Guest post: come Boaty McBoatface sta diventando fondamentale per la scienza oceanica

Nel 2016, il Natural Environment Research Council (NERC) ha lanciato una campagna per il crowdsourcing di un nome per la prossima nave di ricerca polare di classe mondiale del Regno Unito.

Il sondaggio non è andato esattamente come previsto. 

Il vincitore in fuga per il nome della nave da ricerca reale (RRS) che avrebbe sostituito il RRS James Clark Ross ed RRSErnest Shackleton era "Boaty McBoatface". Con più di 120,000 voti, il nome ha trionfato comodamente davanti a proposte come "Usain Boat" e "It's Bloody Cold Here".

La nave è stata successivamente chiamata il RRS Sir David Attenborough, in onore del veterano conduttore televisivo e naturalista, ma la popolarità pubblica del nome Boaty McBoatface non poteva essere ignorata.

L'anno seguente, il Centro Nazionale di Oceanografia (NOC) ha annunciato che il suo tre nuovi veicoli subacquei autonomi (AUV) porterebbe con orgoglio il nome. 

Questi robot sottomarini, lunghi circa 3.5 metri e con un diametro di 80 cm, vengono utilizzati per esplorare gli oceani del mondo senza la necessità di un pilota umano, raccogliendo dati in aree remote altrimenti inaccessibili.

Negli ultimi cinque anni Boaty è stato schierato in tutto il mondo per sostenere la ricerca sul clima. Le spedizioni includono un viaggio di 40 km sotto le piattaforme di ghiaccio antartiche per studiare gli impatti dei cambiamenti climatici sul ghiacciaio Thwaites.

Dove è iniziato tutto

Il primo veicolo sottomarino autonomo ha colpito i mari negli anni '1950 e doveva essere utilizzato per scopi commerciali, militari e di intelligence. 

Il dispositivo, sviluppato dal Laboratorio di fisica applicata ed Università di Washington negli Stati Uniti, è stato nominato SPURV (Veicolo di ricerca subacquea per scopi speciali). Progettato per la ricerca nelle acque artiche, il suo scafo era in alluminio e aveva una forma simile a un siluro. Il controllo di questo AUV è stato effettuato mediante comunicazioni acustiche ed è stato utilizzato con successo nella ricerca oceanografica fino al 1979.

Il National Oceanography Center (NOC) ha sviluppato il nostro autosub gamma di AUV dagli anni '1990. L'obiettivo è stato quello di prendere la tecnologia dei veicoli subacquei esistenti e migliorarne le capacità per la ricerca in tutte le discipline, tra cui l'oceanografia fisica e le geoscienze.

Nel giugno 1996, la prima missione di sottomarino automatico del NOC ebbe luogo all'Empress Dock presso il NOC di Southampton. Ciò è iniziato con una serie di brevi prove per dimostrare come l'AUV potesse essere controllato a distanza. 

Un mese dopo, la prima missione autonoma di cinque minuti ha avuto luogo durante una settimana di prove a Portland Harbor nel Dorset. L'autosub si è tuffato a tre metri, ha mantenuto una rotta costante e una profondità controllata entro mezzo metro rispetto a quanto richiesto.

Avanti veloce fino ad oggi e la nostra flotta di AUV può ora immergersi fino a 6,000 metri e navigare attraverso stretti canali sotto le calotte glaciali, aree che in precedenza erano inaccessibili alle navi di ricerca. Questo rapido sviluppo significa che gli AUV possono effettuare letture ovunque, da aree remote a tempestosi mari aperti.

La flotta di AUV di NOC può essere equipaggiata con una gamma di sensori, consentendo agli scienziati di misurare dati come temperatura, salinità, correnti oceaniche e forma del fondale marino. 

Prima di essere lanciati, gli AUV sono programmati con istruzioni su dove andare, cosa misurare e a che profondità andare. Utilizzando la tecnologia dei sensori all'avanguardia, gli AUV possono essere schierati dalla nave o dalla costa e viaggiare per centinaia di miglia verso il mare per raccogliere dati importanti sul clima terrestre, riducendo la necessità di lunghe e costose spedizioni con equipaggio.

AUV in azione

Gli AUV offrono molteplici vantaggi per la comunità scientifica. Hanno una durata della batteria estesa e possono coprire distanze maggiori, il che consente loro di essere utilizzati per mesi alla volta. Ciò consente agli scienziati di raccogliere dati per periodi prolungati e quindi sviluppare registrazioni osservative più complete.

