Sensores-y-Muestreadores.pptx

Sensores y Muestreadores
Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP)
Acoustic Recording Package
Air-Sea Interaction Meteorology: The ASIMET System
BIOMAPER-II
Bongo Paired Zooplankton Net
Box Corer
Grab Sampler
Conductivity, Temperatures, Depth (CTD) Sensors
Gravity Corer
Hydraulically Damped Gravity Corer
Improved Meteorological Packages (IMET)
MOCNESS
Large Volume Water Transfer System (LVP)
Marine Magnetometer
Moored Profiler
Nets and Water Bottles
Piston Corer
Potential Fields Pool Equipment (PFPE)
Rosette Sampler
ROV Rock Drill System
Sediment Trap
Submersible Incubation Device (SID)
Zooplankton Sampler (ZPS)
Transmissometer
Video Plankton Recorder (VPR)
Water Transfer System (WTS)

¿Qué es y por qué lo usamos?
Un Perfilador de Corriente Doppler Acústico, o Perfilador
Doppler Acústico, a menudo se conoce con el acrónimo ADCP.
Los científicos usan el instrumento para medir qué tan rápido
se mueve el agua a través de una columna de agua completa.
Un ADCP anclado al lecho marino puede medir la velocidad de
la corriente no solo en el fondo, sino también a intervalos
iguales hasta la superficie. El instrumento también se puede
montar horizontalmente en diques o pilotes de puentes en ríos
y canales para medir el perfil de corriente de costa a costa, y en
el fondo de los barcos para tomar medidas de corriente
constante a medida que se mueven los barcos. En zonas muy
profundas, se pueden bajar con un cable desde la superficie. Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP)

¿Como funciona?
El ADCP mide las corrientes de agua con sonido, usando un principio de ondas
de sonido llamado efecto Doppler. Una onda de sonido tiene una frecuencia o
tono más alto cuando se mueve hacia ti que cuando se aleja. Usted escucha el
efecto Doppler en acción cuando un automóvil pasa a toda velocidad con una
construcción característica de sonido que se desvanece cuando el automóvil
pasa.El ADCP funciona transmitiendo "pings" de sonido a una frecuencia
constante en el agua. (Los pitidos son tan agudos que los humanos e incluso los
delfines no pueden oírlos). A medida que las ondas de sonido viajan, rebotan en
partículas suspendidas en el agua en movimiento y se reflejan de regreso al
instrumento. Debido al efecto Doppler, las ondas de sonido rebotadas de una
partícula que se aleja del perfilador tienen una frecuencia ligeramente más baja
cuando regresan. Las partículas que se mueven hacia el instrumento envían
ondas de mayor frecuencia. La diferencia de frecuencia entre las ondas que
envía el perfilador y las ondas que recibe se denomina desplazamiento Doppler.
El instrumento usa este cambio para calcular qué tan rápido se mueven la
partícula y el agua a su alrededor.Las ondas de sonido que golpean partículas
lejos del perfilador tardan más en regresar que las ondas que golpean cerca. Al
medir el tiempo que tardan las ondas en recuperarse y el cambio Doppler, el
generador de perfiles puede medir la velocidad actual a muchas profundidades
diferentes con cada serie de pulsos.
HOW THE ADCP WORKS: A Sontek figure showing
what happens to the frequency of sound waves when
they reflect off of moving objects. (Courtesy of Sontek)
HOW THE
ADCP
WORKS: A
Sontek cartoon
of an ADCP
being used to
measure a
horizontal
current profile.
(Courtesy of
Sontek)

¿Qué plataformas se necesitan?
Los ADCP que están montados en la parte inferior necesitan un ancla para mantenerlos en la parte
inferior, baterías y un registrador de datos interno. Los instrumentos montados en embarcaciones
necesitan una embarcación con energía, una computadora a bordo para recibir los datos y un sistema
de navegación GPS (para que los movimientos propios de la embarcación puedan restarse de los datos
actuales). Los ADCP no tienen lectura externa, por lo que los datos deben almacenarse y manipularse
en una computadora. Los programas de software diseñados para trabajar con datos ADCP están
disponibles.
Two ADCPs are often lowered together,
one facing the surface and the other
facing the bottom, to double the length of
the current profile. The metal cage around
the ADCPs that Senior Engineering
Assistant Scott Worrilow of the Woods
Hole Oceanographic Institution is helping
overboard holds the instruments in place
and protects them from accidental bangs
against the ship's hull. (Claudia
Cenedese)

A mixture of petroleum jelly and chili powder repels barnacles in a Florida bay without
interupting sound waves, while the garbage bags and electrical tape keep the rest of the
instrument clean. (Jim Culter, Mote Marine Laboratory)
The open ocean is often so deep that the pings from a vessel
mounted ADCP won't reach the seafloor. Scott Worrilow (left)
and Jimmy Ryder, both of the Woods Hole Oceanographic
Institution, lowered this ADCP from the ship on a cable.
(Claudia Cenedese

This ADCP and the instrument platform it is mounted on are anchored to the seafloor at a
coastal observatory off of the southern shore of Martha's Vineyard. The ADCP measures water
movements in the 40 feet of water above it and sends continuous data to the observatory's
shore lab. (Jayne Doucette)

¿Ventajas y limitaciones?
ventajas:
En el pasado, medir el perfil de profundidad actual requería el uso de largas cadenas de medidores de corriente. Esto ya
no es necesario.
Mide corrientes de pequeña escalaA diferencia de la tecnología anterior, los ADCP miden la velocidad absoluta del agua,
no solo qué tan rápido se mueve una masa de agua en relación con otra.
Mide una columna de agua de hasta 1000 m de largo
Desventajas:
Los pulsos de alta frecuencia producen datos más precisos, pero los pulsos de baja frecuencia viajan más lejos en el
agua. Por lo tanto, los científicos deben llegar a un compromiso entre la distancia que puede medir el perfilador y la
precisión de las mediciones.
Los ADCP configurados para "hacer ping" rápidamente también se quedan sin baterías rápidamente
Si el agua es muy clara, como en los trópicos, es posible que los pitidos no golpear suficientes partículas para producir
datos confiables
Las burbujas en aguas turbulentas o bancos de vida marina nadando pueden hacer que el instrumento calcule mal la
corriente
Los usuarios deben tomar precauciones para evitar que crezcan percebes y algas en los transductores.

Acoustic Recording Package (ARP)
Los paquetes de grabación acústica (ARP), desarrollados en Scripps Institution of Oceanography Marine Physical
Laboratory Whale Acoustics, son dispositivos autónomos a largo plazo que registran llamadas de mamíferos marinos
(por ejemplo, ballenas y focas).
Los ARP consisten en un marco pequeño (aprox. 4' x 4' x 3') que contiene pesas, baterías y un disco duro, junto con
un hidrófono suspendido aproximadamente 10 m por encima del marco. La frecuencia de muestreo es de 500 Hz y la
capacidad de almacenamiento en disco duro de 36 Gbytes hace que el ARP sea capaz de implementarse durante 400
días. Los ARP se despliegan bajándolos al agua en ubicaciones predeterminadas utilizando la grúa del barco. Se
sientan en la parte inferior y registran datos continuamente hasta el momento de la recuperación. Los ARP se han
desplegado y recuperado con éxito en una variedad de ubicaciones.
Autonomous Recording Package

¿Qué es ASIMET y por qué lo usamos?
El sistema ASIMET es un conjunto de siete sensores muy precisos que miden cómo se mueve la energía y el agua entre el
océano y la atmósfera. Esas medidas son la materia prima para muchos cálculos sobre las condiciones climáticas. Cuando
los climatólogos construyen modelos del clima de la Tierra, pueden usar las mediciones de ASIMET para comparar sus
predicciones con la realidad.
ASIMET significa Air-Sea Interaction METeorology. El sistema se utiliza en barcos y boyas ancladas en ubicaciones fijas en el
océano. Además de los sensores, el sistema incluye registradores de datos y un procesador de datos central que envía
información a los científicos por satélite.
¿Es lo mismo que medir las condiciones climáticas?
No. Los estudios climáticos están en una escala diferente a los estudios meteorológicos. Los climatólogos están
interesados en comprender los patrones climáticos a largo plazo que caracterizan las regiones de la Tierra o los
períodos de la historia de la Tierra.Por ejemplo, los pronósticos meteorológicos predicen tormentas, mientras que los
estudios climáticos explican por qué ocurren las temporadas de monzones. Los meteorólogos explican cómo se forman
los huracanes; los climatólogos estudian qué les hace entrar en el Golfo de México en algunos años o barrer la costa
este en otros.
The ASIMET system consists of seven modular sensors
that can be mounted on ocean buoys or ships. For
calibration and backup during long studies, scientists
often deploy two full sets of sensors at a time. (Photo
courtesy Robert Weller)

¿Cómo ayuda ASIMET al estudio del clima?
Comprender el clima de la Tierra se reduce a comprender cómo la energía del Sol mueve el calor y el agua alrededor del
planeta y entre el océano, la atmósfera y la tierra. Para que los oceanógrafos equilibren la chequera, deben seguir al menos
tres tipos de intercambio o flujo entre el aire y el mar:
• Flujo de calor, el movimiento de energía por dos tipos de radiación, onda corta (luz) y onda larga (calor); más contacto
directo entre el océano y el aire (calor sensible); y evaporación o condensación (calor latente).
• Flujo de agua, el equilibrio entre la evaporación de la superficie del mar y la precipitación de regreso al océano.
• Flujo de impulso, la transferencia de energía del viento que empuja físicamente contra el agua.
Medir los flujos directamente, con un solo sensor, no es una opción. Cada flujo debe calcularse usando valores precisos para
varias variables (alrededor de una docena de variables totales para los tres flujos). El sistema ASIMET proporciona esas
variables con la precisión necesaria mediante siete sensores:
• Presión barométrica
• Humedad relativa y temperatura del aire
• Temperatura y salinidad de la superficie del mar
• Radiación de onda larga
• Radiación de onda corta
• Velocidad y dirección del viento
• Precipitación
In search of the perfect buoy design: rugged, roomy and
aerodynamic, with low power requirements. Examples from
ASIMET projects like NTAS, STRATUS, CLIMODE.

¿Cómo son los siete sensores?
Los siete sensores están alojados individualmente en recipientes de titanio resistentes a la intemperie, por lo que
todos se parecen bastante entre sí. Los botes miden aproximadamente 56 cm (22 pulgadas) de alto y 9 cm (3,5
pulgadas) de ancho. Solo un sensor (temperatura de la superficie del mar y salinidad) va al agua; los otros seis están
montados sobre una boya o en lo alto del mástil de proa de un barco.
Los despliegues de ASIMET llevan dos sistemas completos de sensores, manejadores de datos, antenas satelitales y
baterías. La duplicación garantiza que haya una copia de seguridad si un sensor falla y ayuda a calibrar los datos a
medida que ingresan.

