Una carta batimétrica es un tipo de mapa isarítmico que representa la batimetría sumergida y las características fisiográficas de los fondos oceánicos y marinos. [1] Su propósito principal es proporcionar contornos de profundidad detallados de la topografía del océano, así como proporcionar el tamaño, la forma y la distribución de las características submarinas.
Los mapas topográficos muestran la elevación sobre el suelo ( topografía ) y son complementarios a los mapas batimétricos. Los mapas batimétricos muestran la profundidad mediante una serie de líneas y puntos a intervalos iguales, llamados contornos de profundidad o isóbatas (un tipo de línea de contorno ). Una forma cerrada con formas cada vez más pequeñas en su interior puede indicar una fosa oceánica o un monte submarino, o montaña submarina, dependiendo de si las profundidades aumentan o disminuyen a medida que se adentran. [2]
Los estudios y cartas batimétricas están asociados con la ciencia de la oceanografía , particularmente la geología marina y la ingeniería submarina u otros propósitos especializados.
Los datos batimétricos utilizados para producir gráficos también se pueden convertir en perfiles batimétricos , que son secciones verticales a través de una entidad.
El uso de la batimetría y el desarrollo de cartas batimétricas se remontan al siglo XIX a. C. en el antiguo Egipto . Las representaciones en las paredes de las tumbas, como los bajorrelieves de Deir al-Bahri encargados por la reina Hatshepsut en el siglo XVI a. C., muestran a los antiguos marineros utilizando varas largas y delgadas como sondas para determinar la profundidad del río Nilo y su delta . [3]
El primer registro escrito y cartográfico de sondeos no se produjo hasta 1000 años después de que los egipcios hubieran comenzado a sondear y cartografiar el Nilo. El historiador griego Heródoto escribe sobre un sondeo en 66 pies de agua de la desembocadura del Nilo en el delta del río. Escribe sobre el lodo amarillo que se extrajo, similar al que se depositaba con las inundaciones anuales. [4] Estos relatos muestran una mayor conciencia de las profundidades regionales y las características del fondo marino entre los antiguos marineros y demuestran que los descubrimientos en batimetría y el uso de cartas batimétricas habían progresado significativamente.
El Nuevo Testamento relata las sondas que se hicieron durante el naufragio de Pablo en la isla de Malta en el libro de los Hechos . El capítulo 27, versículos 27-44 [5] narra la experiencia:
27 "...mientras íbamos de un lado a otro en el Adria, alrededor de la medianoche los marineros creyeron que se acercaban a alguna región;"
28 Y sondaron, y hallaron veinte brazas; y andando un poco más adelante, sondaron otra vez, y hallaron quince brazas.
29 "Entonces temiendo que cayéramos en las rocas, echaron cuatro anclas por la popa..."
39 "Y cuando era de día, no conocían la tierra..."
40 "Y después de haber levado anclas, se hicieron a la mar... y se dirigieron hacia la costa."
41 Y cayendo en un lugar donde se juntaban dos aguas, hicieron encallar la nave; y la proa se quedó atascada, y quedó inmóvil, pero la popa se rompió con la violencia de las olas.
El versículo 39 dice que "no conocían la tierra", lo que indica que su conocimiento del mar lo obtuvieron de las experiencias de otros, así como del recuerdo de haber estado allí antes. En el siglo I d. C. ya existían direcciones de navegación llamadas periplos que proporcionaban configuraciones generales de la costa. Los mapas comerciales de las profundidades del mar y la costa circundante no estarían disponibles hasta casi mil años después.
Hasta ese momento, las cartas batimétricas eran escasas, ya que los marineros seguían dependiendo de pesadas cuerdas y pesos de plomo para tomar lecturas de profundidad y cartografiar el océano abierto. En los 200 años transcurridos desde que Colón navegó hacia las Américas se produjeron pequeños avances en la topografía y la cartografía de profundidad de los océanos . En 1647, Robert Dudley publicó el atlas Dell'Arcano del Mare (Los secretos del mar). Su trabajo superó con creces todo lo que se había publicado anteriormente con mapas y cartas construidas en la proyección de Mercator , además de contener algunas de las primeras cartas que mostraban las profundidades impresas en la costa atlántica de América del Norte. Su publicación sentó las bases para que los futuros marineros e inventores siguieran desarrollando formas nuevas e ingeniosas de producir cartas y estudios de alta calidad de los lagos y océanos del mundo.
Una carta batimétrica se diferencia de una carta hidrográfica en que el objetivo es la presentación precisa de las características submarinas, mientras que el requisito de la carta hidrográfica es una navegación segura.
Una carta hidrográfica ocultará las características reales para presentar una versión simplificada para ayudar a los navegantes a evitar peligros submarinos.
En un caso ideal, la unión de una carta batimétrica y un mapa topográfico de la misma escala y proyección de la misma área geográfica sería perfecta. La única diferencia sería que los valores comenzarían a aumentar después de cruzar el cero en el nivel del mar designado . Por lo tanto, las montañas del mapa topográfico tienen los valores más altos, mientras que las profundidades más altas del mapa batimétrico tienen los valores más altos.
