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El Grupo de Oceanografía Física del IMEDEA desarrolla robots autónomos para el estudio del litoral Entre los diez proyectos de investigación que lleva a cabo, el grupo trabaja en un sistema de predicción oceánica con asimilación de datos en tiempo real que permita la toma fundamentada de decisiones en caso de vertido de productos al mar o para el seguimiento de objetos a la deriva

Introducción El trabajo en equipo por parte de investigadores de

Científicas (CSIC) y la UIB.

diversas especialidades y la búsqueda de un equilibrio

El GOF, formado por dos decenas de investigadores y

entre sociedad, economía y medio ambiente a la hora

técnicos, y desarrollando proyectos de investigación

de solucionar los problemas relacionados con la

desde los años 80, promovió en 1999 la creación del

gestión del litoral y del mar en general son los rasgos

Grupo de Oceanografía Interdisciplinaria (GOI) en el

característicos de la labor llevada a cabo por el Grupo

seno del IMEDEA (y del que es hoy una parte

de Oceanografía Física (GOF) que dirige el doctor

importante), como una respuesta a la necesidad de

Joaquim Tintoré, también director del Instituto

integrar las distintas disciplinas que concurren en el

Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA),

estudio del océano, con el objetivo de abordar los

centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones

problemas y los retos de la oceanografía actual.

PALABRAS CLAVE: oceanografía operacional, predicción de corrientes marinas, predicción de trayectorias de vertidos y/o náufragos, modelización numérica, variabilidad de playas, calidad de aguas, mareas rojas, innovación en servicios, nuevas tecnologías marinas, submarinos autónomos, planeadores submarinos KEYWORDS: operational oceanography, prediction of coastal and open ocean currents, beaches variability, water quality, algal blooms, innovation in services, new marine technologies, AUV's, glidders


De una forma muy sucinta, los proyectos de

respetuosa del litoral balear, en los últimos años los

investigación que lleva a cabo el GOF dentro de este

criterios de sostenibilidad han ido calando en muchos

grupo interdisciplinar, el GOI, se pueden englobar en

y distintos sectores sociales. Así lo confirma el doctor

alguno de los siguientes ámbitos de interés:

Tintoré quien afirma que "en estos momentos, desde muchas instituciones, corporaciones y empresas se

1) Medio ambiente costero y sostenibilidad: erosión de

llega a la conclusión de la necesidad de preservar el

playas, calidad de las aguas, innovación en el turismo,

medio ambiente a partir de un conocimiento sólido de

variabilidad climática.

los procesos que intervienen en él. Este aspecto es indispensable: debemos poder argumentar y predecir

El proyecto CORMORÁN tiene como objetivo desarrollar un vehículo autónomo que tenga todas las ventajas de los vehículos superficiales pero que al mismo tiempo sea capaz de realizar perfiles de la columna de agua mediante inmersiones puntuales.

2) Oceanografía operacional: predicción de

fenómenos en base a un conocimiento previo,

trayectorias de vertidos de sustancias al mar. Modelos

científicamente fundamentado".

globales, regionales y locales de circulación. Predicciones de campos oceánicos. Monitorización del

Ahora bien, este conocimiento previo del "estado de

nivel del mar.

salud" de la costa no existía en Baleares. Es por ello que la labor que lleva a cabo el GOF puede ser

3) Nuevas tecnologías marinas: vehículos submarinos

comparada a la de un equipo médico volcado en el

autónomos, planeadores submarinos, gliders, acústica

diagnóstico de un recurso limitado como es el litoral.

submarina. Sin embargo, el carácter fluido del océano implica que los movimientos del agua determinen el transporte y De lo más local a lo más global

distribución de todas las propiedades que contiene o soporta. Comprender la dinámica de una propiedad

Después de décadas de una explotación poco

cualquiera en el océano y en sus ecosistemas supone, pues, integrar un buen número de disciplinas: la investigación física, química y geoquímica, biológica, etc. Además, el océano se halla en contacto con la tierra y con la atmósfera. Habrá, por tanto, que tener en cuenta las interacciones entre ellos a la hora de abordar su estudio. Dicho de otro modo, predecir el futuro de una cala mallorquina, por ejemplo, es imposible sin conocer previamente toda una serie de parámetros: el hidrodinamismo del área, los ecosistemas biológicos, los efectos de la actividad humana…pero, además, es imposible sin integrar esa área de estudio en el funcionamiento general del Mediterráneo occidental, sin saber el régimen de corrientes, los intercambios con la atmósfera, etc.

