D3 Telemetria GPS/IMU

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Um gravador GPS de alta frequência, capaz de registrar uma posição pelo menos uma vez por segundo, combinado com uma unidade de medição inercial (IMU) que integra um acelerômetro, um giroscópio e um magnetômetro, permite a reconstrução da trajetória tridimensional completa de uma ave em voo livre, sem a necessidade de observação ou captura direta. Essa combinação de um gravador GPS de alta frequência e uma IMU é o método de observação mais poderoso disponível para estudar a dinâmica do voo de uma ave e os diferentes modos de voo, pois fornece diretamente as variáveis ​​de estado do sistema de voo: a posição, a velocidade, o ângulo da trajetória e a taxa de subida da ave a qualquer momento.

No entanto, a velocidade que esse gravador GPS de alta frequência mede diretamente é a velocidade relativa ao solo, enquanto os módulos aerodinâmicos que descrevem a sustentação e o arrasto da ave requerem, em vez disso, a velocidade em relação ao ar circundante, e não em relação ao solo. Para converter de uma para a outra, o vetor do vento que sopra no mesmo instante e local deve ser subtraído da velocidade em relação ao solo. Esses dados não são medidos diretamente pelo gravador GPS de alta frequência e precisam ser obtidos por meio de radiossondas ou modelos meteorológicos.

Essa trajetória tridimensional reconstruída é especialmente útil para estudar como uma ave reage a um ambiente extremo: a altitude em que ela voa, extraída diretamente da posição fornecida pelo gravador GPS de alta frequência, juntamente com as mudanças de velocidade e ângulo de trajetória detectadas pela unidade de medição inercial quando a ave encontra ar de baixa densidade ou turbulência intensa, deixa uma assinatura distintiva na trajetória que pode ser extraída automaticamente, sem a necessidade de um observador humano presente durante essa parte do voo.

A mesma trajetória tridimensional também deixa outra assinatura distintiva quando uma ave migratória para antes de completar uma longa etapa: uma parada migratória é reconhecida na trajetória porque a posição da ave deixa de avançar na direção da migração por um período prolongado. Essa parada, detectada automaticamente a partir da posição fornecida pelo gravador GPS de alta frequência, serve como um indicador de que a ave esgotou suas reservas de gordura e precisa parar para repô-las antes de continuar.

Essas duas assinaturas distintas — a deixada por um ambiente extremo na altitude e velocidade da ave, e a deixada por uma parada migratória em sua posição — são o que torna a combinação de um gravador GPS de alta frequência e uma unidade de medição inercial o método de observação mais importante para detectar, a partir de uma única trajetória tridimensional reconstruída em campo, tanto o momento em que uma ave saudável atinge o limite de suas capacidades devido às condições atmosféricas que enfrenta, quanto o momento em que suas reservas de gordura não são mais suficientes para que ela continue voando sem parar.

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