulación con baja resolución no lo permite. En ambas simulaciones, el transporte de calor oceánico domina los cambios del contenido de calor del océano en una escala temporal interanual, mientras que los flujos atmosféricos desempeñan un papel secundario. Sin embargo, las anomalías del calor se originan en regiones diferentes en las dos simulaciones. Mientras que el transporte de calor oceánico del sur domina en la simulación de alta resolución, el transporte de calor oceánico del norte domina en la simulación de baja resolución. Además, el transporte de calor superficial inducido por el viento desempeña un papel importante en la baja resolución, mientras que el transporte de calor en la simulación de alta resolución domina...

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Muestreadores automatizados del subsuelo (SAS) para la investigación de la acidificación del océano

ENOCHS, I.C., N. FORMEL, L. SHEA, L. CHOMIAK, A. Piggot, A. KIRKLAND, y D. MANZELLO. Muestreadores automatizados de subsuelo (SAS) para la investigación de la acidificación del océano. Boletín de Ciencias Marinas, 96(4):735-752(https://doi.org/10.5343/bms.2020.0018) (2020).

Resumen: La acidificación oceánica (OA) es el proceso por el cual el dióxido de carbono antropogénico es absorbido por el agua de mar, lo que da lugar a una alteración de la química de los carbonatos y a una disminución del pH. La OA afectará negativamente a numerosos organismos marinos, alterando la estructura y la función de ecosistemas enteros. La progresión de la OA, aunque más rápida que la ocurrida en la historia geológica reciente, ha sido sutil y su detección puede complicarse por la gran variabilidad de los entornos de aguas poco profundas. No obstante, la vigilancia y la caracterización exhaustivas son importantes dada la escala y la gravedad del problema. En la actualidad, las tecnologías utilizadas para medir la OA sobre el terreno son costosas y limitadas por su detección de un solo parámetro químico del carbonato, como el pH. En cambio, las muestras de agua discretas ofrecen un medio de medir múltiples componentes del sistema de carbonatos, incluidos parámetros de particular valor explicativo (por ejemplo, la alcalinidad total, el carbono inorgánico disuelto), para los que no existen actualmente sensores sobre el terreno...

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La supresión inducida por la oscilación de Madden-Julian de la convección del Pacífico Noreste aumenta la tornadogénesis de EE.UU.

Kim, D., Lee, S. K., & Lopez, H. (2020). La supresión inducida por la oscilación de Madden-Julian de la convección del Pacífico Noreste aumenta la tornadogénesis de los Estados Unidos. Journal of Climate, 33(11), 4927-4939.

Este estudio investiga el impacto de la oscilación Madden-Julian (MJO) en la tornadogénesis de EE.UU. utilizando el reanálisis atmosférico y experimentos modelo. Nuestro análisis muestra que el impacto de MJO en la tornadogénesis de EE.UU. es más significativo en mayo-julio y durante las fases 3-4 y 5-6 de MJO (P3456). Estas fases de MJO se caracterizan por un movimiento ascendente anómalo sobre el Continente Marítimo (MC) y un hundimiento anómalo sobre el Pacífico nororiental (EP), generando un calentamiento y enfriamiento diabático anómalos, respectivamente. Éstas a su vez generan condiciones atmosféricas en gran escala que favorecen la tornadogénesis en los Estados Unidos, potenciando el chorro de bajo nivel norteamericano (NALLJ) y aumentando así la afluencia de aire caliente y húmedo del Golfo de México a los Estados Unidos y aumentando la cizalla del viento de bajo nivel y la energía convectiva potencial disponible a lo largo de su trayectoria...

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Variabilidad de la temperatura del fondo del océano observada en cuatro sitios de la cuenca noroccidental de Argentina: Evidencia del calentamiento decenal de las profundidades y del abismo en medio de una variabilidad horaria a interanual durante 2009-2019

Meinen, C. S., Perez, R. C., Dong, S., Piola, A. R., & Campos, E. (2020). Observación de la variabilidad de la temperatura del fondo del océano en cuatro sitios de la cuenca noroccidental de Argentina: Evidencia de calentamiento profundo/abisal decenal en medio de una variabilidad horaria a interanual durante 2009-2019. Cartas de Investigación Geofísica, e2020GL089093.

