Etiqueta: Oceanografia Operacional

1. Introducció

El concepte d’oceanografia operacional engloba el conjunt d’esforços sistemàtics i continus en el temps que tenen com a objectiu proporcionar informació actualitzada sobre l’estat de la mar i la seva evolució a curt i mitjà termini. El seu principal objectiu és anticipar situacions de risc que puguin afectar les activitats marítimes, les infraestructures costaneres, la qualitat de l’aigua i la salut dels ecosistemes marins.

Els processos clau en un sistema d’oceanografia operacional inclouen: i) la recopilació, processat i interpretació de dades oceàniques i atmosfèriques; ii) l’ús de models estadístics, dinàmics o híbrids per fer prediccions de paràmetres com ara els corrents, l’onatge, el nivell del mar o la temperatura de l’aigua; i iii) la disseminació d’informació a les comunitats científica i acadèmica, les administracions, el sector marítim i la societat en general.

Pel que fa les aplicacions, l’oceanografia operacional dona suport a la millora de les prediccions meteorològiques, el seguiment de la variabilitat climàtica, la protecció dels ecosistemes marins i la seguretat en el mar. També contribueix a la gestió de riscos associats a fenòmens extrems, com tempestes, pujades del nivell del mar, o episodis de contaminació marina, facilitant l’operació segura d’infraestructures marítimes i costaneres.

2. Breu història de l’oceanografia operacional

Si entenem l’oceanografia operacional com el coneixement empíric del comportament dels mars i els oceans, podem afirmar que els orígens d’aquesta branca de coneixement es remunten a més de 50.000 anys, ja que les evidències arqueològiques i genètiques suggereixen l’existència de “rutes marítimes costaneres” utilitzades pels primers humans per expandir-se fora d’Àfrica. Aquests grups humans van aprofitar els corrents marins i els coneixements pràctics de navegació per creuar el Mar Roig i arribar al sud d’Àsia Oriental i a Austràlia. Durant l’Edat del Bronze (3300-1200 aC), el coneixement dels règims de vent, la direcció dels principals corrents marins prop de la costa i els cicles astronòmics va permetre l’establiment de rutes marítimes importants. Civilitzacions com els minoics, egipcis i fenicis van desenvolupar xarxes comercials estables que connectaven el Mediterrani oriental amb l’Àfrica Occidental, les Illes Britàniques i l’Índia.

Pel que fa a la part quantitativa, cal esperar fins al segle XVII per a trobar els primers documents sobre mesures de la profunditat dels oceans mitjançant sondatges amb corda llastrada, així com l’explicació de la causa física de les marees per part d’Isaac Newton. Al segle XVIII s’inicien les primeres mesures de la temperatura de l’aigua marina, especialment durant els viatges de James Cook, i es publica el mètode de càlcul de sèries de Taylor, essencial per als càlculs numèrics que es desenvoluparan dos cents anys més tard. A partir del segle XIX s’estableixen mesures sistemàtiques dels corrents marins mitjançant registres de navegació i experiments amb ampolles a la deriva. També en aquest segle, Navier i Stokes formulen les equacions que descriuen el moviment d’un fluid en un medi en rotació, com ara l’oceà. Ja al segle XX s’obtenen les primeres solucions analítiques i numèriques d’aquestes equacions, fet que permet representar i explicar l’existència i distribució dels principals corrents marins.

Però els avenços que han impulsat el desenvolupament de l’oceanografia operacional, tal com l’entenem avui, inclouen:

1. L’aparició de la telegrafia elèctrica que, per primera vegada, va permetre la transmissió quasi instantània d’informacions i dades entre emissor i receptor. Inicialment, això es va produir dins d’un mateix continent (dècada de 1840) i, gràcies a cables submarins, es va estendre a la comunicació entre continents (dècada de 1850).
2. El progrés en electrònica (dècada de 1950), que va millorar l’estabilitat i fiabilitat de termistors (un tipus de resistència elèctrica que varia el seu valor de resistència amb la temperatura) i conductímetres, permetent mesures més ràpides i precises de la temperatura i conductivitat de l’aigua.
3. Les millores en les bateries elèctriques (dècada de 1960), que van facilitar el fondeig prolongat d’instruments automàtics, com els correntímetres i sensors oceanogràfics.
4. L’aparició dels microordinadors (dècada de 1970), que van fer possibles simulacions numèriques cada cop més refinades, millorant la descripció de la variabilitat oceanogràfica.
5. L’era dels satèl·lits d’observació de la Terra, amb sensors de temperatura superficial (dècada de 1980) i radars altimètrics (dècada de 1990), que han transformat la capacitat de mesurar la dinàmica oceànica superficial a escala global.
6. El desplegament operatiu del radars costaners d’alta freqüència (dècada de 1990) per al seguiment en temps real dels corrents costaners.
7. El programa Argo (des del 2000), una xarxa global de flotadors autònoms, que ha revolucionat la monitorització dels oceans mitjançant mesures contínues de temperatura, salinitat a diferents profunditats.