Early tower designs used a tripod shape, like on these FASINEX buoys from the
early 1990s. They left little room for instruments and made it hard to get into the
buoy well, where the batteries and data processors are stored. (Photo courtesy
Robert Weller, WHOI)
Over the years, tower tops were enlarged to make room for instruments. But the fiberglass
grillwork was eventually abandoned because it disturbed airflow over the sensors. (Photo
courtesy Robert Weller, WHOI)

Two early 1990s buoy designs during instrument burn-in at the WHOI lab. Toroid, or donut-
shaped, buoys (right) were replaced by larger aluminum discus buoys (left). By 1995, solar
panels were no longer in use. Augmenting battery power with solar energy seemed like a
promising idea, but protecting the sensitive panels against waves and salt proved difficult.
Instead, engineers reduced the system's power requirement by more than 90%. (Photo
courtesy Robert Weller, WHOI) Aluminum buoys are prone to leaks after long periods at sea. Most
newer buoys, like this one off Bermuda, are made of solid Surlyn
foam that is much more durable and buoyant. The tower top has
been further enlarged from earlier designs, and the square tower
provides more headroom for engineers reaching into the buoy well.
(Photo courtesy Bob Weller, WHOI)

The NTAS buoy moored in 2001 in the tropical Atlantic east of Venezuela. The long titanium
sensor housings contained an independent battery supply for each sensor. Current ASIMET
systems keep all batteries in the buoy well, allowing for shorter sensor housings.
The wind vane at left keeps the instruments mounted on the "front" of the buoy pointed into the
wind. The black rectangle on the vane is a satellite transmitter. The white oval is a radar
reflector to warn away ships. (Photo courtesy Robert Weller, WHOI)
A buoy ready for recovery at the STRATUS site off Chile in the Pacific Ocean. The
aluminum buoy is riding low in the water after a year at sea - one good reason why
Surlyn foam buoys, which don't leak, are now routinely used.
The skies are nearly always overcast in this region, making it difficult to study the
ocean surface with satellites. ASIMET buoys provide continuous data that would
be nearly impossible to acquire otherwise. (Photo courtesy Robert Weller, WHOI)

The CLIMODE buoy ready to start work in the Gulf Stream in late 2005. At deployment, this was
the state of the art ASIMET buoy: Surlyn foam hull, rectangular tower, enlarged tower top with
open interior, short, battery-less titanium sensor housings. Even this modern buoy has
indications of future improvements. The egg-beater-shaped sensor just right of the yellow line is
a sonic anemometer. More accurate than the propeller-shaped anemometers, this sensor may
be standard on ASIMET systems by 2008. (Photo courtesy Robert Weller, WHOI)

¿Cómo recuperamos los datos?
Los sensores registran datos una vez por minuto en un registrador de datos central. A lo largo de su despliegue,
también envían promedios por hora a los investigadores vía satélite.
¿Necesita un tipo especial de boya?
A lo largo de los años, los instrumentos de ASIMET se colocaron en muchos tipos de boyas (ver presentación de
diapositivas), pero gradualmente los ingenieros desarrollaron un diseño preferido.
La boya que se usa hoy en día tiene forma de disco y mide unos 3 metros (10 pies) de ancho. Está hecho de espuma
Surlyn, una tela esponjosa y flotante que se enrolla en un carrete, un poco como un vendaje Ace. No hay caparazón
duro; las paredes de la boya son de espuma, pintadas de amarillo y azul. En el interior hay un pozo de metal estanco
donde se almacenan las baterías y el procesador de datos central.
Encima de la boya hay una torre de metal sostenida por cuatro columnas. Alrededor de la parte superior hay un borde
de metal lo suficientemente grande como para albergar dos juegos de instrumentos ASIMET, además de algunos
sensores adicionales. Una veleta plana de plástico en una de las columnas de la torre atrapa el viento, apuntando el
frente de la boya y sus instrumentos contra el viento. Esto minimiza la interrupción del aire antes de que llegue a los
instrumentos.

¿Por qué poner sensores ASIMET tanto en barcos como en boyas?
Las dos plataformas tienen ventajas únicas. Las boyas permanecen en un solo lugar y construyen registros largos y
continuos. Los oceanógrafos eligen cuidadosamente los lugares clave importantes para el clima global y despliegan boyas
allí.Pero las boyas son costosas de construir y desplegar, y las baterías duran solo alrededor de un año antes de que los
instrumentos deban recuperarse y volver a desplegarse. Para reforzar las observaciones, los oceanógrafos colocan sensores
ASIMET en los barcos de investigación y en los barcos de observación voluntarios participantes (por lo general, barcos o
cruceros). A medida que cada barco atraviesa el océano en cursos de rutina, los oceanógrafos obtienen mediciones
repetidas de las variables climáticas.
¿Van los mismos instrumentos tanto en los barcos como en las boyas?
Los siete sensores ASIMET utilizados en barcos y boyas son idénticos, pero existen pequeñas diferencias en la fuente de
alimentación y el relé satelital. Los sistemas ASIMET a bordo utilizan la fuente de alimentación del barco en lugar de
baterías, y utilizan una red satelital diferente para enviar datos a los investigadores. (Los barcos usan la red INMARSAT; las
boyas usan ARGOS).
¿Qué es "quemar"?
Burn-in se refiere al proceso de instalación y calibración de sensores antes de que salgan al mar. Debido a que los
instrumentos son sensibles y necesitan brindar mediciones precisas, el proceso de quemado puede durar seis semanas o
más.Durante el rodaje, los ingenieros primero verifican que cada sensor esté instalado correctamente y que reporte datos.
Luego, verifican la precisión dejando los instrumentos afuera durante varias semanas y comparando sus lecturas. También
verifican que el flujo de aire sobre los instrumentos no se vea afectado y ajustan la disposición de los instrumentos para
minimizar la interferencia de radio del poderoso transmisor satelital ARGOS.

Ventajas
1. Precisión. Los sensores ASIMET brindan lecturas precisas adecuadas para el modelado detallado de las condiciones
climáticas. Por ejemplo, el error en el flujo de calor total es de unos 8 vatios por metro cuadrado. (El grupo WHOI Upper
Ocean Processes ha estimado los errores de sensores individuales en su nota técnica n.º 3, disponible para descargar
aquí)
2. Fiabilidad. Cada despliegue utiliza dos conjuntos de sensores que se calibran antes y después de su año en el mar.
Además de transmitir los promedios por hora a los hogares, el sistema recopila todos los datos del año en tarjetas de
memoria Flash. Estas precauciones significan que hay muy pocas lagunas en el registro de datos.
3. Movilidad. Los sensores son modulares, lo que los hace lo suficientemente versátiles para trabajar en una variedad de
boyas y barcos. Si un sensor falla, los técnicos pueden reemplazarlo sin tener que desmantelar todo el sistema ASIMET.
Los sensores individuales se pueden usar por separado en proyectos de investigación que no requieren el sistema
ASIMET completo.

Limitaciones
1. La mayoría de las limitaciones del sistema ASIMET son impuestas por el exigente entorno oceánico. Esto es
particularmente cierto en las boyas, donde los sistemas deben funcionar perfectamente durante un año en medio de
olas rompientes, niebla salina con costras y excrementos de aves marinas.
2. Los sistemas ASIMET funcionan bien en los trópicos y subtrópicos; en latitudes más altas, los instrumentos son
propensos a errores debido a ángulos solares bajos, clima severo y bajas temperaturas.
3. Los sensores de radiación funcionan mejor cuando el sol está directamente sobre la cabeza. Durante mares agitados,
eso es solo una parte del tiempo. Los sensores de movimiento en la boya ayudan a rastrear cómo se desplaza sobre
las olas, pero las correcciones son complicadas.
4. Medir la dirección del viento también es complicado por la forma en que la boya se balancea para seguir el viento.
Con vientos ligeros, las lecturas de temperatura se pueden inflar y esto puede sesgar las lecturas de humedad.
Solucionar estos problemas, o corregirlos, mantiene ocupados a los ingenieros de ASIMET entre implementaciones.
5. En la actualidad, el sistema ASIMET no mide el dióxido de carbono, un ingrediente clave en el efecto invernadero. Los
sensores están en desarrollo y pueden estar en uso en los sistemas ASIMET en los próximos tres a cinco años.

BIOMAPER-II
The BIo-Optical Multi-frequency Acoustical and Physical Environmental Recorder
El registrador ambiental físico y acústico multifrecuencia BIo-Optical
¿Qué es BIOMAPER y por qué lo usamos?
• BIOMAPER es un conjunto de sensores en un marco largo de aluminio que se asemeja a la cola de un avión de la
Segunda Guerra Mundial. Un barco de investigación remolca el instrumento a través del agua con un cable de
remolque especializado que envía energía a los sensores y trae datos al barco.
• La gente usa BIOMAPER para aprender sobre el fitoplancton y el zooplancton en áreas que son demasiado grandes
para estudiarlas con el método tradicional de red y microscopio. Mientras que las redes pueden muestrear áreas de
hasta unos 5 metros (16 pies) de lado, BIOMAPER puede registrar datos de 500 metros (1640 pies) o más de la
columna de agua a la vez.
• El conjunto estándar de sensores del instrumento se eligió para estudiar el plancton: un sistema de sonda de cinco
frecuencias, un grabador de plancton de video y un sistema de sensor ambiental (ESS, como el de MOCNESS). El ESS
mide la temperatura del agua, la salinidad, el oxígeno, la clorofila y los niveles de luz. BIOMAPER también tiene
espacio para acoplar otros instrumentos para usos específicos.
• El nombre oficial del instrumento es BIOMAPER-II: el registrador ambiental físico y acústico multifrecuencia BIo-
Optical. El número romano II indica que se trata de un rediseño del BIOMAPER original, un prototipo que se inventó
y probó a mediados de la década de 1990.
Una enorme floración de plancton se arremolina en las aguas del
Ártico frente a Noruega. Incluso la vida simple como el plancton
ocurre en patrones complejos. BIOMAPER fue inventado para
estudiar estos patrones en detalle. (Foto del programa Tierra Visible
de la NASA)

BIOMAPER-II
¿Como es de grande? Cuanto pesa?
BIOMAPER mide aproximadamente 3,8 metros (12,5 pies) de largo, 85 cm (2,8 pies) de alto y 55 cm (1,8
pies) de ancho. Pesa 907 kg (1 tonelada) en el aire, o 544 kg (1200 libras) en el agua.
BIOMAPER se puede remolcar a velocidades de hasta 18 km por hora (10 nudos). Cuando está en modo
"tow-yo" (ver más abajo), la velocidad máxima es de 11 km por hora (6 nudos) y el instrumento puede
ascender o descender hasta 10 metros (33 pies) por minuto.
Los sensores producen un total de 1 Gb de datos por hora. BIOMAPER puede operar indefinidamente
mientras haya energía, espacio de almacenamiento de datos y un equipo de científicos para vigilar los
paneles de instrumentos. El paquete de sensores estándar requiere 500 vatios de potencia y el cable de
remolque puede entregar hasta 2 kilovatios.BIOMAPER generalmente se remolca hasta 2 metros (6,6 pies)
de la superficie (lo que permite que los sensores de luz tomen lecturas de referencia) y luego puede
descender hasta unos 500 metros (1640 pies). En condiciones normales, el alcance del sonar se extiende
unos 250 metros (820 pies) por encima y por debajo del cuerpo de BIOMAPER.
El BIOMAPER llega a bordo durante una investigación en la Antártida en 2002. El
aparato negro sobre la nariz es una grabadora de video plancton. Las unidades
de sonar montadas en el cuerpo miden el tamaño de las partículas hacia arriba y
hacia abajo en la columna de agua. (Foto de Gareth Lawson, WHOI)

BIOMAPER-II
¿Cómo BIOMAPER "ve" el plancton?
BIOMAPER registra el plancton en grandes áreas al combinar las fortalezas del sonar y las imágenes de video. Los datos
del sonar identifican objetos pequeños en incrementos de 1 metro a través de varios cientos de metros de la columna de
agua a la vez.Como control, la grabadora de plancton de video montada en la nariz captura imágenes de unos pocos
centímetros de agua a la vez. Sus imágenes detalladas permiten a los científicos identificar el plancton con certeza.
Mientras tanto, el ESS recopila datos físicos sobre el agua del océano, lo que ayuda a los científicos a comprender las
relaciones entre las condiciones del agua y la vida en el océano.Mientras BIOMAPER remolca a través del agua, cinco
unidades de sonar transmiten ondas de sonido hacia arriba a 43, 120, 200, 420 y 1000 kilohercios. Otras cinco unidades
transmiten hacia abajo a las mismas frecuencias. Las diferentes frecuencias rebotan en objetos de diferentes tamaños. Al
cronometrar los ecos, el instrumento calcula el tamaño y la distancia a la que se encuentran las partículas.Hay un límite
inferior para el tamaño de las partículas que el sonar puede detectar. Para estudiar fitoplancton extremadamente
pequeño, los biólogos utilizan otros instrumentos ópticos sujetos a bahías en la popa del instrumento.
Una rara vista de BIOMAPER en el agua. Los círculos oscuros a lo
largo de la sección media son los transductores del sonar. Los
reflejos en la superficie son el casco del barco y los cables del
cabrestante. (Foto de Gareth Lawson, WHOI)