Caso a caso, sin generalizaciones La labor de diagnosticar el "estado de salud" de la costa implica rechazar las generalizaciones. "Es imposible - afirma el doctor Tintoré -, tomar decisiones sobre una playa o una cala sin disponer de series significativas de datos, es decir, correspondientes a


intervalos relativamente amplios de tiempo. En definitiva, se trata de confeccionar un historial para cada enfermo, para cada playa o cala en este caso". Sin la información previa sobre el funcionamiento de cada fragmento de costa, resulta aventurado e inexacto predecir su futuro y decidir emprender cualquier acción: una pérdida de arena, por ejemplo, no tiene porque significar un proceso erosivo irreversible. Si se desconoce, por ejemplo, que puede responder a un fenómeno cíclico, puede conducir a conclusiones erróneas. Para el doctor Tintoré, "lo importante es disponer, por tanto, de redes de muestreo y de series temporales suficientemente exhaustivas para poder analizar los fenómenos y extraer conclusiones. La investigación marina - afirma Joaquim Tintoré - ha avanzado en estos últimos quince años de manera significativa como para poder plantear una gestión del litoral que se apoye en el conocimiento científico".

El GOI está integrado por una plantilla de 36 investigadores y constituye uno de los principales grupos de oceanografía interdisciplinar. Lo pone de

Un precedente en el Estado español

manifiesto algunos de los siguientes parámetros: el GOI presenta una tasa de 53 publicaciones anuales

De la misma manera, aunque el GOF prioriza su

(datos del bienio 1999-2000) o dicho de otro modo, la

investigación en el ámbito balear, sus esfuerzos no

autoría del 20 por ciento de todos los trabajos que

pueden limitarse a él ya que, como hemos dicho, la

sobre ciencias del mar se publican en España es del

realidad de la costa balear se halla imbricada en una

GOI.

escala creciente debido a los procesos globales: desde el régimen de corrientes en el Mediterráneo,

Para conseguir ese conocimiento exhaustivo el grupo

hasta fenómenos de más largo alcance como puede

lleva a cabo actualmente 39 proyectos de

ser el calentamiento global del planeta.

investigación, de los que ocho han obtenido financiación de la Unión Europea. Entre estos

El GOI es actualmente el único grupo de investigación

destacaremos tres pertenecientes al Grupo de

interdisciplinar en oceanografía existente en España

Oceanografía Física: el ESEOO, el CORMORAN y el

capaz de afrontar la resolución de problemas

STRATEGY. Cada uno de estos tres proyectos

asociados con el medio ambiente desde esta

actualmente vigentes nos puede servir para

perspectiva y con capacidad de evaluación y

ejemplificar las distintas vertientes de la labor

predicción. Ahora bien, en una primera fase, tal como

interdisciplinar que lleva a cabo el GOF, en el marco

decíamos antes, el grupo ha tenido que actuar como lo

del GOI.

haría un "equipo médico". Continuando con el símil sanitario puede decirse que

El proyecto ESEOO

los investigadores del grupo someten el litoral balear a un intenso proceso de análisis, utilizando para ello

La crisis provocada por el siniestro del petrolero

diversas metodologías. Sin un conocimiento

Prestige puso de manifiesto la necesidad de contar

exhaustivo de la costa, sería del todo imposible

con un servicio operativo de predicción de corrientes y

predecir su futuro.

de la evolución de los vertidos. Durante la crisis quedó probado que en España existen grupos con suficiente

Los modelos numéricos que desarrolla el proyecto ESEOO permitirán realizar predicciones sobre todo tipo de variables físicas, tanto meteorológicas como oceanográficas (viento, corrientes, temperatura, oleaje, nivel del mar…).


