Cientistas do Laboratório de Pesquisa Naval dos Estados Unidos desenvolveram boias acústicas amarradas ao gelo para monitorar o ambiente acústico e oceanográfico nas mudanças do Ártico. As bóias fornecem dados oceanográficos críticos para melhorar a capacidade de previsão dos modelos oceânicos e climáticos.

Essas bóias validaram as teorias de propagação do som dos pesquisadores do Ártico e continuarão a guiar e validar estudos teóricos no Mar de Beaufort de março de 2020 a março de 2021.

"Nosso trabalho, em tempo real, faz a tomografia no oceano com bóias, "disse Altan Turgut, Físico de pesquisa com NRL. "A cada quatro horas, eles assimilam os dados nos modelos do oceano."

A tomografia acústica do oceano é uma técnica que usa ondas sonoras para obter imagens da temperatura e da corrente do oceano.

As bóias são uma alternativa prática às técnicas de medição acústica e oceanográfica mais tradicionais, porque fornecem monitoramento em tempo real e capacidade operacional. Adicionalmente, eles permitem comunicação acústica sob o gelo e capacidade de navegação para plataformas móveis, como planadores oceânicos e veículos autônomos subaquáticos.

Turgut e seus colegas começaram a investigar os efeitos das mudanças nas características do gelo em 2016 no desempenho do sonar de frequência média no Ártico moderno. Os sonares de frequência média têm uma faixa de frequência semelhante ao canto dos pássaros mais comuns.

Os pesquisadores participaram de várias expedições multi-institucionais ao Ártico para avaliar o impacto da mudança do gelo marinho no desempenho do sonar de frequência média.

Turgut e sua equipe implantaram vários instrumentos de amarração acústicos e ambientais construídos em NRL durante o experimento multi-institucional de Prorrogação Acústica da Bacia Canadense (CANAPE) nos mares de Beaufort e Chukchi nas costas nordeste e noroeste do Alasca.

Duas amarrações de origem transmitiram sinais de frequência média a cada quatro horas por 40 minutos e um Billboard Array gravou dados acústicos durante o experimento de um ano.

O Billboard Array é um instrumento acústico equipado com 64 elementos receptores situados em um plano vertical de 7 metros por 4 metros. Ele diferencia e amplifica sons de diferentes direções. A matriz forneceu dados acústicos notáveis ​​em condições oceanográficas sazonais e de gelo marinho.

"Os resultados do CANAPE mostraram que as transmissões de som favoráveis ​​são possíveis dentro de uma camada de água fria e mais fresca em profundidades de 100 a 200 metros, "Turgut disse." Os sons eram limitados pela água quente do verão do Pacífico de cima e pela água quente do Atlântico de baixo. "Os pesquisadores também desenvolveram o primeiro modelo matemático para simular e prever a propagação do som sob o gelo, chamada Equação Parabólica Ártica.

"Este modelo simula com precisão a interação de ondas sonoras com o gelo marinho, que tem sido um problema numérico desafiador, "disse Michael Collins, Matemático da NRL que desenvolveu a Equação Parabólica do Ártico.

Evidências científicas indicam que o caráter do gelo marinho do Ártico continua mudando. A atual composição do gelo marinho é mais fina, mais jovem e diminuiu a uma taxa de 13 por cento no verão e 3 por cento no inverno por década.

"A interação entre o oceano e a atmosfera está aumentando e se tornando semelhante àquelas em latitudes mais baixas, com oceano mais aberto e condições de gelo fino e frágeis, "Turgut disse." Portanto, medições acústicas da nova composição do gelo e hidrografia próxima à superfície seriam essenciais para previsões precisas dos modelos oceânicos e climáticos no Ártico. "