BIOMAPER-II
¿Cómo se opera BIOMAPER?
Las aletas traseras en la parte posterior de BIOMAPER mantienen el cuerpo largo nivelado y evitan que se mueva. El
instrumento no se mueve solo: a medida que el barco de investigación remolca el BIOMAPER por el agua, un
cabrestante recoge o desenrolla el cable para colocar el instrumento a la profundidad deseada.
Un patrón de remolque común consiste en subir y bajar el BIOMAPER a través de la columna de agua a medida que se
desplaza. Apodado "tow-yoing", este curso permite que la grabadora de video plancton tome muestras de agua a varias
profundidades. El sistema de sonda tiene suficiente alcance para que, al menos en aguas costeras, pueda tomar
muestras de toda la columna de agua (hasta profundidades de unos 500 metros o 1650 pies).
¿Qué hemos aprendido usando BIOMAPER?
Desde su primera inmersión científica en 1997, BIOMAPER se ha utilizado para estudiar fitoplancton, zooplancton y krill
en el Golfo de Maine y el Océano Antártico Austral. Al proporcionar una vista de gran angular de la vida marina
microscópica y medir las condiciones físicas simultáneamente, BIOMAPER está ayudando a los científicos a describir los
hábitats del océano abierto y contar el krill a gran escala.
Inside the shipboard control room, or van, WHOI
researchers Philip Alatalo and Dicky Allison monitor
instrument readouts, watch the feed from the video
plankton recorder, and plan where to position
BIOMAPER. (Photo by Gareth Lawson, WHOI)
A schematic of BIOMAPER's sensor placement. Plastic panels that streamline BIOMAPER
have been removed for this drawing. (Drawing courtesy Peter Wiebe, WHOI)

BIOMAPER-II
¿Qué barcos y equipos necesitas para usar BIOMAPER?
BIOMAPER puede ser remolcado por la mayoría de los barcos de investigación, siempre que haya espacio para el
instrumento, su exclusivo hardware de remolque y un centro de control.
Mantener a BIOMAPER en un rumbo constante incluso en alta mar requirió inventar un sistema especializado de grúa y
cabrestante. El cabrestante incluye un tensor flojo que puede enrollar o desenrollar hasta 12 metros (40 pies) de cable
para compensar las olas superficiales.
A medida que los datos llegan a bordo a través del cable de remolque especializado, pasan a pantallas de computadora y
video en la sala de control de BIOMAPER. Llamada furgoneta de control, se trata de un contenedor de transporte estándar
del tamaño de un furgón. Normalmente, tres científicos manejan la camioneta de control de forma continua mientras
BIOMAPER está en el agua: uno observa los resultados del sonar, otro monitorea el sistema de muestreo ambiental y otro
observa la transmisión del videograbador de plancton.
El propio BIOMAPER se almacena en otro contenedor de envío que también funciona como un garaje resistente a la
intemperie para que los científicos instalen, reparen y resuelvan problemas del instrumento mientras están en el mar.
El cable que remolca BIOMAPER está revestido de acero
para mayor resistencia. En el interior, 3 cables eléctricos
y 3 conductores de fibra óptica transmiten energía y
datos. El cable tiene un diámetro de 1,7 cm (0,68
pulgadas). (Dibujo cortesía de Peter Wiebe, WHOI)

Ventajas
El alcance del sonar de BIOMAPER permite a los científicos ver mucho más de la columna de agua que con otros métodos.
El sonar puede capturar algunas criaturas más grandes (desde krill de varios centímetros hasta peces grandes) que
pueden nadar más rápido que los remolques de red estándar.
Al hacer remolques largos (algunos que duran más de un día) a velocidades de 6 a 10 nudos, el instrumento puede cubrir
regiones que se aproximan al tamaño del Golfo de Maine.
Los datos de sonda a gran escala verificados por "verificación en tierra" de video a pequeña escala y combinados con
mediciones físicas del océano ayudan a pintar una imagen completa de la vida en la columna de agua.
Limitaciones
El arsenal de sensores de BIOMAPER presenta algunas limitaciones prácticas. Los operadores deben estar familiarizados
con los detalles de todos los instrumentos para que puedan diagnosticar y reparar fallas o malas conexiones. Y antes de
cada remolque, cada sensor debe calibrarse individualmente para asegurarse de que esté informando con precisión.
Las 10 unidades de sonda, la grabadora de video plancton, los instrumentos que componen el ESS y cualquier
instrumento adicional generan una gran cantidad de datos, alrededor de 1 Gb por hora. Analizar y comparar lecturas
entre sensores requiere mucho tiempo y potencia informática.
Las unidades de sonar tienen un punto ciego que se extiende 6 metros (21 pies) a cada lado del cuerpo BIOMAPER (esta
es una de las razones para usar un patrón de levantamiento tow-yo). Esto significa que el registrador de video plancton y
el sonar nunca están muestreando exactamente la misma agua al mismo tiempo.
BIOMAPER-II

Información general
Uno de los muestreadores biológicos más simples, las redes de zooplancton se fabrican en una amplia variedad de
estilos y tamaños. Las dos redes del sistema de red de arrastre vertical MARMAP Bongo que se muestran aquí tienen
cada una un diámetro de boca de unos 25 cm.
Red de zooplancton pareada Bongo.

Historia
Las raíces históricas del muestreo de plancton se remontan a principios del siglo XIX, cuando Thomson inventó una red
que utilizó para tomar muestras de larvas de cangrejos y percebes. A partir de este simple dispositivo de recolección ha
evolucionado una asombrosa variedad de tipos de instrumentos y estrategias de recolección para muestrear en un
entorno inmenso y, a menudo, hostil. La historia de las redes y su uso para recolectar zooplancton de los océanos,
plataformas continentales, ensenadas costeras y cuerpos de agua dulce del mundo es casi tan variada como los temas
que los biólogos del zooplancton se han propuesto estudiar. Wiebe y Benfield (2000) prepararon recientemente una
descripción de las herramientas que se han empleado para recolectar zooplancton y proporciona una descripción de los
métodos estándar de muestreo. Wiebe y Benfield proporcionan una lista cronológica de los sistemas de instrumentos y
sistemas categorizados presentados en el texto.

Al tomar muestras de plancton, un investigador intenta responder dos preguntas de manera cuantitativa:
1) ¿Qué organismos vivos de plancton contiene el mar en un momento dado?
2) ¿Cómo varía este material de una temporada y de un año a otro? En la historia temprana del muestreo oceánico, se
supuso que el plancton estaba distribuido uniformemente en las aguas oceánicas y debido a esto se podían tomar muestras
pequeñas que serían representativas de grandes áreas oceánicas (si el volumen de agua filtrado por la red pudiera ser
determinado exactamente y siempre que algunos de los organismos atrapados por la red no escapen a través de la malla de
la red). Muchos investigadores probaron esta premisa de diversas maneras y se identificaron muchas de las fuentes de
error asociadas con el muestreo de plancton con redes y con los métodos de conteo para analizar las muestras.
Finalmente, la comunidad de investigadores reconoció que había variaciones espaciales a gran escala en la concentración
de formas planctónicas. Esta variabilidad espacial condujo a una reevaluación del muestreo que produjo las herramientas
que usamos hoy.
La red Bongo se inventó a mediados del siglo XX. Hoy en día, las redes de bongo están disponibles tanto en forma de
apertura/cierre como de no cierre. Sin embargo, la red más utilizada es una red MARMAP Bongo que no se cierra,
desarrollada alrededor de 1980.

Cómo funciona
Se utiliza una polea con una cadena o cable de 19 mm de diámetro para bajar las redes a la columna de agua. Se
utiliza un balde colector, sujeto al copo de la red, para contener la muestra de zooplancton. Finalmente, cuando la
red se recupera del océano, el cubo de recolección se puede separar y transportar fácilmente a un laboratorio.
Información técnica
ventajas:
Muy simple de operar
peso ligero
Desventajas:
Las redes no abren y cierran
Fabricantes
Instrumentos oceánicos
Instrumentos de investigación acuática
Costos típicos
Solo redes: $ 50-160 cada una, según la longitud y el tamaño de la malla
Marco de anillo de acero inoxidable: $ 200-300Cubos de recolección: $40-60 cada uno
Equipo de despliegue/restricciones
Marco de anillo
Cadena/cable, 19 mm. diámetro

Box Corer
Este es uno de los sacatestigos de sedimentos más simples y más utilizados. La caja de muestreo de acero inoxidable puede
contener un bloque de sedimentos superficiales de hasta 50 cm X 50 cm X 75 cm con una perturbación insignificante. Una
vez que el sedimento se recupera a bordo, la caja de sedimentos puede separarse del marco y llevarse a un laboratorio para
submuestreo y análisis adicional.
Cómo funciona
El tamaño de la muestra del núcleo está controlado por la velocidad a la que se baja el descorazonador al fondo del océano.
Cuando el fondo es firme, se requiere una mayor velocidad para obtener una muestra completa. Por lo general, se usa un
pinger de profundidad u otro indicador de profundidad para determinar cuándo la caja está completamente llena de
sedimentos. Una vez que la caja de núcleos está llena de sedimento, la muestra se asegura moviendo el brazo de palanca de
cierre de la pala para bajar el borde cortante de la pala hacia el sedimento, hasta que la pala cubra completamente el fondo
de la caja de sedimentos.
Box Corer.

ventajas:
Perturbación mínima de los sedimentos
Simple de operar
Mayor volumen de muestra
Puede tomar muestras de agua suprayacente con sedimentos
Desventajas:
No diseñado para tomar muestras de organismos vivos.
Pesado para transportar/implementar
Fabricantes
Instrumentos oceánicos
KC Dinamarca
Alambre de cabrestante de calibre grueso
Se requiere un tamaño de barco grande para el despliegue
Cables/trabajadores adicionales para levantar y desplegar Emisor de profundidad (opcional)
Box Corer

Un CTD, un acrónimo de conductividad, temperatura y profundidad, es la herramienta principal para determinar las
propiedades físicas esenciales del agua de mar. Brinda a los científicos un gráfico preciso y completo de la distribución y
variación de la temperatura, la salinidad y la densidad del agua que ayuda a comprender cómo los océanos afectan la
vida.
¿Como funciona?
El CTD a bordo se compone de un conjunto de pequeñas sondas unidas a una gran rueda de roseta de metal. La roseta
se baja por un cable hasta el lecho marino y los científicos observan las propiedades del agua en tiempo real a través de
un cable conductor que conecta el CTD a una computadora en el barco. Un dispositivo operado a distancia permite que
las botellas de agua se cierren selectivamente a medida que asciende el instrumento. Un molde CTD estándar,
dependiendo de la profundidad del agua, requiere de dos a cinco horas para recopilar un conjunto completo de datos.
El muestreo de agua a menudo se realiza a profundidades específicas para que los científicos puedan conocer las
propiedades físicas de la columna de agua en ese lugar y momento en particular.
Los sensores CTD pequeños y de baja potencia se utilizan en instrumentos autónomos como el perfilador amarrado,
planeadores, flotadores de perfilado y AUV.

