Con 53 milioni di dollari creata una rete di robot galleggianti sugli oceani

Il 29 ottobre 2020, la National Science Foundation ha approvato una sovvenzione di 53 milioni di dollari a un consorzio delle principali istituzioni di ricerca oceanica del paese per costruire una rete globale di sensori chimici e biologici che monitoreranno la salute degli oceani. Gli scienziati del Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI), della Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), dell'Università di Washington, della Scripps Institution of Oceanography e della Princeton University utilizzeranno questa sovvenzione per costruire e distribuire 500 galleggianti robotici

Un galleggiante robotico ,tipo SOCCOM

per il monitoraggio degli oceani in tutto il mondo. Questa nuova rete di galleggianti, chiamata Global Ocean Biogeochemistry Array (GO-BGC Array), raccoglierà osservazioni di chimica e biologia oceaniche tra la superficie e una profondità di 2.000 metri. Lo streaming di dati dall'array float sarà reso disponibile gratuitamente entro un giorno dalla raccolta e sarà utilizzato da decine di ricercatori, educatori e responsabili politici in tutto il mondo. Questi dati consentiranno agli scienziati di porre domande fondamentali sugli ecosistemi oceanici, osservare la salute e la produttività degli ecosistemi e monitorare i cicli elementari di carbonio, ossigeno e azoto nell'oceano in tutte le stagioni dell'anno. Tali dati essenziali sono necessari per migliorare i modelli informatici della pesca oceanica e del clima e per monitorare e prevedere gli effetti del riscaldamento e dell'acidificazione degli oceani sulla vita marina. Sebbene gli scienziati possano utilizzare piattaforme e navi di ricerca in orbita attorno alla Terra per monitorare l'oceano, i satelliti possono monitorare solo le acque vicino alla superficie e la piccola flotta globale di navi di ricerca in oceano aperto può rimanere in mare solo per periodi di tempo relativamente brevi. Di conseguenza, le osservazioni sulla salute degli oceani coprono solo una piccola frazione dell'oceano in un dato momento, lasciando enormi regioni oceaniche non visitate per decenni o più. Un singolo galleggiante robotico costa come due giorni in mare su una nave da ricerca. Ma i galleggianti possono raccogliere dati autonomamente per oltre cinque anni, in tutte le stagioni, anche durante le tempeste invernali, quando il lavoro a bordo è limitato. Il finanziamento per l'array GO-BGC viene fornito attraverso il programma di infrastruttura di ricerca di media scala 2 della NSF (MSRI-2). Il GO-BGC Array è il contributo della National Science Foundation al progetto Biogeochemical-Argo (BGC-Argo). Estende l'osservazione biologica e chimica a livello globale e si basa su due programmi  in corso per monitorare l'oceano utilizzando galleggianti robotici, entrambi i quali hanno avuto molto successo. Il primo di questi programmi, l' array Argo , è costituito da 3.900 galleggianti robotici che vanno alla deriva attraverso i bacini oceanici profondi, fornendo informazioni sulla temperatura e sulla salinità nella colonna d'acqua. Dalla sua istituzione nel 1999, i dati Argo sono stati utilizzati in 4.100 articoli scientifici. Essendo il primo sistema globale di osservazione dell'oceano sotto la superficie, l'array Argo ha svolto un lavoro incredibile nel misurare le proprietà fisiche del nostro oceano, ma i galleggianti Argo non forniscono informazioni sull'attività chimica e biologica vitale dell'oceano. A partire dal 2014, il programma Southern Ocean Carbon and Climate Observations and Modeling ( SOCCOM ) ha implementato una vasta gamma di galleggianti robotici "biogeochimici", basati sul design Argo, ma dotati di sensori per monitorare le proprietà chimiche e biologiche dell'oceano. I galleggianti SOCCOM hanno operato per quasi sei anni nell'Oceano Meridionale remoto, tempestoso e spesso coperto di ghiaccio, probabilmente uno degli ambienti marini più difficili della Terra. Questi galleggianti hanno già fornito nuove informazioni fondamentali su come l'Oceano Antartico interagisce con l'atmosfera terrestre e il ghiaccio marino invernale. Simili ai galleggianti SOCCOM, i nuovi galleggianti GO-BGC

Galleggiante di profilatura Go-Bgc

trasporteranno una serie di sensori oltre ai sensori Argo principali per temperatura, profondità e salinità. Questi includono strumenti per misurare la concentrazione di ossigeno, il pH (acidità dell'oceano), i nitrati (un nutriente essenziale per le alghe microscopiche), la luce solare (necessaria per la crescita delle alghe), la clorofilla (un indicatore delle popolazioni di alghe) e le particelle nell'acqua (comprese le alghe microscopiche). ). Negli ultimi anni, i ricercatori hanno testato, perfezionato e calibrato questi strumenti sensibili come parte del programma SOCCOM e di altri sforzi internazionali.

