Los módulos de aterrizaje bentónicos son plataformas submarinas autónomas o semiautónomas diseñadas para realizar mediciones oceanográficas in situ, muestreos, captación de imágenes y experimentos. Entre sus configuraciones se incluyen los landers bentónicos de cámara, de perfilado, con cámara, de muestreo, experimentales, de aguas profundas y hadales, con cargas útiles tales como CTD, sensores químicos, ADCP, hidrófonos, cámaras y muestreadores de sedimentos.
Esta guía abarca los módulos de aterrizaje bentónicos destinados a la biogeoquímica y la ecología bentónicas, el transporte de sedimentos, la monitorización de la contaminación, los estudios sobre el almacenamiento de carbono y la evaluación de infraestructuras en alta mar.
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Los módulos de aterrizaje bentónicos son plataformas autónomas o semiautónomas que transportan instrumentos, muestreadores, cámaras y sistemas experimentales hasta el lecho marino, donde proporcionan una base estable para realizar observaciones in situ que pueden resultar difíciles de obtener desde embarcaciones en movimiento o vehículos submarinos.
Muchos sistemas se despliegan mediante caída libre y operan de forma independiente en el fondo marino antes de liberar lastre y regresar a la superficie gracias a la flotabilidad positiva; para facilitar su recuperación, se suelen utilizar dispositivos de liberación acústicos y balizas de superficie. Este método de funcionamiento permite que un módulo de aterrizaje bentónico actúe como un versátil laboratorio submarino para la investigación de las profundidades oceánicas sin necesidad de una conexión por cable permanente.
Los módulos de aterrizaje bentónicos con cámara aíslan un área definida de sedimento y del agua que la recubre, lo que permite a los investigadores realizar un seguimiento de los cambios en los compuestos disueltos a lo largo del tiempo y cuantificar los intercambios de oxígeno, nutrientes, parámetros del sistema del carbono y otros solutos a través de la interfaz sedimento-agua. Dado que la inserción de la cámara y la mezcla pueden influir en los flujos medidos, es necesario tener en cuenta estos efectos a la hora de interpretar los resultados.
Los módulos de perfilado bentónico sitúan microsensores a través del agua del fondo hasta la capa superior del sedimento, utilizando movimientos verticales precisos para obtener mediciones de alta resolución de variables como el oxígeno, el sulfuro y el pH. Este enfoque ayuda a determinar los gradientes químicos a lo largo de la interfaz sedimento-agua que el muestreo convencional con botellas puede pasar por alto.
Los módulos de imagen utilizan cámaras fotográficas, sistemas de time-lapse o vídeo para observar organismos bentónicos y su hábitat sin necesidad de pilotar el vehículo de forma continua. La utilidad y la interpretación del registro visual resultante dependen de factores como la iluminación, el campo de visión, la escala de la imagen, la duración del despliegue, el uso de cebos y cualquier perturbación causada por la propia plataforma.
Los módulos de muestreo recogen agua, agua intersticial, sedimentos, partículas o material biológico directamente en el fondo marino. El muestreo automatizado puede sincronizarse con las mediciones de los sensores o con actividades experimentales, mientras que las muestras recuperadas pueden utilizarse posteriormente para análisis de laboratorio más detallados.
Los landers experimentales alteran activamente las condiciones controladas en el lecho marino para investigar las velocidades de los procesos o las respuestas del ecosistema, al tiempo que registran el cambio ambiental resultante. Dependiendo del experimento, pueden incorporar cámaras, inyectores, bombas, dispositivos de resuspensión, adiciones de trazadores u otros módulos especializados.
Los módulos de aterrizaje para aguas profundas están diseñados para funcionar bajo alta presión hidrostática, bajas temperaturas y condiciones de recuperación difíciles. Los sistemas hadales amplían este enfoque a las fosas oceánicas, donde los módulos de descenso con cámara en caída libre pueden combinar la captura de imágenes, las mediciones CTD y la liberación acústica de lastre a profundidades extremas, lo que requiere que las carcasas a presión, los sistemas de flotación y los sistemas de liberación estén homologados adecuadamente para la profundidad de la misión.
Los módulos de aterrizaje bentónicos permiten realizar mediciones de la respiración, la regeneración de nutrientes, la remineralización de la materia orgánica y el intercambio de carbono entre los sedimentos y las aguas del fondo. Los sistemas de cámara y de perfilado resultan especialmente útiles para la observación directa de los procesos que tienen lugar en la interfaz entre el sedimento y el agua, mientras que algunos sistemas también permiten realizar mediciones de covarianza de remolinos de los flujos bentónicos sin encerrar físicamente el sedimento.
