L'oceano è enorme . Esso copre oltre il 70 per cento della Terra superficie. Il solo Oceano Pacifico copre 60 milioni di miglia quadrate (155 milioni di chilometri quadrati) del pianeta. Quest'acqua regola il nostro clima e le nostre condizioni meteorologiche incanalando il calore dall'equatore ai poli, produce più della metà dell'ossigeno mondiale e assorbe 50 volte più anidride carbonica della nostra atmosfera.
I segreti che l'oceano racchiude possono dirci molto sullo stato del pianeta. Ma ottenere queste informazioni può essere una sfida sia per gli esseri umani che per gli strumenti scientifici, specialmente nelle aree insidiose dove ci sono mari rocciosi, tempeste impetuose, ghiaccio spesso e acque profonde che schiacciano la pressione.
È qui che entra in gioco una flotta di galleggianti robotici autosommergibili. Fanno parte di un programma internazionale chiamato Argo e questi mini osservatori forniscono ai ricercatori dati completi e quasi in tempo reale sullo stato fisico dell'oceano. Questi dati includono modelli di temperatura e salinità che aiutano i ricercatori a misurare in modo più accurato il riscaldamento globale e l' innalzamento del livello del mare , migliorare le previsioni meteorologiche e le previsioni climatiche e misurare meglio l'intensità degli uragani.
Come funziona Argo?
Argo è una collaborazione internazionale che prevede il dispiegamento di quasi 4.000 galleggianti a forma di cilindro e alla deriva sparsi in tutto l'oceano. I galleggianti sono posizionati a circa 186 miglia (300 chilometri) di distanza l'uno dall'altro, ogni 3 gradi di latitudine per 3 gradi di longitudine. I galleggianti standard misurano la temperatura e la salinità nei 6.561 piedi (2.000 metri) superiori dell'oceano, afferma Gregory C. Johnson, Ph.D. , un oceanografo presso il Pacific Marine Environmental Laboratory della National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) a Seattle, Washington.
"La nostra copertura è in realtà rivoluzionaria", afferma Johnson. È stato coinvolto in Argo dall'inizio del programma nel 2000 e ha utilizzato i dati Argo nella sua ricerca pubblicata . "Avere quasi 4.000 core Argo galleggia là fuori ora ci dà molti più dati di quelli che abbiamo avuto nei decenni precedenti."
Argo è un componente importante del Global Ocean Observing System (GOOS) e del Global Climate Observing System (GCOS), che forniscono rispettivamente dati per i servizi oceanici e atmosferici e dati di alta qualità per la ricerca sul clima.
Ad oggi, 26 paesi hanno schierato i galleggianti Argo e continuano a elaborare i dati da essi. Diversi altri paesi contribuiscono al supporto logistico e all'accesso alle navi. Ogni paese ottiene i propri finanziamenti per acquistare galleggianti, che ammontano a circa $ 20.000 ciascuno.
Un'altra cosa notevole di Argo è che i suoi dati sono gratuiti e disponibili per chiunque nel mondo desideri utilizzarli. È memorizzato su due server di dati globali, uno in Francia e l'altro negli Stati Uniti. Per accedere alle informazioni è possibile visitare la pagina " Argo Data Sources ".
Cosa fanno i galleggianti Argo?
Esistono diversi tipi di galleggianti Argo e ognuno può essere programmato per eseguire diverse missioni. La missione standard del galleggiante Argo ha un ciclo di 10 giorni:
- Giorno 1 : un galleggiante viene dispiegato, di solito da una nave, nell'oceano in un punto predeterminato. Trascorre le prime sei ore scendendo verticalmente a circa 0,62 miglia (1.000 metri) nel mare.
- Giorni 1-9 : Una volta che il galleggiante raggiunge i 1.000 metri di profondità, va alla deriva con la corrente per nove giorni.
- Giorno 10 : L'ultimo giorno del ciclo, il galleggiante scende di altri 1.000 metri nell'oceano, a circa 1,2 miglia (2.000 metri) sotto la superficie. Quindi il galleggiante torna verso l'alto, un processo che richiede dalle sei alle 12 ore, durante le quali raccoglie un profilo di temperatura e salinità.
Una volta che il galleggiante rompe la superficie, trascorre i successivi 15 minuti a un'ora trasmettendo i dati da un'antenna situata sulla parte superiore del galleggiante a un satellite prima di ridiscendere e ripetere il ciclo di 10 giorni.
Dal 2000, Argo ha raccolto quasi 2 milioni di profili delle profondità oceaniche , fornendo un'immagine completa e quasi in tempo reale dell'oceano.
Cosa c'è dentro un Argo Float?
I galleggianti Argo standard contengono i seguenti materiali:
- sensore di conducibilità, temperatura, profondità (CTD) che determina le proprietà fisiche dell'acqua dell'oceano
- camera d'aria esterna che controlla la galleggiabilità del galleggiante
- serbatoio interno che immagazzina olio quando non sta gonfiando la camera d'aria esterna
- pompa idraulica che sposta l'olio tra il serbatoio interno e la sacca esterna
- antenna nella parte superiore che consente al galleggiante di trasmettere dati a un satellite
- batterie al litio
Esistono diversi tipi di galleggianti Argo. I galleggianti Argo standard sono progettati per raggiungere una profondità di 1,2 miglia (2.000 metri). I progressi tecnologici nei due decenni dall'inizio del programma Argo hanno portato alla creazione di galleggianti più specializzati.