Gli strumenti su questi galleggianti

I meccanismi di misurazione e di interconnessione dei galleggianti Go-Bgc

consentiranno ai ricercatori di monitorare la salute dell'oceano, compresa la crescita e la respirazione del fitoplancton (alghe e microbi alla deriva che utilizzano la luce solare come fonte di energia) e le sostanze nutritive e la luce che controllano questi processi. Oltre a sostenere la maggior parte della vita nell'oceano, compresa la pesca commerciale, il fitoplancton fornisce ossigeno e rimuove l'anidride carbonica dall'oceano e dall'atmosfera. Questi microscopici organismi planctonici hanno enormi impatti sul nostro clima attraverso il loro controllo sull'anidride carbonica. I nuovi galleggianti forniranno anche dati di prima mano sui cambiamenti a lungo termine nell'oceano, compresa l'acidificazione degli oceani e l'espansione delle zone a basso contenuto di ossigeno. Questo sforzo quinquennale coinvolge cinque istituti di ricerca. MBARI coordinerà il progetto, perfezionerà i sensori, assumerà la guida nell'elaborazione dei dati dai galleggianti e svolgerà attività di sensibilizzazione per il programma. WHOI, l'Università di Washington e la Scripps Institution of Oceanography, costruiranno e distribuiranno galleggianti in collaborazione con partner commerciali. I ricercatori della Princeton University contribuiranno alla progettazione dell'array e alla gestione del progetto e garantiranno che i dati siano collegati ai modelli informatici globali dell'oceano e del clima della Terra. Questo programma avrà anche un impatto significativo sull'industria della tecnologia oceanica, compresi numerosi fornitori commerciali di sensori oceanici e galleggianti di profilazione. Un ampio programma di sensibilizzazione del pubblico, che comprende workshop, curricula basati sul web e attività pratiche, aiuterà scienziati, insegnanti, studenti e altri a utilizzare questi dati. In un'espansione dell'attuale programma SOCCOM Adopt-A-Float , i carri saranno adottati dalle classi di livello elementare e universitario. Le attività degli studenti saranno sviluppate attraverso una partnership con il programma nazionale Marine Advanced Technology Education . Inoltre, i corsi basati sulla tecnologia GO-BGC saranno offerti attraverso The Sandbox , un makerspace presso lo Scripps Institution of Oceanography.I ricercatori sperano che GO-BGC ispiri altri paesi a contribuire con galleggianti strumentati in modo simile, come parte del nuovo sforzo ARGO biogeochimico globale. Idealmente, questa rete ampliata dovrebbe crescere fino a raggiungere una serie prolungata di 1.000 galleggianti biogeochimici distribuiti uniformemente in tutto l'oceano mondiale e distanziati di circa 1.000 chilometri,  l'uno dall'altro. "Ampie aree dell'Atlantico, -ha aggiunto Susan Wijffels, scienziata senior WHOI e investigatore principale di GO-BCG-,  rimangono non monitorate per quanto riguarda la salute degli oceani, ad eccezione di sporadiche e poco frequenti visite alle navi di ricerca e di strumenti ormeggiati molto distanziati. Sulla base di ciò che sappiamo sul ruolo fondamentale dell'Atlantico nel clima della Terra e in altri sistemi planetari chiave, dobbiamo colmare queste lacune. "Il GO-BGC Array fornirà alla comunità scientifica , -ha affermato David "Roo" Nicholson, scienziato associato e co-responsabile dell'OMS. di GO-BCG presso WHOI-, la capacità senza precedenti di prendere il polso degli ecosistemi oceanici e monitorare la salute dei cicli chimici sottostanti su scala globale. Tali osservazioni sono fondamentali per comprendere come l'oceano risponderà a molteplici fattori di stress su larga scala come il riscaldamento, per esempio."