En pocas palabras, el mapa batimétrico está destinado a mostrar el terreno si las aguas suprayacentes se eliminaran exactamente de la misma manera que el mapa topográfico.
Los estudios batimétricos son un subconjunto de la ciencia de la hidrografía . Se diferencian ligeramente de los estudios necesarios para crear el producto de la hidrografía en su aplicación más limitada y tal como los llevan a cabo las agencias nacionales e internacionales encargadas de producir cartas y publicaciones para una navegación segura. Ese producto cartográfico se denomina con más precisión carta de navegación o hidrográfica con un fuerte sesgo hacia la presentación de información esencial de seguridad.
Originalmente, la batimetría implicaba la medición de la profundidad del océano mediante sondeos de profundidad . Las primeras técnicas utilizaban cuerdas o cables pesados previamente medidos que se bajaban por el costado de un barco. [6] Esta técnica mide la profundidad solo en un punto singular a la vez y, por lo tanto, es ineficiente. También está sujeta a los movimientos del barco y a las corrientes que mueven la línea fuera de la línea real y, por lo tanto, no es precisa.
Los datos que se utilizan para hacer mapas batimétricos en la actualidad suelen proceder de una ecosonda ( sónar ) montada debajo o sobre el costado de un barco, que "envía" un haz de sonido hacia abajo, al fondo marino, o de sistemas de detección remota LIDAR o LADAR. [7] La cantidad de tiempo que tarda el sonido o la luz en viajar a través del agua, rebotar en el fondo marino y regresar a la ecosonda informa al equipo de la distancia hasta el fondo marino. Los estudios LIDAR/LADAR generalmente se realizan mediante sistemas aerotransportados.
A principios de la década de 1930, se empezaron a utilizar sondas monohaz para realizar mapas batimétricos. Hoy en día, se suelen utilizar ecosondas multihaz (MBES), que utilizan cientos de haces adyacentes muy estrechos (normalmente 256) dispuestos en una franja en forma de abanico de entre 90 y 170 grados de ancho. La disposición compacta de haces individuales estrechos proporciona una resolución angular y una precisión muy altas. En general, una franja amplia, que depende de la profundidad, permite a una embarcación cartografiar más fondo marino en menos tiempo que una ecosonda monohaz al realizar menos pasadas. Los haces se actualizan muchas veces por segundo (normalmente entre 0,1 y 50 Hz , según la profundidad del agua), lo que permite una mayor velocidad de la embarcación manteniendo una cobertura del 100 % del fondo marino. Los sensores de actitud permiten corregir el balanceo y el cabeceo de la embarcación en la superficie del océano, y una brújula giroscópica proporciona información precisa sobre el rumbo para corregir la guiñada de la embarcación . (La mayoría de los sistemas MBES modernos utilizan un sensor de movimiento integrado y un sistema de posición que mide la guiñada, así como otras dinámicas y posiciones). Un sistema de posicionamiento global (GPS) montado en una embarcación (u otro sistema global de navegación por satélite (GNSS)) posiciona los sondeos con respecto a la superficie de la Tierra. Los perfiles de velocidad del sonido (velocidad del sonido en el agua en función de la profundidad) de la columna de agua corrigen la refracción o "curvatura de rayos" de las ondas sonoras debido a características no uniformes de la columna de agua, como la temperatura, la conductividad y la presión. Un sistema informático procesa todos los datos, corrigiendo todos los factores anteriores, así como el ángulo de cada haz individual. Las mediciones de sondeo resultantes se procesan luego de forma manual, semiautomática o automática (en circunstancias limitadas) para producir un mapa del área. A partir de 2010, [actualizar]se generan varios resultados diferentes, incluido un subconjunto de las mediciones originales que satisfacen algunas condiciones (por ejemplo, los sondeos más representativos probables, los más superficiales en una región, etc.) o modelos digitales del terreno (DTM) integrados (por ejemplo, una cuadrícula regular o irregular de puntos conectados en una superficie). Históricamente, la selección de mediciones era más común en aplicaciones hidrográficas , mientras que la construcción de DTM se utilizaba para estudios de ingeniería, geología, modelado de flujo, etc. Desde aproximadamente 2003-2005 , los DTM han ganado aceptación en la práctica hidrográfica.
Los satélites también se utilizan para medir la batimetría. Los radares satelitales cartografían la topografía de las profundidades marinas detectando las sutiles variaciones del nivel del mar provocadas por la atracción gravitatoria de las montañas, las cordilleras y otras masas submarinas. En promedio, el nivel del mar es más alto en las montañas y las cordilleras que en las llanuras y fosas abisales. [8]
En los Estados Unidos, el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos realiza o encarga la mayoría de los estudios de las vías navegables interiores, mientras que la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) desempeña la misma función para las vías navegables oceánicas. Los datos batimétricos costeros están disponibles en el Centro Nacional de Datos Geofísicos (NGDC) de la NOAA , [9] que ahora está fusionado con los Centros Nacionales de Información Ambiental . Los datos batimétricos suelen estar referenciados a los datums verticales de marea . [10] