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.
Lo studio
Per superare queste sfide, i ricercatori del College of Engineering and Computer Science della Florida Atlantic University (Fau) 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.
La nave Swath
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, 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”.
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