Un módulo de aterrizaje puede funcionar como un observatorio compacto de las profundidades marinas en entornos a los que resulta difícil volver con regularidad. Mediante la combinación de cámaras, sensores acústicos, sondas ambientales y sistemas con cebo, estas plataformas pueden documentar el comportamiento, la abundancia, el uso del hábitat y las relaciones entre la fauna bentónica y las condiciones ambientales locales.
Los medidores de corriente, los ADCP, las cámaras, los sensores de turbidez y los perfiladores cercanos al lecho pueden utilizarse conjuntamente para caracterizar la erosión, la deposición, la resuspensión y el flujo en la capa límite. La combinación de mediciones hidrodinámicas y ópticas ayuda a relacionar los cambios observados en el lecho marino con las fuerzas que actúan inmediatamente por encima del sedimento, aunque a la hora de interpretar los datos deben tenerse en cuenta la altura de los sensores y las perturbaciones del flujo inducidas por el bastidor.
Los sistemas de observatorios bentónicos permiten establecer condiciones de referencia y realizar un seguimiento de los cambios químicos o físicos en torno a emplazamientos afectados por la contaminación, la desoxigenación, el desarrollo marítimo o el almacenamiento de carbono bajo el lecho marino. Sus largos tiempos de permanencia permiten recopilar mediciones cerca de posibles fuentes o hábitats sensibles durante períodos prolongados.
Los módulos de aterrizaje pueden supervisar las condiciones en torno a tuberías, cables, cimientos e instalaciones submarinas, al permitir mediciones localizadas de corrientes, respuesta de los sedimentos, química del agua, acústica y cambios ecológicos. Esto permite observar las condiciones ambientales en torno a la infraestructura sin necesidad de la presencia continua de buques o vehículos.
El diseño de la carga útil determina la capacidad de medición, la autonomía, el consumo energético, los requisitos de almacenamiento y la complejidad general de la misión; por lo tanto, el conjunto de instrumentos debe adaptarse rigurosamente a los objetivos del despliegue. Entre las opciones habituales de carga útil se incluyen las siguientes.
| Sensor/Carga útil | Descripción general |
| Sensores CTD e hidrográficos | Miden la conductividad, la temperatura, la presión y las propiedades derivadas del agua de mar cerca del lecho marino. |
| Sensores de oxígeno disuelto y optodos | Realizan un seguimiento de las condiciones del oxígeno en las aguas de fondo, en cámaras o en volúmenes experimentales. |
| Sensores de pH, redox y químicos | Miden las condiciones químicas relevantes para la biogeoquímica y los procesos sedimentarios. |
| Medidores de corriente y ADCP | Caracterice el flujo cercano al lecho, los perfiles de corriente y el forzamiento hidrodinámico. |
| Sensores de turbidez y ópticos | Supervisan las partículas en suspensión, la retrodispersión óptica, la fluorescencia o propiedades relacionadas. |
| Cámaras y sistemas de iluminación | Proporcionan observaciones fijas, en time-lapse o en vídeo del lecho marino y la fauna bentónica. |
| Hidrófonos y sensores acústicos | Permiten la monitorización acústica pasiva y otras mediciones acústicas del lecho marino. |
| Muestreadores de agua y de agua intersticial | Recogen muestras discretas para su análisis en laboratorio. |
| Sistemas de muestreo de sedimentos y de material biológico | Recuperan material físico para su estudio geológico, químico, microbiológico o ecológico. |
La combinación de cargas útiles complementarias puede convertir una plataforma en un observatorio submarino integrado, lo que permite examinar varias variables o procesos medioambientales durante el mismo despliegue. Por lo tanto, la calibración, la sincronización y la protección contra las incrustaciones cobran cada vez más importancia durante los despliegues prolongados, especialmente cuando se prevé que varios sensores funcionen conjuntamente durante períodos prolongados.
El objetivo de medición y el entorno operativo deben determinar la selección del módulo de aterrizaje, considerando la plataforma, la carga útil y el sistema de recuperación como partes del mismo diseño de la misión. Entre los factores clave de selección se incluyen:
También deben tenerse en cuenta la pendiente del lecho marino, la resistencia de los sedimentos, la velocidad de la corriente, la estabilidad del bastidor y el riesgo de hundimiento o socavación, ya que cada uno de estos factores puede afectar tanto a la calidad de las mediciones como al éxito de la recuperación. En conjunto, estos factores determinan si un módulo de aterrizaje bentónico es adecuado para la misión prevista.
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