Los registros multianuales consecutivos de mediciones horarias de la temperatura del fondo del océano se fusionan para producir nuevas series temporales de una década de duración a cuatro profundidades que van desde 1.360 a 4.757 m dentro de la cuenca noroeste de Argentina a 34,5°S. Las variaciones de temperatura energética se encuentran en un amplio rango de escalas de tiempo. Todos los sitios exhiben tendencias de calentamiento bastante lineales de aproximadamente 0,02-0,04°C por década durante el período 2009-2019, aunque las tendencias son sólo estadísticamente diferentes de cero en los dos sitios más profundos a profundidades de ~4.500-4.800 m. Las temperaturas cercanas al fondo de los perfiles independientes de conductividad-temperatura-profundidad recogidos en estos mismos lugares cada 6-24 meses durante la misma década...

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Factores naturales y antropogénicos de la acidificación en los grandes estuarios

Conductores naturales y antropogénicos de la acidificación en los grandes estuarios Wei-Jun Cai, Richard A. Feely, Jeremy M. Testa, Ming Li, Wiley Evans, Simone R. Alin, Yuan-Yuan Xu, Greg Pelletier, Anise Ahmed, Dana J. Greeley, Jan A. Newton, Nina Bednaršek Annual Review of Marine Science 2021 13:1

La captación oceánica de dióxido de carbono (CO2) antropogénico de la atmósfera ha cambiado la biogeoquímica de los océanos y ha amenazado la salud de los organismos a través de un proceso conocido como acidificación oceánica (OA). Esos cambios en gran escala afectan a las funciones de los ecosistemas y pueden tener efectos en los usos sociales, los recursos pesqueros y las economías. En muchos grandes estuarios, la acidificación antropogénica inducida por el CO2 se ve potenciada por una fuerte estratificación, largos tiempos de residencia en el agua, eutrofización y una débil capacidad de amortiguación ácido-base. En este artículo, revisamos cómo una variedad de procesos influyen en las propiedades ácido-base acuáticas en las aguas de los estuarios, incluyendo la mezcla río-océano, el afloramiento, el intercambio de gases aire-agua, la producción biológica y la subsiguiente respiración, la respiración anaeróbica, la disolución del carbonato de calcio (CaCO3), y los aportes bentónicos...

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Enfriamiento turbulento vertical de la capa mixta en las regiones atlánticas ITCZ y Trade Wind

Foltz, G. R., Hummels, R., Dengler, M., Perez, R. C., & de Araujo, M. (2020). Enfriamiento turbulento vertical de la capa mixta en las regiones atlánticas ITCZ y de vientos alisios. Journal of Geophysical Research: Oceans, 125, e2019JC015529. https://doi.org/10.1029/2019JC015529

Resumen:
Se evalúan las causas del ciclo estacional del enfriamiento turbulento vertical en la base de la capa mixta utilizando observaciones de boyas amarradas en las regiones de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT) del Atlántico tropical (4N, 23W) y de los vientos alisios (15N, 38W) junto con parametrizaciones de mezcla y un modelo unidimensional. En 4N, las tasas de enfriamiento turbulento parametrizadas durante 2017-2018 y 2019 coinciden con las estimaciones indirectas del presupuesto de calor residual de los fondeos climatológicos: ambos muestran un enfriamiento medio de 25-30W/m^2 durante noviembre-julio, cuando los vientos son más débiles y la capa mixta es más fina, y de 0-10W/m^2 durante agosto-octubre. La mezcla durante noviembre-julio está impulsada por la variabilidad en múltiples escalas de tiempo, incluyendo la subdiurna, la casi inercial y la intraestacional...

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Avances en la aplicación de los vagones de superficie

Lumpkin, R., Özgökmen, T., & Centurioni, L. (2017). Avances en la aplicación de los vagones de superficie. Annual Review of Marine Science, 9, 59-81.

Resumen:

Las boyas de superficie a la deriva, o derivadoras, se utilizan en la investigación oceanográfica y climática, el rastreo de derrames de petróleo, el pronóstico del tiempo, las operaciones de búsqueda y rescate, la calibración y validación de las velocidades de los radares de alta frecuencia y de los altímetros, el rastreo de icebergs y el apoyo a las operaciones de perforación en alta mar. En esta reseña, presentamos una breve historia de los vagabundos, desde el mensaje en una botella hasta los últimos vagabundos multisensoriales rastreados por satélite. Discutimos los diferentes tipos de vagabundos que se utilizan actualmente para la investigación y las operaciones, así como los diseños de vagabundos en desarrollo. Concluimos con una discusión de las diversas propiedades que pueden observarse con los vagabundos, con gran énfasis en un proceso crítico que no puede ser observado adecuadamente por ningún otro instrumento: la dispersión en la parte superior del océano, impulsada por la turbulencia a escalas que van desde las olas a través de la submesa hasta los remolinos geotróficos a gran escala.

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