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Batitermógrafo

Un batitermógrafo Un batitermógrafo , o BT , también conocido como batitermógrafo mecánico o MBT , [ 1 ] es un dispositivo que contiene un sensor de temperatura y un transductor...

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Un batitermógrafo

Un batitermógrafo , o BT , también conocido como batitermógrafo mecánico o MBT , [ 1 ] es un dispositivo que contiene un sensor de temperatura y un transductor para detectar cambios en la temperatura del agua en función de la profundidad hasta una profundidad de aproximadamente 285 metros (935 pies). Bajado al agua mediante un pequeño cabrestante en un barco, un BT registra los cambios de presión y temperatura en una lámina de vidrio recubierta mientras se deja caer casi libremente a través del agua. [ 2 ] Mientras el instrumento se deja caer, el cable se desenrolla hasta que alcanza una profundidad predeterminada, luego se aplica un freno y el BT se recoge hacia la superficie. [ 1 ] Debido a que la presión es (aproximadamente) una función de la profundidad (véase la ley de Pascal ), las mediciones de temperatura se pueden correlacionar con la profundidad a la que se registran.

Historia

Los verdaderos orígenes del BT se remontan a 1935, cuando Carl-Gustaf Rossby comenzó a experimentar. Posteriormente, cedió el desarrollo del BT a su estudiante de posgrado Athelstan Spilhaus , quien lo perfeccionó en 1938 [ 1 ] como una colaboración entre el MIT , la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI) y la Marina de los EE . UU . [ 3 ] El dispositivo fue modificado durante la Segunda Guerra Mundial para recopilar información sobre la variación de la temperatura del océano para la Marina de los EE . UU. Originalmente, las láminas se preparaban frotando un poco de aceite de mofeta con un dedo y luego limpiando con el lado suave de la mano, seguido de ahumar la lámina sobre la llama de un mechero Bunsen. [ 4 ] Más tarde, el aceite de mofeta fue reemplazado por una película metálica evaporada. [ 1 ]

Dado que la temperatura del agua puede variar según la capa y puede afectar al sonar produciendo resultados de localización inexactos, se instalaron batotermógrafos (ortografía estadounidense de la Segunda Guerra Mundial) en los cascos exteriores de los submarinos estadounidenses durante la Segunda Guerra Mundial . [ 5 ]

Al monitorear las variaciones, o la ausencia de variaciones, en las capas de temperatura o presión submarinas, mientras el submarino estaba sumergido, el comandante podía ajustar y compensar las capas de temperatura que podían afectar la precisión del sonar . Esto era especialmente importante al disparar torpedos contra un objetivo basándose estrictamente en la posición del sonar. [ 5 ]

Más importante aún, cuando el submarino era atacado por un buque de superficie que utilizaba sonar, la información del batotermógrafo permitía al comandante del submarino buscar termoclinas , que son capas de agua más frías, que distorsionarían el pulso del sonar del buque de superficie, lo que permitía al submarino atacado "disfrazar" su posición real y evitar los daños causados ​​por las cargas de profundidad y, finalmente, escapar del buque de superficie. [ 5 ]

Durante el uso del batitermógrafo, varios técnicos, operadores de guardia y oceanógrafos observaron lo peligroso que resultaba su despliegue y recuperación. Según el operador de guardia Edward S. Barr:

“… En cualquier tipo de mal tiempo, esta posición de BT estaba frecuentemente expuesta a olas que barrían la cubierta por completo. A pesar de las olas rompiendo por la borda, el operador tenía que mantener su puesto, porque el equipo ya estaba al agua. No se podía correr a refugiarse, ya que el freno y la fuerza de elevación estaban combinados en una sola palanca. Soltar esta palanca provocaba que todo el cable del cabrestante se desenrollara, enviando el dispositivo de registro y todo su cable al fondo del océano para siempre. No era nada raro, desde la posición protectora de la puerta del laboratorio, mirar hacia atrás y ver cómo el compañero de guardia en el cabrestante de BT desaparecía por completo de la vista cuando una ola rompía por la borda. … También nos turnábamos para tomar las lecturas de BT. No era justo que solo una persona se mojara constantemente.” [ 6 ]

Batitermógrafo desechable

Tras presenciar de primera mano los peligros de desplegar y recuperar los batitermógrafos, James M. Snodgrass comenzó a desarrollar el batitermógrafo desechable (XBT). Descripción del XBT por Snodgrass:

