Roma – Il rapido scioglimento e l’assottigliamento del ghiaccio artico hanno suscitato serie preoccupazioni nella comunità scientifica. Inoltre, anche lo spessore del ghiaccio marino è diminuito, il che rende la copertura di ghiaccio più vulnerabile al riscaldamento dell’aria e della temperatura dell’oceano. Comprendere il ruolo ecologico del ghiaccio marino nell’Artico è fondamentale, in particolare perché l’estensione del ghiaccio marino nella regione è diminuita a un ritmo senza precedenti. Cosa accadrebbe all’ecosistema marino artico se il ghiaccio marino si sciogliesse ancora più velocemente? Per rispondere a queste domande, è necessario un sistema di monitoraggio e raccolta dati a lungo termine nel duro ambiente artico.
Tuttavia, l’osservazione diretta è impegnativa poiché i sensori satellitari hanno una risoluzione spaziale grossolana e non riescono a rilevare la struttura frattale fine del ghiaccio. Anche l’impiego di navi con equipaggio umano nell’area è difficile a causa delle condizioni meteorologiche estreme e degli ostacoli posti dal ghiaccio galleggiante rotto. Inoltre, i metodi tradizionali di osservazione oceanica offrono una copertura temporale e spaziale limitata, mentre i droni e i veicoli sottomarini autonomi (AUV) sono ostacolati da vincoli energetici che limitano il loro potenziale di ricerca.
Per superare queste sfide, i ricercatori del College of Engineering and Computer Science della Florida Atlantic University hanno proposto la progettazione di un metodo di osservazione alternativo e autonomo, che promette di migliorare l’autonomia dei veicoli marini, agevolando le missioni marittime e consentendo di comprendere meglio in che modo lo scioglimento dei ghiacci artici influisce sugli ecosistemi marini.
Il loro progetto concettuale prevede una piccola nave a doppio scafo con area di galleggiamento (SWATH) che funge da stazione di attracco e ricarica per AUV e veicoli aerei senza pilota (UAV). La nave SWATH è progettata per una stabilità eccezionale, che le consente di navigare attraverso i ghiacci che si sciolgono e di operare in un’ampia gamma di condizioni del mare. È progettata per essere autosufficiente, utilizzando la navigazione automatizzata, pannelli solari e una turbina sottomarina posizionata tra i suoi due scafi per generare e immagazzinare energia, garantendo un supporto continuo alla missione anche quando si naviga contro le correnti oceaniche.
A differenza delle piattaforme precedenti, il sistema progettato dai ricercatori della FAU utilizzerà una tecnologia avanzata per monitorare l’Oceano Artico dall’aria, dalla superficie dell’acqua e sott’acqua. Il nuovo design del veicolo di superficie senza pilota (USV) è specificamente studiato per il progetto per garantire stabilità nelle condizioni artiche e gestire velocità del vento elevate. L’obiettivo principale del sistema della piattaforma di osservazione è quello di studiare l’area di scioglimento del ghiaccio marino. L’energia eolica sarà sfruttata per facilitare la navigazione nelle acque artiche, mentre una turbina sottomarina genererà energia sufficiente a sostenere le operazioni del sistema.
I risultati dello studio, pubblicati sulla rivista Applied Ocean Research , dimostrano che usare il movimento di una barca a vela azionata dal vento per generare energia dalla turbina sotto lo SWATH è un modo fattibile per supportare missioni di monitoraggio a lungo termine dell’Oceano Artico. Il design si integra con l’ambiente che monitora, offrendo nuovi dati sullo scioglimento dei ghiacci del Mare Artico che vanno oltre ciò che possono fornire satelliti e navi con equipaggio.
“Il nostro sistema di piattaforma di osservazione autonoma proposto offre un approccio completo allo studio dell’ambiente artico e al monitoraggio dell’impatto dello scioglimento dei ghiacci marini”, ha affermato Tsung-Chow Su , Sc.D., autore senior e professore presso il Dipartimento di ingegneria oceanica e meccanica della FAU. “Il suo design e le sue capacità lo rendono adatto a superare le sfide delle condizioni uniche dell’Artico. Fornendo una piattaforma autosufficiente per la raccolta continua di dati, questo design supporta la ricerca scientifica, la protezione ambientale e la gestione delle risorse, gettando le basi per il monitoraggio annuale dell’Artico”.
La nave progettata dalla FAU è essenziale per la raccolta di dati marini, integrando UAV e AUV per il monitoraggio in tempo reale, l’esplorazione delle risorse e la ricerca. Gli UAV utilizzano telecamere e sensori ad alta risoluzione per la mappatura e la navigazione, mentre gli AUV raccolgono dati sottomarini. Il sistema DJI Dock 2 consente agli UAV di atterrare, ricaricarsi e ridistribuirsi in modo autonomo, mentre un avanzato sistema di attracco sottomarino consente agli AUV di rifornirsi e trasferire dati, estendendone la portata. Gli strumenti di rilevamento negli scafi sottomarini raccolgono dati specifici della missione, che vengono elaborati a bordo e trasmessi via satellite, consentendo un monitoraggio oceanico senza equipaggio a lungo termine.
Come piattaforma autosufficiente, in questo progetto saranno applicate l’energia eolica e l’energia delle correnti marine per raggiungere lo scopo del monitoraggio a lungo termine nell’Oceano Artico. È stata sviluppata una formula adimensionale per stimare la superficie velica minima richiesta per diverse dimensioni di SWATH in combinazione con un sistema di alimentazione eolico.
“I nostri ricercatori hanno sviluppato un innovativo sistema di osservazione su misura per l’ambiente artico, offrendo dati critici sullo scioglimento del ghiaccio marino che i satelliti e le imbarcazioni con equipaggio non sono in grado di catturare. Il monitoraggio a lungo termine è essenziale, poiché fornisce approfondimenti più approfonditi sugli impatti duraturi della perdita di ghiaccio marino artico, che possono guidare decisioni informate in materia di politica e gestione”, ha affermato Stella Batalama , Ph.D., preside del College of Engineering and Computer Science della FAU. “Inoltre, c’è ancora molto da scoprire sul fitoplancton e sulle alghe artiche, che svolgono un ruolo cruciale nella rete alimentare e influenzano le interazioni tra oceano e atmosfera. Questo nuovo sistema potrebbe migliorare la nostra comprensione scientifica del loro significato ecologico, supportando al contempo le comunità indigene dell’Alaska nell’adattamento ai futuri cambiamenti nella fauna selvatica e nelle risorse alimentari”. (30Science.com)