Puede haber una gran cantidad de otros accesorios e instrumentos adjuntos al paquete CTD. Estos incluyen botellas Niskin
que recogen muestras de agua a diferentes profundidades para medir propiedades químicas, perfiladores de corriente
Doppler acústico (ADCP) que miden la velocidad horizontal y sensores de oxígeno que miden el contenido de oxígeno
disuelto en el agua.
ventajas:
Sensores remotos
Muy precisa
Peso ligero (solo CTD)Se puede utilizar a profundidades de hasta varios miles de metros.
Desventajas:
Los sensores CTD pequeños y de baja potencia que se utilizan en instrumentos autónomos como el MP, planeadores,
flotadores perfiladores y AUV son más complejos de operar, la principal limitación es la necesidad de calibrar los sensores
individuales. Esto es particularmente cierto para los instrumentos autónomos desplegados durante largos períodos de
tiempo. (Los CTD desplegados en barcos se referencian con los datos de muestra de agua que generalmente no están
disponibles con los despliegues de instrumentos autónomos). Por lo tanto, los sensores deben ser estables durante el
período de despliegue, o se deben hacer suposiciones sobre las propiedades del agua del océano y hacer referencia al
datos del sensor. (Por ejemplo, las propiedades de las aguas profundas suelen ser muy estables, por lo que los datos de los
sensores autónomos se ajustan para que coincidan con las propiedades históricas del agua en profundidad. El peligro, por
supuesto, es que no perdamos los cambios reales en el océano: ¡todavía se requieren mediciones basadas en barcos!)

Grab Sampler
Este muestreador de sedimentos tiene una configuración de pala tipo concha de almeja. Aunque tiende a perturbar los
sedimentos más que el sacatestigos con amortiguación hidráulica, su funcionamiento es mucho más sencillo. Puede
extraer muestras de hasta 20 centímetros de profundidad dentro de un área de muestreo de 0,1 metros cuadrados.
Varios tipos de muestreadores de cuchara bentónica tipo concha de almeja, incluida la cuchara Van Veen, están
disponibles en préstamo del conjunto de instrumentos del Coastal Ocean Institute (COI) y se pueden pedir prestados
poniéndose en contacto con George Hampson (ghampson@whoi.edu).
ventajas:
Área de muestreo sustancial
Desventajas:
Perturbación significativa de los sedimentos
No se puede muestrear el agua suprayacente
Despliegue del muestreador de mano Van Veen. (Foto de Brittany Jones, Universidad de Alaska,
Fairbanks)

Gravity Corer
El sacatestigos por gravedad permite a los investigadores muestrear y estudiar capas de sedimentos en el fondo de lagos
u océanos. Obtuvo su nombre porque la gravedad lo lleva al fondo del cuerpo de agua. La recuperación de núcleos de
sedimentos permite a los científicos ver la presencia o ausencia de fósiles específicos en el lodo que pueden indicar
patrones climáticos en el pasado, como durante las edades de hielo. Luego, los científicos pueden usar esta información
para mejorar la comprensión del sistema climático y predecir patrones y eventos en el futuro. Los núcleos capturan una
cápsula del tiempo que, en algunos casos, puede abarcar los últimos cientos de miles e incluso millones de años. Debido
a que las tasas de sedimentación en algunas áreas son bastante lentas, incluso un extractor de muestras más pequeño de
unos pocos metros de longitud puede representar miles de años de partículas. Estas partículas son un registro histórico
de la condición en la columna de agua y en la atmósfera y pueden usarse para reconstruir condiciones pasadas en la
Tierra.
Dibujo esquemático de un sacatestigos
por gravedad. (Diagrama de Caleb
McClennen, Sea Education Association)

Para operar el sacatestigos por gravedad, los usuarios necesitan una embarcación con un cabrestante lo suficientemente
potente como para bajar y subir el sacatestigos (puede ser pesado, con cientos o miles de libras de pesos de plomo
adjuntos). Los usuarios también necesitan suficiente cable de acero para llegar al fondo del cuerpo de agua.
ventajas:
Es simple, robusto y relativamente fiable. Tiene un bajo costo asociado, es extremadamente fácil de usar y requiere poco
mantenimiento.
Desventajas:
Puede ser pesado e incómodo de desplegar y recuperar. Los núcleos largos deben izarse a una posición horizontal y
maniobrarse sobre la barandilla para subirlos a bordo del buque.
datos producidos
Los científicos y estudiantes de la Sea Education Association en Cape Cod, Massachusetts, realizan análisis bastante
simples al observar submuestras de varios niveles en el núcleo para determinar el color, la angularidad, el tamaño y tipo
de grano y la presencia de ciertas especies de vida marina. . Los investigadores con proyectos científicos más sofisticados
analizan las proporciones de isótopos y otras firmas químicas para responder preguntas de paleooceanografía.
Gravity Corer

Este instrumento, al igual que otros sacatestigos y muestreadores de agarre, se utiliza para tomar muestras de
sedimentos del fondo del océano. El aspecto único de este instrumento es que penetra lentamente en el sedimento
para minimizar la perturbación de la interfase agua/sedimento. La velocidad de penetración en el sedimento está
controlada por un pistón lleno de agua que se vacía a una velocidad seleccionable. Esta característica permite la
recolección sin la ola de proa que puede ocurrir cuando los muestreadores se acercan rápidamente al fondo. Los
núcleos de hasta 60 cm de largo se recuperan en sedimentos fangosos. Los núcleos de hasta unos 30 cm se recogen
en arena.
Un sacatestigos por gravedad con amortiguación hidráulica es propiedad de Michael Bothner en USGS. Si desea
tomarlo prestado del conjunto de instrumentos del Coastal Ocean Institute (COI), comuníquese con Michael
(mbothner@usgs.gov).
Historia
Otros muestreadores de sedimentos, incluidos el muestreador de cuchara y el descorazonador de caja, todavía están en
uso y toman muestras valiosas. Aunque el descorazonador de caja puede recolectar cantidades aún mayores de sedimentos
prácticamente intactos, el agua y otros fluidos se aíslan de manera efectiva. Por lo tanto, existe la necesidad en algunos
casos de obtener muestras "limpias" de la interfase agua/sedimento. Se puede utilizar un sacatestigos por gravedad
amortiguado hidráulicamente para abordar este problema. Como resultado, los núcleos de agua/sedimento se han extraído
con éxito de sedimentos fangosos y arenosos, de la plataforma continental de la costa este y de estuarios como el puerto
de Boston y el estrecho de Long Island.

Cómo funciona
El sacatestigos por gravedad amortiguado hidráulicamente consiste en un marco de cuatro patas con un eje deslizante
central que sostiene un soporte de peso pesado y un barril de sacatestigos cilíndrico de policarbonato transparente. El
aparato está construido de aluminio, plástico y acero inoxidable para minimizar la contaminación de los sedimentos por
metales pesados.
La característica clave que diferencia a este sacatestigos es el mecanismo de amortiguación hidráulica, que consta de un
pistón lleno de agua que se vacía a una velocidad seleccionable a medida que el sacatestigos penetra en el lodo. Cuando el
sacatestigos entra en contacto con el fondo del océano y libera la tensión del cable del cabrestante, el pistón lleno de agua
conectado al eje deslizante controla la velocidad a la que el sacatestigos entra en el sedimento. Por lo general, el barril
sacatestigos tarda de 10 a 15 segundos en llenarse completamente con sedimento. A medida que el tubo central ingresa al
sedimento, un interruptor mecánico cambia la frecuencia de muestreo de un transductor de sonar (sensor óptico), lo que
proporciona una señal de confirmación en el registrador de profundidad del barco. Cuando se recibe esta señal, el
instrumento se saca del sedimento. Una válvula de retención sella la parte superior del cilindro sacatestigos. Cuando la
parte inferior del tubo central despeja la interfaz de agua/sedimento, una paleta con resorte se desliza contra el borde
cortante del tubo central y lo sella. Tanto los sedimentos como el agua ambiental superior son capturados por sellos en la
parte superior e inferior del tubo central en el momento de la extracción.

La calidad del núcleo y las características sedimentarias se pueden observar mediante una inspección visual a
través del barril de núcleo transparente. Luego, el núcleo se retira del marco, se tapa y se encinta en ambos
extremos, luego se almacena en refrigeración. Para preservar la interfase agua/sedimento, el núcleo debe estar
asegurado en posición vertical en todo momento. Se deja que el agua suprayacente llene completamente el
espacio de cabeza sobre el sedimento de agua para su transporte y almacenamiento. El cilindro se puede
transportar de forma segura por barco o automóvil sin resuspensión u otra perturbación.
Sediment samples are obtained with a hydraulically damped
gravity corer that does not disturb the sediment-water interface.
(MWRA Environmental Quality Department , Boston Harbor and
Massachusetts Bay)

ventajas:
Muestrea tanto los sedimentos como el agua suprayacentePerturbación mínima de la interfaz agua/sedimento
Se puede utilizar para tomar muestras de metales y otros materiales inorgánicos
Los barriles de metal se pueden utilizar para estudios de geoquímica orgánica comprometida por el uso de plástico
Desventajas:
Área y volumen de muestreo pequeños
Más complejo de operar
Fabricantes
Puede ser construido a la medida por cualquier taller de maquinaria capaz de leer dibujos de ingeniería.
Costos típicos
Aproximadamente $ 20,000
Cable/cabrestante de calibre pesado para despliegue (el descorazonador pesa aproximadamente 1/2 tonelada métrica)
Barco de gran tamaño para el transporte.
Preparación previa al despliegue del tubo central.

Los intercambios de calor, gas y agua a través de la interfaz aire-mar unen el océano y la atmósfera en un sistema
dinámico que crea e impulsa el clima global del planeta. Para comprender el papel de este sistema en el cambio
climático, los científicos han diseñado una serie de sensores basados en boyas que miden la temperatura de la
superficie del mar, la temperatura del aire, la velocidad y dirección del viento, la presión barométrica, la radiación
solar y de onda larga, la humedad, la precipitación y los niveles de aerosoles como el ozono. Estas medidas
permiten estimaciones cada vez más precisas de los flujos aire-mar. Los paquetes de sensores incluyen la
capacidad de telemedir algunos datos de forma regular vía satélite a una instalación central de datos.
Jeff Lord y Sean Whelan del Grupo de Procesos del Océano Superior del
WHOI abordaron el buque de investigación indio Saga Nidhi para
desplegar una boya en la Bahía de Bengala equipada con un sistema
meteorológico de interacción aire-mar (ASIMET). Los instrumentos de la
boya rastrearán la transferencia de calor, agua e impulso entre el océano y
la atmósfera en un esfuerzo por comprender los factores que influyen en
el monzón indio, un patrón de precipitación estacional que genera gran
parte de la precipitación anual del subcontinente. (Foto de Sean Whelan,
Institución Oceanográfica Woods Hole)

ventajas:
Puede medir una variedad de parámetros meteorológicos
Muy precisa
Desventajas:
Complejo de operar
Pesado para transportar
Datos producidos:
Temperatura de la superficie del mar
Temperatura del aireVelocidad/dirección del viento
Presión barométrica
Radiación solar
Radiación de onda larga
Humedad
Precipitación
Niveles de aerosoles
George Meier trabajando en equipos IMET. (Foto de Tom Kleindinst, Institución Oceanográfica
Woods Hole)