En resumen, la unidad se dividiría en dos componentes: la unidad de superficie a buque y la unidad desechable de superficie. Tengo en mente un paquete que podría ser desechado, ya sea mediante el método "Armstrong" o algún dispositivo mecánico simple, que estaría conectado en todo momento al buque de superficie. El cable se desenrollaría desde el buque de superficie y no desde la unidad flotante de superficie. La unidad flotante de superficie requeriría una flotación mínima y un ancla marina pequeña y muy simple. Desde esta plataforma simple, la unidad BT desechable se hundiría como se describió para la unidad acústica. Sin embargo, a medida que desciende, desenrollaría un hilo muy fino de conductor probablemente de flotabilidad neutra que termina en la unidad flotante, y desde allí se conecta al cable que va al buque. [ 7 ]

A principios de la década de 1960, la Armada de los Estados Unidos contrató a Sippican Corporation de Marion, Massachusetts, para desarrollar el XBT, que se convirtió en el único proveedor. [ 1 ]

Un XBT siendo lanzado a través de un lanzador portátil
Representación gráfica de una sonda XBT

La unidad se compone de una sonda, un cable y un contenedor a bordo. Dentro de la sonda hay un termistor conectado electrónicamente a un registrador gráfico . La sonda cae libremente a 20 pies por segundo, lo que determina su profundidad y proporciona un registro de temperatura y profundidad en el registrador. Un par de finos cables de cobre , que se desenrollan desde una bobina a bordo y otra que se lanza con el instrumento, proporcionan una línea de transferencia de datos para el registro a bordo. Finalmente, el cable se agota y se rompe, y el XBT se hunde hasta el fondo del océano. Dado que el despliegue de un XBT no requiere que el barco reduzca la velocidad ni interfiera con las operaciones normales, los XBT se suelen desplegar desde embarcaciones de oportunidad , como buques de carga o transbordadores, y también por buques de investigación especializados que realizan operaciones en navegación, cuando el lanzamiento de un instrumento de conductividad-temperatura-profundidad (instrumento CTD) requeriría detener el barco durante varias horas. También se utilizan versiones aéreas (AXBT); estas utilizan radiofrecuencias para transmitir los datos a la aeronave durante el despliegue. En la actualidad, Lockheed Martin Sippican ha fabricado más de cinco millones de XBT.

Tipos de XBT

Fuente: [ 8 ]

Participación por mes de país e instituciones que implementan XBT

A continuación se muestra la lista de implementaciones de XBT para 2013: [ 9 ]

Sesgo de tasa de caída de XBT

Dado que los XBT no miden la profundidad (por ejemplo, mediante la presión), se utilizan ecuaciones de velocidad de caída para derivar perfiles de profundidad a partir de lo que es esencialmente una serie temporal. La ecuación de velocidad de caída tiene la siguiente forma:

z(t)=at2+bt{\displaystyle z(t)=en^{2}+bt}

donde z(t) representa la profundidad del XBT en metros; t es el tiempo; y a y b son coeficientes determinados mediante métodos teóricos y empíricos. El coeficiente b puede interpretarse como la velocidad inicial de la sonda al entrar en contacto con el agua. El coeficiente a puede interpretarse como la reducción de masa con el tiempo a medida que el cable se desenrolla.

Durante un tiempo considerable, estas ecuaciones estuvieron relativamente bien establecidas; sin embargo, en 2007, Gouretski y Koltermann demostraron un sesgo entre las mediciones de temperatura del XBT y las mediciones de temperatura del instrumento de conductividad-temperatura-profundidad (sonda CTD). [ 10 ] También demostraron que esto varía con el tiempo y podría deberse tanto a errores en el cálculo de la profundidad como en la medición de la temperatura. A partir de ahí, el Taller de la NOAA de 2008 sobre la tasa de caída del XBT [ 11 ] comenzó a abordar el problema, sin llegar a una conclusión viable sobre cómo proceder con el ajuste de las mediciones. En 2010, se celebró el segundo Taller de la NOAA sobre la tasa de caída del XBT en Hamburgo, Alemania, para continuar debatiendo el problema y encontrar una solución. [ 12 ]

Una implicación importante de esto es que un perfil de temperatura en función de la profundidad puede integrarse para estimar el contenido de calor de la capa superior del océano ; el sesgo en estas ecuaciones genera un sesgo de calentamiento en las estimaciones del contenido de calor. La introducción de las boyas Argo ha proporcionado una fuente mucho más fiable de perfiles de temperatura que los XBT; sin embargo, el registro de XBT sigue siendo importante para estimar las tendencias y la variabilidad decenales, por lo que se ha dedicado mucho esfuerzo a resolver estos sesgos sistemáticos. La corrección de XBT debe incluir tanto una corrección de la tasa de caída como una corrección de la temperatura.