- I galleggianti Deep Argo Mission sono appositamente progettati per andare sul fondo dell'oceano, fino a 3,72 miglia (6.000 metri) di profondità. Per raggiungere quelle profondità, i galleggianti devono resistere a quella che il team Argo descrive come "pressione paragonabile al peso di due minivan concentrati su un singolo francobollo". Questi galleggianti consentono ai ricercatori di comprendere meglio i cambiamenti oceanici come l'aumento del contenuto di calore nelle profondità oceaniche.
- I galleggianti pilota BioGeoChemical Argo (BGC-Argo) sono dotati di sensori biogeochimici che misurano sei parametri aggiuntivi, tra cui pH, ossigeno, nitrati, clorofilla, particelle sospese e irradiazione discendente. Ciò aiuta i ricercatori a comprendere e gestire meglio le risorse oceaniche.
L'implementazione di galleggianti nelle zone ghiacciate è stata una sfida poiché il ghiaccio marino impedisce ai galleggianti di spingere l'antenna in superficie dove possono trasmettere dati. Per affrontare questo problema, scienziati e ingegneri hanno progettato algoritmi di missione migliorati per galleggianti schierati in luoghi colpiti da ghiaccio stagionale come quelli dell'Artico e dell'Antartico. Questo nuovo algoritmo consente loro di evitare collisioni con il ghiaccio e di memorizzare i dati fino a quando i galleggianti non rilevano l'acqua aperta sulla superficie dell'oceano.
Come vengono utilizzati i dati Argo?
I dati di profilo raccolti dai galleggianti Argo hanno una varietà di applicazioni . Possono essere utilizzati per educare gli studenti dall'asilo all'università sulla temperatura dell'oceano o su come leggere i grafici e analizzare i dati sull'oceano e le questioni relative ai cambiamenti climatici.
Da un punto di vista operativo, i dati vengono utilizzati dai centri meteorologici e climatici di tutto il mondo per migliorare le previsioni degli eventi di El Niño e delle caratteristiche climatiche come uragani, tsunami e riscaldamento globale.
A livello di ricerca, Argo fornisce agli oceanografi e agli scienziati del clima i dati più completi disponibili sugli oceani del sottosuolo. Più di 200 documenti di ricerca pubblicati ogni anno utilizzano i dati Argo che coprono un'ampia gamma di dati, tra cui proprietà della massa d'acqua, interazione aria-mare, circolazione oceanica, dinamica oceanica e variabilità da stagionale a decennale.
Per Johnson, i dati Argo sono stati un "indicatore molto solido che il bilancio energetico della Terra è sbilanciato". Ha recentemente analizzato i dati raccolti dal 2014-2018 da speciali galleggianti Argo per acque profonde per studiare le acque del fondo dell'Oceano Pacifico sudoccidentale. Quell'analisi ha rivelato che non solo l'acqua negli oceani profondi si stava riscaldando, ma la velocità con cui si stava riscaldando stava accelerando.
"Quanto si sta riscaldando l'oceano è piuttosto importante per capire quanto si riscalderà il clima in futuro, per un dato cambiamento nelle concentrazioni di gas serra", dice. "Quindi, misurare il riscaldamento degli oceani è importante per convalidare i modelli climatici e valutarli. È un numero chiave, in realtà, nel sistema climatico della Terra".
Qual è l'impatto ambientale di Argo?
I galleggianti Argo sono estremamente silenziosi ed efficienti dal punto di vista energetico, spiega Johnson. "L'intera gamma di quasi 4.000 galleggianti funziona con meno di 100 watt, o circa la stessa potenza di un ventilatore da soffitto", afferma.
I carri continuano a funzionare per circa quattro o cinque anni a seconda della loro missione. I galleggianti con compiti più estenuanti tendono a morire prima mentre alcuni galleggianti standard sono durati 10 anni o più. Col tempo, di solito quando le batterie si scaricano, tutti i galleggianti muoiono. Quando lo fanno, sono progettati per avere il minor impatto possibile sull'ambiente.
Quando un galleggiante muore, si sposta nell'oceano profondo fino a quando non inizia a corrodersi, il che consente all'acqua di fuoriuscire all'interno del galleggiante facendolo cadere sul fondo del mare. Nel tempo, lo scafo in alluminio si degrada lentamente in ossidi innocui che si diffondono nelle correnti oceaniche. La plastica e il metallo rimanenti sono minimi e si decompongono lentamente nel tempo.
Ora è interessante
Il programma Argo prende il nome dalla mitologia greca. In particolare, da Argo, la nave su cui Giasone e gli Argonauti salparono da Iolco alla Colchide per recuperare il vello d'oro dell'ariete alato Crisomallo, simbolo di autorità e regalità.