En las imágenes aparecen varios prototipos de vehículo autónomo desarrollados por el Grupo de Oceanografía Física.

en el análisis de los datos oceanográficos, tanto históricos como adquiridos en la actualidad. Estos modelos numéricos permitirán realizar predicciones sobre todo tipo de variables físicas, tanto meteorológicas como oceanográficas (viento, corrientes, temperatura, oleaje, nivel del mar…). Al mismo tiempo, permitirán predicciones en cuanto a la trayectoria y el comportamiento de vertidos y objetos a la deriva. Todo ello, al fin y al cabo, mejorará la eficiencia en la toma de decisiones y en el momento de movilizar recursos. El GOI es uno de los 24 grupos de investigación dependientes de otras tantas entidades y/o instituciones españolas que participan en este proyecto, entre ellas varios institutos dependientes del CSIC, el Instituto Español de Oceanografía, o las universidades de Granada, Vigo, A Coruña, Santiago de Compostela, Politécnica de Cataluña, Málaga, Cantabria, las Palmas de Gran Canaria y Cádiz.. La contribución de los investigadores del GOI se centra en el subproyecto OPSDAS (Sistema de predicción oceánica con asimilación de datos en tiempo real). El objetivo principal del subproyecto es madurez científica para llevar a cabo esa tarea. Y uno de ellos es precisamente el GOI. El proyecto ESEOO es un programa de tres años de duración que pretende promover la oceanografía operacional en el ámbito nacional y, más concretamente, los servicios capaces de proporcionar respuestas a situaciones de emergencia en el mar, como por ejemplo vertidos o el seguimiento de objetos a la deriva. Como consecuencia del proyecto se desarrollarán una serie de servicios basados en el modelado numérico y

contribuir a la creación de un sistema de predicción operacional basado en el modelado numérico. Este objetivo se divide en: a) Implementar un esquema de asimilación de datos en diversos modelos de circulación. b) Validar el sistema predictivo creado para la inclusión del esquema de asimilación, determinando su horizonte de predicción. c) Determinar las ventajas en términos de predicibilidad de la inicialización de modelos con


datos reales frente a la técnica tradicional de

estudio del litoral.

inicialización a partir de la climatología, así como de la

Como hemos dicho anteriormente, el medio ambiente

asimilación de datos por satélite.

marino es un sistema extremadamente complejo que se caracteriza por las fuertes interrelaciones entre sus

d) Elaborar los sistemas informáticos de apoyo para

procesos físicos y químicos y su población biológica;

una fácil implementación de un modelo de predicción,

interrelaciones que, además, se concentran en escalas

del DIECAST, en cualquier punto de la costa

espaciales y temporales relativamente pequeñas.

mediterránea.

Dicho de otro modo, en la costa todo pasa muy rápido si se compara con la velocidad de los procesos en mar

e) Finalmente, la realización de un ejercicio práctico

abierto.

operacional.

El estudio de los ecosistemas costeros implica, por tanto, poder medir simultáneamente parámetros

Este sistema no sólo llenará el vacío que se puso de

físicos, químicos y biológicos con una alta resolución

manifiesto durante la crisis del petrolero Prestige, sino

espacial y temporal. Para conseguirlo se desarrollan

que también se convertirá en un instrumento al

plataformas de observación llamadas gliders que tanto

alcance de todos aquellos usuarios que precisan

incluyen vehículos autónomos de superficie como

habitualmente de información sobre las condiciones

submergidos: Autonomous Underwater Vehicles

del mar: desde actividades como la pesca, al turismo o

(AUVs) y Autonomous Surface Vehicles (ASVs).

el deporte, pasando por la propia investigación. El interés por este proyecto, por parte de la

El desarrollo de estos vehículos autónomos está

administración pública autonómica, en concreto por la

también muy relacionado con la necesidad de reducir

Dirección General de Emergencias de la Conselleria

los costes que supone fletar una gran embarcación. El

de Interior del Govern de les Illes Balears, se ha

GOI, a través del proyecto CORMORAN, desarrolla

concretado en convenios específicos de colaboración

precisamente un nuevo tipo de plataforma de

que permitirán avanzar en casos concretos en las Islas

observación oceánica que pueda combinar las

Baleares.

ventajas de los ASVs y las de los AUVs.