Large Volume Water Transfer System (LVP)
Los sistemas de transferencia de agua de gran volumen de McLane
están diseñados para recolectar material particulado, in situ, en apoyo
de proyectos de investigación oceanográfica y programas de monitoreo
ambiental.
La serie de bombas oceanográficas WTS 6-1-142LV extrae agua
ambiental a través de filtros a caudales de 2 litros por minuto a 50 litros
por minuto y puede bombear más de 40 toneladas de agua de mar
durante un solo lanzamiento. Las bombas LV están diseñadas para
usarse desde el cable hidráulico de un barco y emplean algoritmos de
control avanzados para optimizar dinámicamente las tasas de flujo a
medida que el material se acumula en un filtro y para entregar
volúmenes de muestra medidos con precisión. Las WTS-LV de McLane
son las bombas oceanográficas más finas y precisas del mundo actual.
El WTS-EC está configurado para extraer agua ambiental a través de
prefiltros de 47 mm seguidos de columnas de extracción en línea para
permitir la recolección de radionucleidos, compuestos orgánicos y
trazas de metales del agua de mar. Los prefiltros son idénticos a los que
se utilizan en el WTS-47FH y las columnas de extracción se pueden
desviar, lo que permite su uso como WTS-FH.
Sistema de transferencia de agua de gran volumen (LVP)

MOCNESS Multiple Opening/Closing Net and Environmental Sensing System
¿Qué es MOCNESS y por qué lo usamos?
MOCNESS es una versión muy mejorada y de alta tecnología de la
humilde red de muestreo. Las letras en MOCNESS se refieren a las
mejoras específicas: es una Red de Apertura y Cierre Múltiple, con un
Sistema de Detección Ambiental.
A medida que MOCNESS remolca detrás de un barco de investigación,
cada red se puede abrir y cerrar de forma independiente para que tome
muestras de un área discreta de agua. El investigador elige exactamente
cuándo mediante el uso del sistema de detección ambiental. Este es un
conjunto de sensores montados en el marco del instrumento que
transmite las condiciones del agua al barco en tiempo real. Los datos
también ayudan a los investigadores a relacionar lo que encuentran en su
muestra con las propiedades físicas del agua de mar.
Red de apertura/cierre múltiple y sistema de detección ambiental
Se lanza un sistema de detección ambiental y red de apertura/cierre múltiple (MOCNESS) desde
el buque de investigación Ronald H. Brown durante el censo de zooplancton marino en abril de
2006. El muestreador de plancton MOCNESS transporta entre seis y veinte redes, además de
sensores electrónicos para medir temperatura, profundidad y salinidad. Las redes se pueden
abrir y cerrar de forma independiente, por orden del laboratorio de a bordo, para tomar
muestras de un área específica de agua. (Foto de Laurence Madin, Institución Oceanográfica
Woods Hole)

MOCNESS
¿Como funciona?
MOCNESS consta de un marco rectangular resistente que lleva sensores y controles
en cualquier lugar de 6 a 20 redes. Un barco de investigación remolca MOCNESS a
paso de tortuga, de 2 a 3 nudos. El cable que conecta el barco y el instrumento
también transporta los datos y permite a los científicos controlar la profundidad del
instrumento. MOCNESS puede tomar muestras a una profundidad de hasta 6.000
metros (3,7 millas). Los sensores informan sobre la conductividad (salinidad), la
temperatura, la profundidad y los niveles de clorofila, oxígeno y luz.
Las redes MOCNESS son largas y afiladas, como las redes para mariposas, excepto
que son mucho más grandes. Miden hasta 18 metros (60 pies) de largo y están
teñidos de negro o azul oscuro para mezclarse con las aguas circundantes. La
abertura rectangular atraviesa un área precisa de agua durante un remolque y viene
en seis tamaños: 0,25, 1, 2, 4, 10 y 20 metros cuadrados (2,7, 11, 22, 43, 108 y 216
pies cuadrados; tamaños tenga en cuenta que el marco se inclina en un ángulo de
45 grados cuando está en marcha).
Las redes están hechas de mallas finas para atrapar tipos específicos de plancton.
Los agujeros pueden ser tan pequeños como 64 micrones, para atrapar
microzooplancton, o hasta 3 mm para enfocarse en los organismos más grandes. Los
tamaños de malla más pequeños son lo suficientemente grandes como para dejar
pasar el fitoplancton. Cualquier cosa más grande que el tamaño de la malla se barre
hacia la parte posterior de la red y se recolecta en un recipiente de muestreo
llamado copo.
Durante una tormenta de nieve en un crucero
de 2002 en el Océano Antártico, los
trabajadores preparan las redes MOCNESS
para botarlas (Institución Oceanográfica
Woods Hole)

MOCNESS
¿Qué hemos aprendido usando MOCNESS?
Con MOCNESS, los científicos ven detalles del agua y el plancton en parcelas precisas del océano. Los
investigadores han utilizado MOCNESS para mapear las distribuciones de zooplancton en los complejos
remolinos y remolinos tridimensionales en los bordes de la Corriente del Golfo, la Corriente de California y
otros lugares.
¿Qué plataformas están involucradas?
MOCNESS funciona siendo remolcado detrás de casi cualquier embarcación de investigación. Incluso los
barcos bastante pequeños como el Tioga de 18 metros (60 pies) funcionarán, siempre que tengan un
cabrestante, el tipo adecuado de cable conductor de datos y suficiente potencia de motor para tirar del
MOCNESS a través del agua.

MOCNESS
Ventajas
Con redes que se abren y cierran a pedido y una fuente de datos en tiempo real, MOCNESS brinda a los científicos un
gran control sobre dónde y cuándo toman sus muestras. Sin esta información, el muestreo de plancton es un poco
como perseguir mariposas con los ojos cerrados.
La capacidad de poner una gran cantidad de redes en el agua al mismo tiempo es una ventaja práctica. Los científicos
pueden recolectar muchas más muestras a la vez, ahorrando tiempo de envío y fondos de investigación. Y desde la
perspectiva del muestreo, la alternativa (hacer varias pasadas sobre la misma porción de agua) podría cambiar las
características del agua que se está muestreando.
Limitaciones
Diferentes tipos de zooplancton viven en diferentes partes de la columna de agua. MOCNESS solo puede tomar
muestras en aguas abiertas. La recolección de plancton del fondo del océano o de áreas desordenadas como los
arrecifes de coral requiere un método diferente.
MOCNESS tiene que ser remolcado lentamente (a menos de 3 nudos). La baja velocidad significa que parte del
zooplancton más grande puede nadar más rápido que la red y escapar. Las estimaciones de MOCNESS para estas
especies más grandes son menos confiables que para el zooplancton más pequeño (aunque los investigadores están
trabajando en este problema; ver Fuentes).

Marine Magnetometer Magnetómetro marino
¿Por qué lo usan los científicos e ingenieros?
Un magnetómetro es un instrumento científico utilizado para medir la fuerza
del campo magnético. En tierra, los magnetómetros se pueden usar para
encontrar depósitos de mineral de hierro para la minería. Bajo el mar, los
geofísicos marinos, los ingenieros oceánicos y los arqueólogos náuticos utilizan
magnetómetros marinos para detectar variaciones en el campo magnético
total del fondo marino subyacente.
Por lo general, el aumento de la magnetización es causado por la presencia de
hierro ferroso (no oxidado) en el fondo marino, ya sea de un barco de acero
naufragado o de una roca volcánica que contiene granos de magnetita, un
mineral altamente magnético.
Después de realizar las correcciones a las mediciones del campo magnético
total, los científicos pueden usar datos magnéticos para estimar la edad y el
espesor de los flujos de lava volcánica en las dorsales oceánicas y los puntos
calientes de las islas oceánicas; para localizar tuberías, cables submarinos y
cimientos de puentes; e identificar sitios arqueológicos importantes.
Los magnetómetros marinos son generalmente
instrumentos "tipo pez" (llamados así porque son
elegantes y solo tienen unos pocos metros de largo).
(Foto cortesía de Jennifer Glass, Universidad de
Washington)

¿Cómo funciona el instrumento?
Los magnetómetros marinos son generalmente instrumentos "tipo pez" (llamados así porque son
elegantes y solo tienen unos pocos metros de largo). Se remolcan al menos dos esloras y media
detrás del barco, de modo que el campo magnético del barco no interfiera con las mediciones
magnéticas.
Los magnetómetros marinos pueden ser escalares, midiendo la fuerza total del campo magnético;
o vector, resolviendo el campo magnético en los vectores de fuerza, inclinación (el ángulo en el que
las líneas del campo magnético intersecan la superficie de la tierra, 0° en el ecuador y 90° en los
polos magnéticos) y declinación (el ángulo que forma el campo magnético con el norte geográfico).
Los magnetómetros marinos contienen una cámara llena de un líquido rico en átomos de
hidrógeno, como queroseno o metanol. Los electrones disueltos en el líquido son excitados por una
fuente de energía de radiofrecuencia (RF) y transmiten su energía a los núcleos de los átomos de
hidrógeno (protones), alterando sus estados de espín. La transferencia de energía de los electrones
a los protones en los átomos de hidrógeno se denomina "Efecto Overhauser" (en honor al físico
estadounidense Albert Overhauser, quien lo descubrió a principios de la década de 1950) y los
magnetómetros que utilizan el efecto se denominan "Magnetómetros Overhauser".
Una vez que los protones están girando, se elimina la potencia de RF y los protones vuelven en
espiral a su alineación original con el campo geomagnético total. La frecuencia de su espiral, o
"precesión", se mide con una bobina y depende de una constante conocida, la "relación
giromagnética" y el campo geomagnético total. Por lo tanto, si se mide la frecuencia y se conoce la
constante, se puede calcular el campo geomagnético total.
Mark Holmes, profesor de
investigación en oceanografía de la
Universidad de Washington,
acompaña a un magnetómetro
marino en una expedición. (Foto
cortesía de Mark Holmes,
Universidad de Washington)

¿Qué plataformas se necesitan para su uso?
Diferentes tipos de magnetómetros marinos requieren diferentes
plataformas. Los magnetómetros remolcados en la superficie se
remolcan cerca de la superficie del océano y lo suficientemente
lejos detrás del barco para que la magnetización del barco no
interfiera con las mediciones. Los magnetómetros remolcados a
gran profundidad a menudo se conectan a un vehículo operado
de forma remota (como el sistema de cámara remolcada WHOI).
En enero de 2006, se utilizó un
magnetómetro marino para medir el
campo magnético sobre Juana Ridge, una
zona de grietas volcánicas en las Islas
Galápagos. (Ilustración cortesía de Jennifer
Glass, Universidad de Washington)

¿Cuáles son las desventajas de usar este instrumento?
Los magnetómetros remolcados en la superficie tienen sensibilidades más bajas que los magnetómetros
cerca del fondo. Los magnetómetros cercanos al fondo son más caros y cubren áreas más pequeñas que los
magnetómetros remolcados en la superficie.
¿Cuáles son las ventajas de este instrumento?
Los magnetómetros de Overhauser son mucho más eficientes energéticamente que sus predecesores, los
magnetómetros de precesión de protones, que se basaban en la excitación de los protones por una fuente de corriente
continua (CC). Los magnetómetros Overhauser también tienen velocidades de ciclo más rápidas (hasta cinco mediciones
magnéticas tomadas cada segundo) y sensibilidades más altas que los magnetómetros de precesión de protones más
antiguos. La mejora en el ahorro de energía es muy importante, porque los magnetómetros de Overhauser se pueden
montar en vehículos operados de forma remota que tienen una energía de batería limitada, lo que mejora la cobertura
espacial de los levantamientos de mapas magnéticos.
El diseño de la mayoría de los magnetómetros marinos los hace livianos, por lo que son muy fáciles de cargar en el barco
y desplegar. Los magnetómetros remolcados en superficie pueden cubrir áreas más grandes y son relativamente
económicos. Los magnetómetros remolcados en profundidad pueden cubrir áreas detalladas del lecho marino y tienen
sensibilidades más altas que los magnetómetros remolcados en la superficie.