Ad esempio, di recente abbiamo guidato a studio per indagare le lacune nella conoscenza di come l'oceano assorba il carbonio organico attraverso il pompa a carbone biologico. Questo processo cruciale vede la materia organica affondare sul fondo dell'oceano, portando con sé il carbonio che ha assorbito dall'atmosfera.

Il team ha utilizzato una tecnologia subacquea autonoma per valutare gli elementi del ciclo del carbonio per aggiornare le proiezioni future della pompa. Lo studio ha evidenziato la disparità tra la forza della pompa del carbonio biologico nell'attuale generazione di modelli climatici usato per Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici (IPCC) valutazioni. La nuova ricerca ha identificato le osservazioni necessarie per ridurre le incertezze nelle stime attuali e future nel ciclo complessivo del carbonio nell'oceano, consentendo modelli climatici più solidi.

Quest'anno, il team sta integrando nuovi sensori lab-on-chip e sistemi di telecamere per il particolato per consentire agli scienziati di valutare come il carbonio si muove attraverso l'oceano. Sono state apportate incredibili innovazioni nella durata della copertura che gli AUV sono in grado di ottenere in luoghi specifici, migliorando ulteriormente la nostra comprensione delle variazioni tra le diverse stagioni.

Ghiacciaio Thwaites e giacimenti petroliferi in pensione

All'inizio del 2022, gli ingegneri si diressero verso il ghiacciaio Thwaites in Antartide per aiutare gli scienziati a capire il cause della sua perdita di ghiaccio al fine di prevedere meglio in che modo il suo deterioramento potrebbe contribuire all'innalzamento del livello del mare. 

A causa del ghiaccio marino insolitamente denso e denso attorno a Thwaites, il team ha condotto lo studio intorno alla vicina piattaforma di ghiaccio di Dotson. 

Boaty McBoatface ha percorso più di 40 km sotto la piattaforma di ghiaccio, misurando le correnti oceaniche, la turbolenza e altre proprietà dell'acqua di mare, come la temperatura, la salinità e l'ossigeno disciolto. Queste informazioni, che sono ancora in fase di elaborazione, ci aiuteranno a comprendere le proprietà dell'acqua profonda molto al di sotto delle piattaforme di ghiaccio e a indagare su come stanno guidando i processi di scioglimento. 

L'uso dell'autosub a lungo raggio è stato determinante nel cambiare il modo in cui raccogliamo importanti dati oceanici per comprendere gli effetti del cambiamento climatico.

Abbiamo anche iniziato a sperimentare il concetto di utilizzare Boaty per il monitoraggio ad alta tecnologia ea basso impatto per rilevare eventuali potenziali impatti ambientali nei giacimenti petroliferi a fine vita. 

Nell'autunno 2022, Boaty è stato incaricato di monitorare i siti industriali nel Mare del Nord. L'autosub ha esplorato diversi siti di petrolio e gas dismessi, nonché l'area marina protetta di Braemar Pockmarks, raccogliendo dati sull'acqua, gli inquinanti e le correnti, oltre a scattare immagini del fondale marino. 

Man mano che i siti petroliferi e del gas vengono chiusi, gli autosub possono svolgere un ruolo cruciale nella valutazione e nel monitoraggio delle aree marine prima, durante e dopo le operazioni di disattivazione.

Il successo di questo progetto dovrebbe consentire una rivoluzione nel modo in cui vengono intraprese le indagini marine, supportando l'industria nella transizione verso i suoi obiettivi net-zero.

Cosa c'è dopo?

Quest'anno, il NOC sta lavorando per estendere le capacità dei nostri AUV per supportare una gamma più ampia di discipline scientifiche. 

Integreremo nuovi e nuovi sensori per equipaggiare i nostri sottomarini automatici pronti a supportare la prossima ricerca biogeochimica nel Nord Atlantico, oltre a migliorare la loro autonomia per le implementazioni a lungo termine vicino e sotto il ghiaccio marino in Antartide.

In un altro progetto, stiamo attualmente lavorando per fornire un nuovo Capacità oceanografica netta zero programma di ricerca (NZOC). Questo mira a sviluppare la capacità di ricerca oceanica con una minore impronta di carbonio.

Ciò richiederà una transizione nella tecnologia che spazia dai carburanti verdi, alle operazioni automatizzate delle navi, alla tecnologia delle batterie all'avanguardia, all'ottimizzazione dell'intelligenza artificiale, alle nuove tecnologie dei sensori e alla robotica leader a livello mondiale.

Siamo entusiasti di vedere quali altri primati che Boaty McBoatface potrà raggiungere in futuro.

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• Fonte: https://www.carbonbrief.org/guest-post-how-boaty-mcboatface-is-becoming-instrumental-for-ocean-science/