El proyecto CORMORÁN

Los vehículos autónomos de superficie (ASVs) pueden disponer de sistemas de propulsión no sólo eléctricos,

CORMORÁN es la denominación de un proyecto

que les proporcionan una mayor autonomía que en el

financiado por el Ministerio de Ciencia y Tecnología

caso de los vehículos sumergidos. También tienen

que lleva por título "Desarrollo de una nueva

ventajas en cuanto a los sistemas de navegación y de

plataforma de observación oceánica móvil y

comunicación, más simples que en los AUVs. Todo

autónoma" y que se centra específicamente en el

ello implica un considerable ahorro en la construcción

Los crecimientos masivos de algas, o proliferaciones masivas, se han incrementado notablemente en las últimas décadas.


y la posibilidad de alcanzar mayores velocidades. El proyecto CORMORÁN tiene como objetivo desarrollar un vehículo autónomo que tenga todas las ventajas de los vehículos superficiales pero que al mismo tiempo sea capaz de realizar perfiles de la columna de agua mediante inmersiones puntuales. El vehículo que desarrolla el GOI podría navegar mediante GPS y la comunicación directa y la transmisión de datos se podría efectuar mediante telefonía móvil, evitándose así los elevados costos de la navegación inercial y de la telemetría acústica propia de los vehículos autónomos submergidos. En contrapartida, el robot podría, mediante una orden transmitida por telefonía móvil, sumergirse en puntos concretos de su trayectoria, previamente establecidos y realizar así medidas a lo largo de toda la columna de agua. De nuevo en la superficie, el robot trasmitiría los datos también por telefonía móvil al laboratorio. Ejemplares de Alexandrium vistos al microscopio óptico.

Además de estas posibilidades, el robot se diseña de manera que disponga de sistemas anticolisión, comportamientos evasivos en situación de peligro, procedimientos de emergencia, gestión autónoma de la energía disponible…todo ello con el objetivo de aumentar su autonomía y disminuir la necesidad de apoyo humano. El GOI ya ha desarrollado varios prototipos para conseguir un vehículo de estas características y ya se han realizado diversas pruebas en puntos del litoral balear. El proyecto STRATEGY El proyecto europeo STRATEGY tiene como principal objetivo proporciona las claves para abordar los principales riesgos que lleva implícita la explotación de la costa para usos turísticos y de manera específica para abordar el crecimiento masivo de algunas especies de algas (Harmful Algal Bloom, HAB) cuya frecuencia de aparición en la costa ha aumentado en los últimos años como consecuencia de la actividad humana. Las proliferaciones masivas de algas se han incrementado efectivamente en las últimas décadas. En los años ochenta eran consideradas como fenómenos raros y en cambio ahora se registra un

incremento notable de la tasa de frecuencia en el Mediterráneo con los subsiguientes problemas de salud pública que llevan asociados: reacciones alérgicas, concentración de toxinas en crustáceos filtradores, etc. Y también problemas estéticos, ya que las aguas afectadas se tiñen de un verde amarillento que no invita al baño. El proyecto STRATEGY se concentra en tres especies del género Alexandrium que, de manera recurrente, crecen de manera explosiva provocando problemas sociales, económicos y de salud pública. Los objetivos concretos son: desarrollar una estrategia para la supervisión de las áreas costeras que muestran un mayor riesgo de proliferaciones de algas; determinar el papel del confinamiento de ciertas áreas de la cosa o de la modificación de ésta por la actividad humana en la extensión y diversificación de las proliferaciones masivas de Alexandrium; y establecer una base sólida para la correcta gestión de la costa promoviendo la comunicación entre todos los agentes implicados. Este proyecto ha dado lugar a un convenio de colaboración sobre la calidad de las aguas con la Dirección General del Litoral de la Conselleria de Medi Ambient.


