El batitermógrafo , o BT , también conocido como batitermógrafo mecánico o MBT ; [1] es un dispositivo que contiene un sensor de temperatura y un transductor para detectar cambios en la temperatura del agua en función de la profundidad hasta una profundidad de aproximadamente 285 metros (935 pies). El BT, que se baja al agua mediante un pequeño cabrestante en el barco, registra los cambios de presión y temperatura en un portaobjetos de vidrio recubierto a medida que se deja caer casi libremente a través del agua. [2] Mientras se deja caer el instrumento, se suelta el cable hasta que alcanza una profundidad predeterminada, luego se aplica un freno y el BT vuelve a la superficie. [1] Debido a que la presión es una función de la profundidad (consulte la ley de Pascal ), las mediciones de temperatura se pueden correlacionar con la profundidad a la que se registran. [ cita requerida ]
Los verdaderos orígenes del BT se remontan a 1935, cuando Carl-Gustaf Rossby comenzó a experimentar. Luego, le encomendó el desarrollo del BT a su estudiante de posgrado Athelstan Spilhaus , quien luego desarrolló completamente el BT en 1938 [1] como una colaboración entre el MIT , el Instituto Oceanográfico Woods Hole (WHOI) y la Marina de los EE. UU . [3] El dispositivo se modificó durante la Segunda Guerra Mundial para recopilar información sobre la temperatura variable del océano para la Marina de los EE . UU . Originalmente, las preparaciones se preparaban "frotando un poco de aceite de zorrillo con un dedo y luego limpiándolo con el lado suave de la mano", seguido de fumar el portaobjetos sobre la llama de un mechero Bunsen. [4] Más tarde, el aceite de zorrillo se reemplazó con una película de metal evaporado. [1]
Dado que la temperatura del agua puede variar según la capa y puede afectar al sonar al producir resultados de ubicación inexactos, se instalaron batotermógrafos (ortografía estadounidense de la Segunda Guerra Mundial) en los cascos exteriores de los submarinos estadounidenses durante la Segunda Guerra Mundial . [5]
Al monitorear las variaciones, o la falta de variaciones, en las capas de presión o temperatura submarinas, mientras estaba sumergido, el comandante del submarino podía ajustar y compensar las capas de temperatura que podían afectar la precisión del sonar . Esto era especialmente importante cuando se disparaban torpedos a un objetivo basándose estrictamente en una posición del sonar. [5]
Más importante aún, cuando el submarino estaba siendo atacado por un buque de superficie que usaba un sonar, la información del batiotermógrafo permitía al comandante del submarino buscar termoclinas , que son capas de agua más frías, que distorsionarían el sonido del sonar del buque de superficie, permitiendo al submarino atacado "disfrazar" su posición real y escapar del daño de las cargas de profundidad y, finalmente, escapar del buque de superficie. [5]
A lo largo de la historia del batitermógrafo, varios técnicos, vigilantes y oceanógrafos han observado lo peligroso que era desplegar y recuperar el BT. Según el vigilante Edward S. Barr:
“… En cualquier situación meteorológica, esta posición del BT estaba expuesta con frecuencia a que las olas arrasaran la cubierta. A pesar de que las olas rompían sobre el costado, el operador tenía que mantener su puesto, porque el equipo ya estaba sobre el costado. No se podía correr a refugiarse, ya que el freno y la potencia de elevación se combinaban en una sola palanca manual. Soltar esta palanca haría que todo el cable del cabrestante se desenrollara, enviando el dispositivo de grabación y todo su cable al fondo del océano para siempre. No era nada raro, desde la posición protectora de la puerta del laboratorio, mirar hacia atrás y ver a tu compañero de guardia en el cabrestante del BT desaparecer por completo de la vista cuando una ola se estrellaba contra el costado… También nos turnábamos para tomar las lecturas del BT. No era justo que una sola persona se mojara constantemente”. [6]
Después de presenciar de primera mano los peligros de desplegar y recuperar los BT, James M. Snodgrass comenzó a desarrollar el batitermógrafo descartable (XBT). Descripción de Snodgrass del XBT:
En resumen, la unidad se dividiría en dos componentes, como sigue: la unidad de superficie a barco y la unidad de superficie a prescindible. Tengo en mente un paquete que podría ser desechado, ya sea por el método "Armstrong", o algún dispositivo mecánico simple, que estaría conectado en todo momento al barco de superficie. El cable se soltaría desde el barco de superficie y no desde la unidad de flotación de superficie. La flotación de superficie requeriría un mínimo de flotación y un ancla de mar pequeña y muy simple. Desde esta plataforma simple, la unidad BT prescindible se hundiría como se describe para la unidad acústica. Sin embargo, a medida que avanza, desenrollaría un hilo muy fino de conductor probablemente de flotabilidad neutra que terminaría en la unidad de flotación, conectada desde allí al cable que conduce al barco. [7]
A principios de la década de 1960, la Marina de los EE. UU. contrató a Sippican Corporation de Marion, Massachusetts, para desarrollar el XBT, que se convirtió en el único proveedor. [1]
La unidad está compuesta por una sonda, un cable de conexión y un recipiente a bordo. Dentro de la sonda hay un termistor que está conectado electrónicamente a un registrador de gráficos. La sonda cae libremente a 20 pies por segundo y eso determina su profundidad y proporciona un rastro de temperatura y profundidad en el registrador. Un par de cables de cobre finos que salen de un carrete retenido en el barco y de otro que se deja caer con el instrumento, proporcionan una línea de transferencia de datos al barco para el registro a bordo. Finalmente, el cable se agota y se rompe, y el XBT se hunde hasta el fondo del océano. Dado que el despliegue de un XBT no requiere que el barco reduzca la velocidad o interfiera de otro modo con las operaciones normales, los XBT a menudo se despliegan desde buques de oportunidad , como buques de carga o transbordadores, y también desde barcos de investigación dedicados que realizan operaciones en curso cuando un lanzamiento de CTD requeriría detener el barco durante varias horas. También se utilizan versiones aerotransportadas (AXBT); estas utilizan frecuencias de radio para transmitir los datos a la aeronave durante el despliegue. Hoy Lockheed Martin Sippican ha fabricado más de 5 millones de XBT.
Fuente: [8]
A continuación se muestra la lista de implementaciones de XBT para 2013: [9]
Dado que los XBT no miden la profundidad (por ejemplo, a través de la presión), se utilizan ecuaciones de tasa de caída para derivar perfiles de profundidad a partir de lo que es esencialmente una serie temporal. La ecuación de tasa de caída adopta la forma:
donde z(t) es la profundidad del XBT en metros; t es el tiempo; y a y b son coeficientes determinados utilizando métodos teóricos y empíricos. El coeficiente b puede considerarse como la velocidad inicial cuando la sonda toca el agua. El coeficiente a puede considerarse como la reducción de masa con el tiempo a medida que el cable se desenrolla.
Durante un tiempo considerable, estas ecuaciones estuvieron relativamente bien establecidas, sin embargo, en 2007, Gouretski y Koltermann demostraron que existía un sesgo entre las mediciones de temperatura XBT y las mediciones de temperatura CTD . [10] También demostraron que esto varía con el tiempo y podría deberse tanto a errores en el cálculo de la profundidad como en la medición de la temperatura. A partir de ahí, el Taller de Tasa de Caída XBT de la NOAA de 2008 [11] comenzó a abordar el problema, sin ninguna conclusión viable sobre cómo proceder con el ajuste de las mediciones. En 2010, se celebró el segundo Taller de Tasa de Caída XBT en Hamburgo, Alemania, para continuar discutiendo el problema y forjar un camino a seguir. [12]
Una de las principales consecuencias de esto es que se puede integrar un perfil de profundidad-temperatura para estimar el contenido de calor del océano superior; el sesgo en estas ecuaciones conduce a un sesgo cálido en las estimaciones del contenido de calor. La introducción de los flotadores Argo ha proporcionado una fuente mucho más confiable de perfiles de temperatura que los XBT, sin embargo, el registro XBT sigue siendo importante para estimar las tendencias y la variabilidad decenales y, por lo tanto, se ha dedicado mucho esfuerzo a resolver estos sesgos sistemáticos. La corrección XBT debe incluir tanto una corrección de la tasa de caída como una corrección de la temperatura.