Moored Profiler Perfilador amarrado
¿Qué es un perfilador amarrado y para qué lo usamos?
Un perfilador amarrado realiza mediciones repetidas de las corrientes
oceánicas y las propiedades del agua hacia arriba y hacia abajo a lo largo de
casi toda la columna de agua, incluso en aguas muy profundas. Los
instrumentos básicos que lleva son un CTD para temperatura y salinidad y
un ACM (medidor de corriente acústica) para medir corrientes, pero se
pueden agregar otros instrumentos, incluidos sensores bioópticos y
químicos.
A medida que crece el interés por el cambio climático global, también crece
nuestra necesidad de registros prolongados de la variabilidad de los
océanos. Los datos recopilados durante temporadas y años son
fundamentales para desarrollar modelos océano-atmósfera y aprender
sobre las interacciones aire-mar. Los perfiladores anclados se concibieron
como una forma rentable de realizar muestreos oceánicos a largo plazo.
Un perfilador amarrado que se recupera a bordo del R/V Mirai
de Japón de la estación K-1 en el Pacífico Norte después de una
misión de 13 meses para perfilar la columna de agua de 4500
m. (Foto de Susumu Honjo, Institución Oceanográfica Woods
Hole)

¿Cómo funciona un perfilador amarrado?
El perfilador amarrado está conectado a un cable de amarre subterráneo que
puede extenderse desde una profundidad de 50 metros (165 pies) hasta el fondo
del mar a 5000 metros (3 millas) o más. El perfilador utiliza un motor de tracción
alimentado por batería para subir y bajar del amarre. Sus sensores documentan las
propiedades del agua y las corrientes a medida que el perfilador asciende o
desciende.
El perfilador tiene suficiente energía de batería para viajar un total de
aproximadamente un millón de metros por despliegue. (Las implementaciones a
menudo duran un año a la vez). Un microprocesador integrado puede programarse
para realizar programas de muestreo complejos. Estos incluyen el muestreo en
ráfaga, en el que se recopilan varios perfiles en un día seguidos de varios días sin
muestreo, con todo el patrón repetido a lo largo del despliegue. El muestreo de
ráfagas minimiza los "errores de alias", donde los movimientos de alta frecuencia
no resueltos contaminan las señales de período largo.
El generador de perfiles amarrado almacena sus datos durante la duración de su
despliegue. Los científicos descargan los datos cuando recuperan el instrumento.
Los ingenieros y diseñadores esperan con ansias la posibilidad de enviar datos a
casa en tiempo real vía satélite. (En la actualidad, los perfiladores amarrados no
pueden comunicarse con los satélites porque la comunicación por radio no
funciona a través del agua de mar).
Un prototipo de perfilador amarrado durante
una verificación previa al despliegue en el
muelle de WHOI. Los ingenieros Terry Hammar
y Steve Liberatore colocan los soportes de
retención del perfilador sobre el cable de
amarre. (Institución Oceanográfica Woods
Hole)

¿Cómo se desarrolló el perfilador amarrado?
Grupos de investigación y empresas de varios países han desarrollado perfiladores amarrados. En WHOI,
miembros del Laboratorio de Ingeniería Avanzada del Departamento de Ingeniería y Física Oceánica
Aplicada trabajando con miembros del Departamento de Oceanografía Física para desarrollar el perfilador
amarrado WHOI.
Este trabajo comenzó con subvenciones de la Fundación Nacional de Ciencias y el Fondo Discrecional del
Director del WHOI. Se obtuvo apoyo de seguimiento de la Oficina de Investigación Naval y la
Administración Nacional Oceánica y Atmosférica.
En 1998, WHOI otorgó la licencia de su tecnología de perfilador amarrado a McLane Research Laboratories,
Inc. de las cercanías de Falmouth, Massachusetts, que ahora está comercializando un perfilador mejorado
(llamado McLane Moored Profiler, o MMP).
La principal diferencia entre el diseño del instrumento de WHOI y el MMP es el recipiente a presión para la
electrónica principal y la batería. Los prototipos de WHOI colocaron estos sistemas dentro de esferas de
vidrio; el MMP utiliza una caja de presión de titanio, que es más fácil de mantener. Para adaptarse a la
nueva caja de presión, McLane desarrolló un nuevo diseño mecánico y le dio al MMP una forma cilíndrica
aerodinámica.

Ventajas
Los perfiladores amarrados registran las condiciones del agua en profundidades inmensas, hasta 5.000 metros (3 millas).
Un solo lanzamiento de CTD a esa profundidad desde un barco llevaría muchas horas.
Los perfiladores amarrados funcionan hasta por un año a la vez, por lo que registran cambios diarios y estacionales que
serían simplemente imposibles de recopilar desde un barco.
Limitaciones
Los perfiladores amarrados suben y bajan por cables de amarre subterráneos, que generalmente están adornados con
instrumentos que miden muchos aspectos del agua. Los perfiladores necesitan un tramo de cable despejado, por lo que
los científicos no pueden colocar instrumentos en el camino de un perfilador. Para solucionar este problema, los amarres
subterráneos a menudo se establecen en pares, con un perfilador amarrado en uno y otros instrumentos en el amarre
hermano.
Como ocurre con la mayoría de los instrumentos subterráneos, los perfiladores anclados están limitados por estar
aislados de la superficie. Deben llevar sus propias baterías para alimentar los instrumentos y el motor, y la vida útil de las
baterías limita el tiempo que el perfilador puede permanecer fuera. Además, el perfilador nunca llega a la superficie del
mar, por lo que no tiene contacto por radio con los satélites. Los investigadores tienen que esperar hasta que finalice la
implementación para ver sus datos.

Nets and Water Bottles Redes y Botellas de Agua
Los dispositivos de muestreo de agua van desde un balde que se deja caer
por el costado de un barco hasta grandes botellas de agua que se envían a
miles de metros hacia el lecho marino a través de un cable. Probablemente,
la muestra de agua más utilizada se conoce como roseta o colección de
botellas de agua.
Las redes colectoras vienen en una amplia gama de tamaños. Los más
pequeños, quizás de un metro de largo, pueden ser remolcados brevemente
en aguas cercanas a la superficie. Los más grandes, remolcados durante
muchas horas, tienen grandes marcos de metal que transportan hasta 20
redes, con múltiples dispositivos de apertura y cierre y un conjunto de
sensores ambientales que envía información al laboratorio del barco. A
bordo del barco, los biólogos pueden indicar a las redes que se abran en
secuencia a medida que observan la temperatura, la profundidad, la
salinidad y otras características físicas, químicas y biológicas de interés en la
columna de agua.
Cuando las muestras biológicas suben a bordo del barco, algunas pueden
examinarse inmediatamente bajo microscopios en el laboratorio del barco.
Los animales pueden diseccionarse o analizarse en busca de pistas sobre sus
fuentes de alimento o exposición a contaminantes. Es posible que se
conserven otras muestras para trabajos posteriores en laboratorios en tierra.
Botellas de agua Niskin.

Piston Corer
El sacatestigos de pistón es un tubo largo y pesado que se
sumerge en el lecho marino para extraer muestras de sedimentos
de lodo. Un pistón dentro del tubo permite a los científicos
capturar las muestras más largas posibles, de hasta 90 pies de
largo. Son de diseño simple y elegante; en 1947, el científico
Maurice Ewing dijo que un descorazonador de pistón "trae
muestras del fondo del océano tal como un ama de casa
descorazona una manzana".
Cómo funciona un sacatestigos de pistón Después de ser bajado con un cable desde el
costado de un barco, el sacatestigos de pistón se acerca al lecho marino precedido por el
sacatestigos de gravedad pequeño. Al entrar en contacto, el brazo disparador se "abre" y
envía el descorazonador de pistón en una caída rápida al fondo. A medida que el
descorazonador de pistón penetra en el lecho marino, el interior del pistón se detiene en
la superficie del sedimento. La acción del pistón crea un diferencial de presión en la parte
superior de la columna de sedimentos. Esto permite que el material blando entre en el
revestimiento del núcleo sin interrupciones. En cuestión de segundos, el proceso está
completo. Luego, la tripulación del barco tira del cable hasta que el sacatestigos esté libre
del lecho marino. (Ilustración de Fritz Heide, Institución Oceanográfica Woods Hole)

Piston Corer
¿En qué se diferencia el sacatestigos de pistón de otros sacatestigos?
El objetivo de todos los sacatestigos es extraer muestras de lodo. Ewing una vez se refirió a los descorazonadores
como cortadores de galletas. La longitud y el diámetro de las galletas de barro que extraen depende del tipo de
descorazonador que se utilice. Los sacatestigos tradicionales tienen un diseño bastante simple: un tubo largo
coronado por una tonelada de plomo. A fines de la década de 1940, el oceanógrafo sueco Borje Kullenberg hizo
modificaciones en este diseño, agregando un pistón interno que ayuda a los investigadores a recolectar muestras de
lodo aún más largas. Los sacatestigos de pistón, como su primo el sacatestigos por gravedad, se utilizan
generalmente en áreas con sedimentos blandos, como la arcilla. Un sacatestigos por gravedad es solo una tubería
con peso que se deja caer libremente en el agua. Los descorazonadores de pistón tienen un mecanismo de pistón
que se activa cuando el descorazonador toca el fondo. El pistón ayuda a evitar perturbar el sedimento.

Piston Corer
¿Qué permite que un sacatestigos capture una muestra de sedimento?
Si alguna vez ha metido una pajilla en un batido, puso su dedo sobre la parte superior de la pajilla, luego extrajo la
pajilla con el helado atrapado dentro, tiene una idea de cómo funciona el descorazonador de pistón. Al igual que la
paja, el sacatestigos se sumerge en el lecho marino y recoge lodo en su tubo hueco abierto. Un sello en la parte
inferior del dispositivo retendrá la muestra de sedimento durante la recuperación.
¿Cuáles son las ventajas de utilizar un descorazonador de pistón?
Simplemente alargar un sacatestigos por gravedad no asegura la recuperación de una muestra más larga. La adición
del pistón interno permite capturar el sedimento blando sin una compresión o perturbación significativa. Esto
permite a los investigadores capturar la mejor muestra de sedimento posible.
¿Cuáles son las desventajas de usar un descorazonador de pistón?
Son pesados, largos y, a veces, difíciles de manejar. Debido a las operaciones involucradas y al equipo necesario, los
sacatestigos de pistón no pueden ejecutarse desde todos los buques de investigación. Se requiere un equipo de
manejo especial para lanzar y recuperar de manera segura un sistema de extracción de núcleos de pistón en aguas
profundas.

Piston Corer
¿Por qué son especiales los núcleos del océano?
Los núcleos extraídos del mar son especialmente útiles porque, a diferencia de los sedimentos terrestres, en su mayor
parte no han sido perturbados; nadie ha cavado alrededor de ellos, ni ha caminado sobre ellos. Al minimizar las
perturbaciones, los científicos pueden ver la imagen más clara de períodos de tiempo específicos en la Tierra.
¿Por qué estudiar sedimentos?
Mediante el estudio de los sedimentos, los científicos pueden aprender sobre la circulación oceánica, el clima, la
formación de depósitos de minerales, el movimiento de las placas oceánicas, la salinidad del agua y la estabilidad del
lecho marino para la exploración y extracción de petróleo. Los núcleos de sedimentos permiten a los científicos ver la
presencia o ausencia de fósiles específicos que pueden indicar patrones climáticos en el pasado, como durante las
edades de hielo. Algunos científicos se refieren a los núcleos como cápsulas del tiempo, porque la información que
contienen puede abarcar los últimos cientos de miles e incluso millones de años. Luego, los científicos pueden usar esta
información para mejorar la comprensión del sistema climático y predecir patrones y eventos en el futuro.