Proyectos financiados citados en el reportaje Título: Establecimiento de un Sistema Español de Oceanografía Operacional Acrónimo: ESEOO Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia y Tecnología. Modalidad: Acción Estratégica sobre actuaciones de I+D Inicio: 2003. Final: 2007 Investigador responsable: Joaquim Tintoré Subirana Título: Desarrollo de una plataforma de observación oceánica móvil y autónoma. Acrónimo: CORMORÁN. Referencia: REN2003-07787-C02-01. Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia y Tecnología. Modalidad: Programa nacional de biodiversidad, ciencias de la tierra y cambio global. Investigador responsable: Alberto Álvarez Díaz Inicio: 2003. Final: 2006. Título: New strategy of monitoring and management of HABs in the mediterranean sea. Acrónimo: STRATEGY. Referencia: EVK3-CT-2001-00046. Entidad financiadora: Unión Europea Modalidad: Energy, environment and sustainable development. Investigador responsable: Joaquim Tintoré Subirana Dirección del Grupo de Oceanografía Física Doctor Joaquím Tintoré Subirana Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA) Centro Mixto CSIC-UIB C/ Miquel Marqués, 21, 07130, Esporles Tel.: + 34 971 61 17 14 Fax: +34 971 611 761 E-mail: jtintore@uib.es Miembros del Grupo de Oceanografía Física Alberto Alvarez Díaz, investigador científico del CSIC Damià Gomis Bosch, profesor titular de Universidad, UIB Sebastià Montserrat Tomás, profesor titular de Universidad, UIB Sabáticos y otros visitantes Robert Haney, Naval Postg. School, Monterey, CA USA John M. Klinck, professor of Oceanography. Center for Coastal Physical, Oceanography, Old Dominion University (Virginia, USA) Reiner Onken, Institute furr Meereskunde, Univ. Kiel, Germany, profesor sabático, MEC,. Investigadores contratados y becarios postdoctorales Gotzon Basterrechea Oyarzabal, contratado Ramón y Cajal, CSIC Maria del Mar Fleixes Sbert, contratada Juan de la Cierva, UIB Titulados Superiores


Benjamín Casas, Técnico Superior, CSIC Guillermo Vizoso Miquel del Solà, Tècnico Superior, CSIC Mª Antònia Fornés Horrach, Titulado Superior I3P-CSIC Daniel Roig Broman, Técnico Superior CSIC Becarios predoctorales y estudiantes de 3er ciclo Vicente Fernández López, ayudante de Universidad, UIB Antoni Jordi Ballester, contrato predoctoral proyecto, CE Marta Marcos Moreno, becaria predoctoral, proyecto europeo Miguel Martinez Ledesma, contratado proyecto CICYT Bartolomé Garau Pujol, becario predoctoral proyecto CICYT Rosario Simonet Ferrer, contratada proyecto COTEC Inmaculada Ferrer Sanz , becaria predoctoral, proyecto CICYT Pau Balaguer Huguet, becario predoctoral Lorena Lidon Martinez Ribes, becario predoctoral Estudiantes colaboradores y en prácticas Tomeu Cañelles Moraguez, licenciado en Ciencies del Mar

Webs de interés www.imedea.uib.es/index_cat.html Página del IMEDEA (CSIC-UIB) http://www.imedea.uib.es/goifis/index.php Página del Grupo de Oceanografía Física (GOF) http://www.eseoo.org/ Web del proyecto ESEOO Publicaciones 2004 Alvarez, A.; Hernandez-Garcia, E.; Tintoré, J. 2004. On the topographic rectification of ocean fluctuations. Instabilities and Nonequilibrium Structures VII \& VIII, edited by Orazio Descalzi, Javier Martínez, and Enrique Tirapegui. Pág.: 133-139. Alvarez, A.; Orfila, A.; Tintoré, J. 2004. Real-time forecasting at weekly time scales of the SST and SLA of the Ligurian Sea with a satellite based ocean forecasting (SOFT) system. Journal of Geophysical Research, 109: 111. Basterretxea, G. ; Garcés, E. ; Jordi, T. ; Masó, M. ; Tintoré, J. 2004. Breeze conditions as a favouring mechanism of Alexandrium Taylori blooms at a Mediterranean beach. Estuarine Coastal and Shelf Science (in press). Basterretxea, G. ; Orfila, A. ; Jordi A. ; Casas, B. ; Lynett, P.; Liu, P. L. F.; Duarte, C. M.; Tintoré, J. 2004. Seasonal Dynamics of a Microtidal Pocket Beach with Posidonia Oceanica Seabeds (Mallorca, Spain). Journal of Coastal Research (in press). Dietrich, D. E.; Haney, R. L.; Fernández, V.; Josey, J.; Tintoré, J. 2004. Air-Sea fluxes based on observed annual


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Robot Autonomo para Estudios Litorales  

Científicas (CSIC) y la UIB. El GOF, formado por dos decenas de investigadores y técnicos, y desarrollando proyectos de investigación desde...