Aquests avenços han estat fonamentals per comprendre millor els oceans i la seva variabilitat a escales globals, regionals i costaneres.

3. Components d’un servei d’oceanografia operacional

3.1 El sistema d’observació marina

Inclou la xarxa d’instruments i tecnologies utilitzades per mesurar en temps real, i de manera contínua, paràmetres com la temperatura, salinitat, corrents marins i nivell del mar. Aquests sistemes comprenen boies fondejades i a la deriva, radars costaners d’alta freqüència (HF), satèl·lits d’observació de la Terra, vaixells oceanogràfics, i plataformes subaquàtiques autònomes com els gliders i els flotadors del programa Argo.

3.2 Modelització numèrica i assimilació de dades

Els models numèrics proporcionen solucions aproximades a les equacions de Navier-Stokes tenint en compte els forçaments mecànics, tèrmics i d’aigua dolça a què estan subjectes els mars. Els mètodes d’assimilació de dades inclouen una sèrie de tècniques que combinen les observacions rebudes en temps real amb les solucions dels models numèrics, per a millorar la nostra estimació de l’estat dels oceans. Aquestes estimacions es poden fer servir per a produir prediccions de la circulació marina.

3.3 Predicció

Generació de previsions de l’evolució de l’oceà a curt i mitjà termini, incloent corrents, ones, temperatura i nivells del mar a partir de les informacions proporcionades pel sistema d’observació marina i l’assimilació de dades. Les prediccions permeten anticipar fenòmens com canvis en les condicions oceanogràfiques i són essencials per a la seguretat marítima i el seguiment del medi marí.

3.4 Disseminació de la informació

La disseminació de les dades i prediccions es fa a través de plataformes i aplicacions digitals, mapes i visors interactius, adreçats a usuaris com pescadors, navegants, científics i autoritats governamentals. L’objectiu és garantir un accés eficient i oportú a la informació oceànica, permetent que les administracions pertinents puguin emetre, si és necessari, avisos d’emergència per protegir la seguretat pública i mitigar els riscos associats a fenòmens marins adversos.

4. Consideracions finals

No ens equivocarem gaire si considerem que l’oceanografia operacional ha evolucionat des del coneixement empíric que els humans van saber utilitzar per aprofitar els corrents marins en temps antics fins a les sofisticades cadenes de processat que utilitzen superordinadors per a ingerir dades derivants, que contínuament proporcionen dades sobre l’estat dels mars.

A mesura que augmenta el percentatge de la població mundial que viu prop de les costes i la vulnerabilitat d’un entorn cada cop més antropitzat, creix la necessitat de protegir uns ecosistemes marins sotmesos a una pressió cada vegada més intensa. En aquest context, l’oceanografia operacional està esdevenint una font d’informació cada vegada més valuosa per a la gestió dels recursos marins, la seguretat marítima i la presa de decisions davant fenòmens marins adversos.

L’oceanografia operacional és una activitat en continua evolució. Els futurs desenvolupaments  inclouran millores en la integració de dades i models, utilitzant tècniques d’intel·ligència artificial per a complementar i potenciar les tradicionals tècniques d’assimilació de dades. També s’esperen simulacions amb una resolució més elevada per a representar millor la variabilitat a prop de la costa i l’extensió dels paràmetres de les prediccions a la qualitat de l’aigua i la salut dels ecosistemes marins.

Per a saber-ne més:

• IOC. The Global Ocean Observing System.: https://www.ioc.unesco.org/en/global-ocean-observing-system
• Le Traon, P.-Y. (2013). From satellite altimetry to Argo and operational oceanography: Three revolutions in oceanography. Ocean Science, https://doi.org/10.5194/os-9-901-2013  
• Stanev, E. (2023). Operational oceanography and future scientific and societal challenges. In Trajectories in Oceanography. https://doi.org/10.1007/978-3-031-33720-8_5

Autoria: Joaquim Ballabrera