Antecedentes
A finales de 2006, surgió la oportunidad de adquirir gravímetros BGM-3 usados y piezas de repuesto de una empresa de
estudios comerciales, Fugro-Robertson, Inc. Se previó que la adquisición de estos gravímetros daría como resultado la
instalación permanente de medidores en varias embarcaciones UNOLS Clase 1, y que varios medidores que podrían
montarse e instalarse en otros barcos según sea necesario (por ejemplo, "gravímetros de piscina"). Para aprovechar esta
oportunidad, un grupo de científicos de la Universidad de Alaska en Fairbanks (UAF), la Institución Scripps de Oceanografía
(SIO) y la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI) escribieron una propuesta no solicitada de NSF con WHOI como
institución principal para adquirir los gravímetros y repuestos de Fugro. Esa propuesta (NSF-OCE-0705964) fue financiada
en 2007 y en el transcurso de los siguientes 2 años, 4 gravímetros se instalaron permanentemente en el USCGS Healy, R/V
Knorr y R/V Revelle. Esto aumentó la cantidad de gravímetros BGM-3 desplegados permanentemente de dos (los sistemas
en el R/V Melville y el R/V Marcus Langseth) a seis. Dos gravímetros adicionales fueron designados como gravímetros de
piscina y, desde 2008, se han desplegado en cruceros al Pacífico, el Mar Rojo y el Ártico.
La adquisición de siete gravímetros BGM-3 en 2007 a través de la subvención de NSF aumentó significativamente el
número resolvió el problema de proporcionar gravímetros a la flota de UNOLS, sin embargo, no proporcionó el apoyo
técnico y financiero a largo plazo de esta instrumentación. Para abordar esta necesidad, WHOI inició una discusión con la
comunidad de gravedad marina y los operadores de barcos de UNOLS para establecer un grupo de gravímetros para
compartir equipos y experiencia técnica con el objetivo final de garantizar que todos los gravímetros BGM-3 desplegados
estén bien mantenidos y respaldados para que que pueden obtener datos de gravedad marina de alta calidad. La puesta
en común de equipos tenía por objeto facilitar la compra de repuestos y las reparaciones necesarias de los gravímetros en
toda la UNOLS, reduciendo así los costos financieros y la carga logística para los operadores y la UNOLS en su conjunto.
Todas las instituciones operativas de barcos Clase 1 de UNOLS apoyaron esta iniciativa y, en junio de 2009, se formó la
instalación de equipos de reserva de campos potenciales (PFPE) en el WHOI.

Equipo disponible
En la actualidad, la sección de equipos de reserva de
campos potenciales (PFPE) de la instalación WHOI-
MISO respalda el mantenimiento y la operación de
nueve (9) gravímetros en la flota de UNOLS. La Tabla 1
resume los sensores disponibles. Siete (7) de estos
gravímetros BGM-3 están instalados
permanentemente y dos (2) están disponibles a través
de WHOI-PFPE para su uso en otras embarcaciones.
Gravimeter Purchaser In Service
Date
Host Vessel
(Operator)
S210* NSF 2011 R/V
Thompson (UWa
sh)
S213 LDEO 1984 R/V Marcus
Langseth (LDEO)
S218 NSF 2007 R/V Revelle (SIO)
S219 NSF 2007 R/V
Knorr (WHOI)
S220 NSF 2007 Pool Gravimeter
S221 NSF 2007 USCGS
Healy (UAF)
S222** NSF 2007 USCGS
Healy (UAF)
S223 NSF 2007 Pool Gravimeter
S224 SIO 1970? R/V Melville (SIO)
• Programado para instalarse en la primavera de 2011
** Programado para ser transferido al ARRV en 2014
Tabla 1: Gravímetros BGM-3 disponibles para la comunidad
UNOLS. Desde entonces, la propiedad de los gravímetros
comprados por NSF ha sido transferida a las respectivas
instituciones operativas.

En embarcaciones con gravímetros desplegados permanentemente, los sensores son parte del producto de datos
de crucero estándar de la embarcación y están disponibles para cualquier IP que utilice la embarcación. Los PI que
planeen usar los gravímetros como parte de su programa de cruceros deben informar tanto a la institución
operadora como a PFPE con bastante anticipación al crucero para ayudar a garantizar el apoyo necesario.
Los técnicos del buque anfitrión son responsables del mantenimiento de los gravímetros en el mar y de realizar
comprobaciones semanales y diarias de los sistemas. Durante las operaciones científicas, es responsabilidad de la
parte científica verificar el estado del gravímetro cada hora e informar a los técnicos de cualquier problema. La
ciencia también es responsable de verificar la calidad de los datos en el mar. Los IP deben tener en cuenta este
requisito al programar las funciones de guardia para su crucero.
Uno de los gravímetros PFPE BGM-3 durante la prueba inicial y
el reacondicionamiento realizados por el Sr. Randy Herr.
Dos gravímetros BGM-3 instalados en el buque
USCG Healy. (Foto por Randy Herr)

Datos
Para los gravímetros BGM-3 instalados permanentemente, cada institución registra los datos de gravedad en su propio
formato. El PI debe comunicarse con el barco que utilizará para obtener los formatos exactos y las muestras de datos. Los
gravímetros de piscina están equipados con computadoras portátiles de registro de datos y PFPE puede proporcionar
información y muestras de datos. PFPE también mantiene el código de Matlab que se puede utilizar para los controles de
calidad diarios. PFPE está trabajando actualmente con los operadores de barcos y la iniciativa NSF 'Rolling Deck to
Repository' dirigida por LDEO para establecer formatos estándar de registro de datos y software de procesamiento. Se
anima a los científicos a ponerse en contacto con PFPE para obtener más información y proporcionar comentarios sobre
este esfuerzo.

Gravímetros PFPE "Pool“
PFPE mantiene 2 gravímetros BGM-3 para uso en embarcaciones que carecen de gravímetros instalados permanentemente. Estos
gravímetros de piscina se han instalado en UNOLS y embarcaciones extranjeras de diferentes tamaños y se han desplegado en cruceros al
Pacífico, el Mar Rojo y el Ártico. PFPE proporciona todo el equipo necesario, incluidos repuestos, un gravímetro terrestre para lazos de
gravedad y computadoras portátiles para el registro de datos.
La planificación del envío y la instalación de los gravímetros BGM-3 para piscinas requiere una planificación importante porque se debe
mantener la alimentación de los sensores en todo momento, incluso durante el envío. Se alienta a los IP interesados en utilizar estos
sistemas a que se comuniquen con PFPE lo antes posible. Una vez que se conozcan las fechas y los puertos del crucero, PFPE trabajará con
los PI y los operadores de embarcaciones para coordinar la logística, incluida la movilización, la capacitación y la operación, y la
desmovilización. PFPE maneja toda la logística de instalación, incluido el envío y la capacitación en el sitio de los técnicos a bordo. El
equipo se envía al barco en un puerto conveniente (dentro de los EE. UU. continentales cuando sea posible) y un ingeniero viaja al barco
para instalar el gravímetro. La movilización generalmente toma 3 días y el tercer día incluye entrenamiento y un lazo de gravedad. Para
facilitar la logística de envío, PFPE puede optar por instalar el gravímetro mucho antes del crucero y/o retirarlo mucho después del
crucero. La obtención de datos de gravedad de alta calidad requiere datos precisos de navegación, velocidad y batimetría del barco. PFPE
trabaja con los técnicos del barco para garantizar que estas fuentes de datos estén disponibles. Se puede usar el sistema de registro de
datos del barco o la ciencia puede usar el software de registro de gravedad PFPE que se ejecuta en computadoras portátiles
proporcionadas por PFPE. En el último caso, las fuentes de datos del barco deben proporcionarse a través de fuentes de datos en serie o
de red. PFPE realizará amarres por gravedad durante la movilización y desmovilización. Las ataduras de gravedad se deben realizar
inmediatamente antes y después del crucero y, en caso de que el gravímetro se instale o retire significativamente antes o después del
crucero, los técnicos de a bordo o el equipo científico estarán capacitados para realizar estas ataduras. PFPE proporciona toda la
información, equipo y capacitación necesaria para estos vínculos. Después del crucero, un ingeniero de PFPE viajará a la embarcación para
realizar un enlace de gravedad final, retirar el gravímetro y enviarlo de regreso a Woods Hole.

Remote Access Sampler (RAS)
Los muestreadores de acceso remoto de McLane
están diseñados para recolectar muestras de agua
in situ en apoyo de proyectos de investigación
oceanográfica y programas de monitoreo
ambiental. El RAS 3-48-100 y el RAS 3-48-500
recolectan agua ambiental y material en
suspensión en bolsas de tedlar, aislando las
muestras para su posterior análisis de laboratorio.
Los sistemas RAS pueden equiparse opcionalmente
con prefiltros en línea. Cada RAS puede recolectar
hasta 48 muestras, de forma autónoma siguiendo
un programa de muestreo definido por el usuario.
El RAS 100 y el RAS 500 son sistemas
sustancialmente similares, que difieren en el
tamaño de los colectores de recolección de
muestras para admitir bolsas de muestra de 100
mililitros o 500 mililitros.
El muestreador de acceso remoto (RAS) es un muestreador de aguas costeras
o de aguas profundas que recolecta muestras para análisis biológicos, de
nutrientes mayores y menores disueltos, de metales traza disueltos o de
carbono orgánico disuelto. (Cortesía de los Laboratorios de Investigación
McLane)

Rosette Sampler
Los dispositivos de muestreo de agua van desde un
balde que se deja caer por el costado de un bote
pequeño hasta grandes botellas de agua que se envían
al fondo del océano profundo por medio de un cable.
Probablemente, el muestreador de agua más utilizado
se conoce como roseta. Es un marco con 12 a 36
botellas de muestreo (normalmente con una
capacidad de 1,2 a 30 litros) agrupadas alrededor de
un cilindro central, donde se puede conectar un CTD u
otro paquete de sensores.
ventajas:
Relativamente fácil de usar (solo roseta)
Desventajas:
Pesado para transportar/implementarPuede ser muy
frágil
Alambre de cabrestante de calibre grueso
Embarcación de gran capacidad
Roseta de
muestreo de
agua con CTD,
Reykjavik,
Islandia. (Foto de
Dan Torres,
Institución
Oceanográfica
Woods Hole)
Ken Buesseler revisando el muestreador de
rosetas antes del despliegue. (Foto de Ken
Kostel, Institución Oceanográfica Woods
Hole)
Operaciones de despliegue del
muestreador de rosetas CTD. (Foto de Dan
Torres, Institución Oceanográfica Woods
Hole)

ROV Rock Drill System
La Fundación Nacional de Ciencias otorgó
recientemente una subvención a Maurice Tivey y
Dan Fornari en WHOI para brindar supervisión y
coordinación operativas para el uso de un sistema
de perforación basado en ROV en Jason2 para la
comunidad científica de EE. UU. (NSF-OCE-
0531466). El sistema de perforación fue
desarrollado y operado durante la última década
por el Instituto de Investigación del Acuario de la
Bahía de Monterey (MBARI) y ahora ha sido
transferido a WHOI a través de la compra que fue
posible gracias a los fondos de la NSF. MBARI está
colaborando en la transferencia de la tecnología
de perforación y la experiencia operativa
requerida para usarla. El ROV Jason2 de la Instalación Nacional de Inmersión Profunda (NDSF)
equipó el sistema de perforación MBARI (flecha roja) en 2003 para trabajar
en el campo de ventilación hidrotermal Endeavour. (Foto por D. Kelley)

Sediment Trap Trampa de sedimentos
¿Qué es una trampa de sedimentos y por qué la usamos?
Las trampas de sedimentos son recipientes que los científicos
colocan en el agua para recoger las partículas que caen al
fondo del mar. Las trampas recolectan sedimentos diminutos o
acumulaciones más grandes llamadas nieve marina,
compuestas de materia orgánica, criaturas marinas muertas,
conchas diminutas, polvo y minerales.
El análisis de las muestras ayuda a los científicos a comprender
qué tan rápido se mueven los nutrientes y los elementos traza
como el carbono, el nitrógeno, el fósforo, el calcio, el silicio y el
uranio desde la superficie del océano hasta las profundidades
del océano. Estos materiales son lo que casi toda la vida de las
profundidades marinas usa como alimento (ya que las plantas
no pueden crecer en la oscuridad). Otros investigadores
analizan los elementos traza en busca de pistas sobre la
circulación oceánica hace miles de años. Y los datos de trampas
de sedimentos ayudan a comprender el otro extremo del ciclo
de nutrientes: cómo las corrientes ascendentes crean áreas de
pesca tan productivas.
Tres diseños de trampas de sedimentos. El diseño original del embudo
utiliza una gran área de recolección para tomar muestras de la nieve
marina que cae a grandes profundidades. Las aguas superficiales
contienen suficiente sedimento para que las trampas no requieran
embudos. Las trampas de sedimentos a la deriva, con flotabilidad
neutra, atrapan el material que cae en lugar de dejarlo pasar por la
corriente. Los dibujos no están en escala.