Usos

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 4 5 Scripps Institution of Oceanography: Probing the Oceans 1936 to 1976. San Diego, California: Tofua Press, 1978. http://ark.cdlib.org/ark:/13030/kt109nc2cj/
  2. ↑ Stewart, Robert H. (2007). Introducción a la oceanografía física (PDF) . College Station: Universidad de Texas A&M. OCLC 169907785 . 
  3. ↑ "Batitermógrafo, Athelstan Spilhaus, 1936 | Exposición MIT 150" . Archivado del original el 2 de junio de 2012.
  4. ↑ Carta de Allyn Vine a Richard H. Fleming, 20 de agosto de 1941.
  5. 1 2 3 Blair, Jr., Clay (2001). Silent Victory, the US Submarine war against Japan . Annapolis, Maryland: Naval Institute Press. pág. 458. ISBN  1-55750-217-X.
  6. ↑ "MIDPAC — El primer gran paso", manuscrito, 17 de agosto de 1975.
  7. ↑ "Nuevas técnicas en tecnología submarina", IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. AES-2, n.º 6 (noviembre de 1966), 626.
  8. ↑ Lockheed Martin Sippican (septiembre de 2005). "Batitrmógrafo desechable Velocímetro de sonido desechable (XBT/XSV) Sistemas de perfilado desechables" (PDF) . pág. 3. Archivado del original (PDF) el 3 de febrero de 2013. Recuperado el 20 de julio de 2015 . 
  9. ↑ "Informe de operaciones de SOOP: Programa XBT" (PDF) . Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico del Atlántico de la NOAA . 31 de octubre de 2014. pág. 2. Consultado el 20 de julio de 2015 . 
  10. ↑ Gouretski, Viktor; Koltermann, Klaus Peter (2007). "¿Cuánto se está calentando realmente el océano?". Geophysical Research Letters . 34 (1). Bibcode : 2007GeoRL..34.1610G . doi : 10.1029/2006GL027834 .
  11. ↑ "Taller sobre la tasa de caída del NOAA XBT" . Consultado el 3 de diciembre de 2013 .
  12. ↑ Viktor Gouretsk (25–27 de agosto de 2010). Informe resumido del taller sobre sesgo y tasa de caída de XBT (PDF) . Taller sobre sesgo y tasa de caída de XBT. Hamburgo, Alemania. pág. 14. Archivado del original (PDF) el 3 de julio de 2013. Recuperado el 8 de mayo de 2014 . 
  13. ↑ Observaciones oceánicas realizadas desde helicópteros capturan amplias intrusiones de calor oceánico hacia la plataforma de hielo Totten , Yoshihiro Nakayama et al, AGU, 11 de septiembre de 2023
  14. ↑ Misión en helicóptero en la Antártida ayuda a confirmar que el glaciar Totten se está derritiendo desde abajo debido a las aguas cálidas , Clancy Balen, ABC News Online , 13 de septiembre de 2023
  • Blair, Clay Jr. (2001). Victoria silenciosa: la guerra submarina estadounidense contra Japón . Annapolis, Maryland: Naval Institute Press. pág.  458. ISBN 1-55750-217-X.
  • Batitermógrafo desechable Velocímetro de sonido desechable (XBT/XSV) Sistemas de perfilado desechables de Lockheed Martin Sippican
  • Richard CJ Somerville (2003). "Ciencia climática y atmosférica en Scripps: El legado de Jerome Namias" (PDF) . Oceanografía . 16 (3). Archivado del original (PDF) el 24 de febrero de 2019.(La página 2 muestra a Jerome Namias con un batitermógrafo)
  • Instituto Scripps de Oceanografía: Explorando los océanos de 1936 a 1976