E11 Acústica y Óptica Oceánica

Tópico

La acústica oceánica estudia cómo se propaga el sonido dentro del océano, una velocidad que depende de la temperatura del agua, de su salinidad y de la presión a la que se encuentra, y que típicamente se ubica entre mil cuatrocientos cincuenta y mil quinientos cincuenta metros por segundo. Es precisamente esa dependencia de la velocidad del sonido con las propiedades del agua la que hace que el propio sonido, al viajar por el océano, termine revelando información sobre la temperatura y la salinidad de las aguas que atraviesa.

A una profundidad de entre seiscientos y mil doscientos metros existe una capa donde la velocidad del sonido alcanza su valor mínimo, y es precisamente esa mínima velocidad la que hace que la refracción atrape el sonido dentro de esa capa, formando un canal de sonido profundo que permite que las ondas sonoras se propaguen a lo largo de miles de kilómetros con una disipación mínima. Es esa propagación de larguísimo alcance la que hace que este canal resulte útil tanto para el monitoreo oceánico a distancia como para el rastreo de mamíferos marinos y para la tomografía acústica que se describe a continuación.

La tomografía acústica oceánica aprovecha precisamente ese canal de sonido profundo para medir el tiempo que tardan los pulsos de sonido en viajar entre pares de transmisores y receptores, y es ese tiempo de viaje el que permite inferir la temperatura media del agua integrada a lo largo de todo el trayecto que recorre el sonido, con una sensibilidad de diez milisegundos de retraso por cada grado Celsius que cambia esa temperatura media. Esta técnica es, de hecho, el único método capaz de medir la temperatura media de grandes volúmenes de océano con una actualización tan rápida como unas pocas horas.

La velocidad de las corrientes oceánicas, por su parte, se mide de manera acústica con perfiladores que aprovechan el efecto Doppler: estos instrumentos emiten una señal acústica que las partículas suspendidas en el agua dispersan de vuelta hacia el propio instrumento, y es el desplazamiento Doppler de esa señal retrodispersada el que permite calcular la velocidad de la corriente a distintas profundidades a la vez, en un mismo perfil vertical.

La óptica oceánica, de manera paralela a la acústica que se acaba de describir, estudia cómo se propaga la luz solar dentro del océano, una propagación que determina cuánta energía queda disponible para la fotosíntesis dentro de la zona iluminada del mar. La luz se atenúa de manera exponencial con la profundidad siguiendo la ley de Beer-Lambert, y es la concentración de clorofila, de materia orgánica disuelta y de partículas en el agua la que determina qué tan rápido ocurre esa atenuación; es precisamente esa misma composición óptica del agua la que hace que el color del océano, observado desde satélite, permita estimar la concentración de clorofila y, a partir de ella, la productividad primaria de todo el mar.

Así, desde la velocidad del sonido con la que abre este documento hasta el color del océano con el que termina, pasando por el canal de sonido profundo, la tomografía acústica y la medición Doppler de las corrientes, la acústica y la óptica oceánicas hacen que el propio océano, a través de cómo transmite el sonido y la luz que lo atraviesan, termine revelando su propia temperatura, sus propias corrientes y su propia productividad biológica.

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