¿Cómo funcionan las trampas de sedimentos?
La trampa de sedimentos básica consta de un embudo ancho
con un recipiente colector en el fondo. La abertura del embudo
cubre un área estándar (como 0,25 metros cuadrados [2,7 pies
cuadrados]) y tiene deflectores en la parte superior para evitar
que entren objetos muy grandes que podrían obstruir el
embudo.La trampa se sujeta a una profundidad específica a un
cable fijo unido a un ancla o boya. Las trampas a menudo se
colocan muy profundas, donde pueden atrapar sedimentos
cerca del fondo del océano.
Cuando un barco regresa para recuperar la trampa, la
tripulación activa un dispositivo controlado a distancia llamado
liberación acústica. La liberación corta la línea entre la trampa y
su ancla, y la trampa flota hacia la superficie con sus muestras.
La primera trampa de sedimentos se colocó en 1978 frente a
las Bermudas, en más de 3200 metros (2 millas) de agua. En
experimentos más recientes, se han colocado varias trampas
cada 500 metros desde la parte superior del océano hasta 500
metros sobre el lecho marino. Al comparar las capturas de las
trampas, los científicos aprenden cuánto material recicla la vida
marina en su viaje hacia abajo.
Las trampas de sedimentos son algunos de los instrumentos más
grandes utilizados en los amarres oceánicos. Las aberturas de los
embudos se hacen grandes para atrapar suficiente sedimento para
los análisis. Aquí, Cynthia Pilskaln, del Laboratorio Bigelow de
Ciencias Oceánicas, se dirige en el R/V Oceanus para desplegar una
trampa. (Patrick Rowe, Institución Oceanográfica Woods Hole)

¿Cómo se han perfeccionado las trampas de sedimentos desde 1978?
Las nuevas trampas automatizadas transportan hasta 21 viales de
recolección en una bandeja motorizada. La unidad preprogramada
cambia los viales a intervalos establecidos o cuando los sensores de la
unidad registran un cambio en las condiciones del agua. Cada vial
sellado almacena información sobre un período de tiempo limitado y,
juntos, permiten que la unidad funcione de manera continua hasta por
un año.
Los científicos que estudian la parte superior del océano usan trampas
más pequeñas que son más fáciles de manejar y recolectan múltiples
muestras al mismo tiempo. En aguas menos profundas, cae mucho más
sedimento a través del agua que en las profundidades. Eso significa
que las trampas de sedimentos de la parte superior del océano pueden
prescindir de la voluminosa tapa del embudo. Se pueden implementar
solo por unos pocos días a la vez y aun así recolectar muestras útiles.
Pero las corrientes cerca de la superficie pueden ser lo suficientemente
fuertes como para empujar los sedimentos a través de una trampa de
la misma manera que la lluvia puede pasar por un pluviómetro. Así que
los científicos diseñaron la trampa de sedimentos de flotabilidad
neutra, que se desplaza con las corrientes predominantes a una
profundidad específica mientras atrapa los sedimentos que caen.
Diagrama de una trampa de
sedimentos de serie temporal
automatizada utilizada en el Mar
Arábigo. Un deflector en la parte
superior impide la entrada de
objetos grandes que obstruirían el
embudo. La bandeja circular
contiene viales de recolección. En
un horario preprogramado (cada 5
días a 1 mes), el instrumento sella
un vial y gira el siguiente en su
lugar. Los científicos recuperan las
muestras hasta un año después
para analizar el sedimento
recolectado. (Cortesía de la revista
Oceanus, Institución Oceanográfica
Woods Hole)

¿Qué hemos aprendido usando trampas de sedimentos?
Antes de las trampas de sedimentos, los científicos asumieron que los
nutrientes y los diminutos cuerpos de plancton se hundirían muy
lentamente, tardando siglos o milenios en llegar finalmente al fondo del
mar. Durante el largo descenso, razonaron, gran parte del material se
volvería a disolver o sería consumido por la vida marina y nunca llegaría
al fondo. Cómo la vida en las profundidades del mar podría sobrevivir
con tan pocos nutrientes llegando se convirtió en un rompecabezas.
Las trampas de sedimentos mostraron partículas mucho más grandes
(hasta 12 mm [0,5 pulgadas] de largo) de lo que esperaban los
científicos. Esta nieve marina se hunde tan rápido como 200 metros
(656 pies) por día y puede tocar fondo en tan solo unas pocas semanas.
A esa velocidad, las condiciones transitorias de la superficie, como una
floración estival de fitoplancton, se pueden sentir en el fondo del mar
en forma de ventisca de nieve marina.
Años de datos de trampas ahora indican que alrededor de 740 millones
de toneladas métricas (815 millones de toneladas) de carbono llegan al
fondo marino mundial cada año. Eso es alrededor del 1 por ciento de la
producción total de carbono del océano en un año. Los científicos han
hecho cálculos similares para otros elementos y nutrientes importantes.
Los científicos del WHOI Ken Buesseler y Jim Valdés con una
de las trampas de sedimentos de flotabilidad neutra que
ayudaron a diseñar. El cilindro central controla la flotabilidad
y alberga un transmisor de satélite. Los otros tubos recogen
sedimentos a medida que la trampa se desplaza en las
corrientes a una profundidad predeterminada, luego se
cierran antes de que la trampa regrese a la superficie. (Tom
Kleindinst, Institución Oceanográfica Woods Hole)

¿Qué plataformas están involucradas?
Las trampas de sedimentos generalmente se montan en el cable de amarre de una boya subterránea o de superficie. Las
trampas se atornillan a las líneas a profundidades específicas, donde permanecen hasta un año antes de que un barco de
investigación regrese para recolectar las muestras.
Ventajas
Las trampas de sedimentos son el único medio para que los científicos obtengan datos concretos sobre las cantidades y
tipos de material que las aguas superficiales transportan a las profundidades del océano.La construcción robusta de
titanio significa que las trampas se pueden volver a desplegar tan pronto como se reemplacen los viales de recolección.
Limitaciones
Las trampas de sedimentos deben permanecer verticales en el agua para que funcionen correctamente. Las trampas
desplegadas en corrientes fuertes deben registrar continuamente su ángulo de inclinación para que los científicos
puedan saber si las muestras se han visto comprometidas.
En aguas profundas, lleva mucho tiempo recolectar suficiente sedimento para una muestra, especialmente porque, en la
costa, científicos de una amplia gama de disciplinas están esperando una parte de la muestra.
Las muestras pueden sesgarse a sí mismas. El océano profundo tiene poca comida, por lo que un frasco de recolección
lleno de sedimentos es un buffet para el zooplancton local. En algunas trampas, la mayor parte de la captura puede
provenir de “nadadores” que llegan en busca de comida, y no del sedimento en absoluto. Los diseñadores de trampas
están trabajando en formas de mantener los organismos vivos fuera de las muestras.

Submersible Incubation Device (SID)
El dispositivo de incubación sumergible (SID) es un minilaboratorio
robótico que permite a los investigadores en el mar recolectar y procesar
automáticamente muestras de agua de mar de un volumen preciso a una
profundidad específica para estudiar los organismos que viven en la
columna de agua, en el fondo del mar o en fluido de ventilación
hidrotermal. Las variaciones del SID original se han optimizado para
muestrear, incubar y preservar organismos en ubicaciones o condiciones
precisas dentro del entorno del fondo marino.El SID original fue diseñado
para medir un aspecto clave de los ecosistemas oceánicos: qué tan rápido
los organismos fotosintéticos unicelulares en el corazón de la cadena
alimentaria convierten el dióxido de carbono en carbono orgánico. En ese
momento, el método estándar a bordo para hacer eso requería desplegar
botellas de muestra a altas horas de la noche, recuperarlas en la superficie
del mar al amanecer, incubar el fitoplancton todo el día en condiciones
que les permitieran proceder normalmente con la fotosíntesis y luego,
durante horas después oscuridad, preparando las muestras para el
análisis. El objetivo de SID (y todas las variantes posteriores) era
automatizar la recolección y el procesamiento de muestras para brindarles
a los investigadores una idea de las funciones microbianas críticas debajo
de la superficie sin exponer las muestras recolectadas o procesadas a las
condiciones de la superficie.
MS-SID durante la recuperación en el
Mediterráneo que muestra cámaras de
recolección llenas de conservante amarillo.
(Ganador Cherie, Institución Oceanográfica
Woods Hole)
Dispositivo de incubación sumergible (SID)

Submersible Incubation Device (SID) Dispositivo de incubación sumergible (SID)
SID profundo
Esta primera variante del SID original se diseñó específicamente para recolectar e incubar
muestras de agua de mar sin filtrar en profundidades de hasta 1000 metros bajo la superficie.
MS-SID
El muestreador microbiano (MS) SID se diseñó no solo para recolectar e incubar muestras de las
profundidades del océano, sino también para filtrar y preservar organismos para que pudieran
examinarse más de cerca al recuperarlos y para que los investigadores pudieran extraer ARN de
las muestras. MS-SID puede procesar volúmenes cinco veces más grandes que los primeros SID,
lo que mejora enormemente las probabilidades de detectar organismos dispersos y sus sutiles
reacciones químicas. Puede muestrear una zona de seis pies de espesor a más de dos millas por
debajo de la superficie del mar y puede comunicarse con la superficie en tiempo real, lo que
permite a los científicos ajustar los protocolos de muestreo y/o procesamiento en función de
los datos del instrumento. La financiación para el desarrollo de MS-SID fue proporcionada por el
Departamento de Energía y la Fundación Nacional de Ciencias.
Vent-SID (Experimental)
Vent-SID es una variante del MS-SID que incuba muestras de fluido de ventilación hidrotermal a
temperaturas de hasta 60 °C (140 °F). Al igual que MS-SID, también filtrará y preservará
organismos in situ para su posterior estudio y puede procesar grandes volúmenes en
profundidad con comunicación en tiempo real y control de protocolos de muestreo y
procesamiento. El primer despliegue de Vent-SID está programado para noviembre de 2014 a
las 9N en East Pacific Rise. El financiamiento para Vent-SID fue proporcionado por el programa
de la Fundación Nacional de Ciencias para la Tecnología Oceánica y la Coordinación
Interdisciplinaria.
Vent-SID se somete a pruebas en WHOI antes de su primer
despliegue en noviembre de 2014 en 9N en East Pacific Rise.
El tubo transparente en la parte frontal del instrumento es un
muestreador umbilical aislado que permite que las muestras
de líquido de ventilación permanezcan a temperatura durante
la recolección antes de ingresar a una cámara de incubación
calentada. (Fred Thwaites, Institución Oceanográfica Woods
Hole)

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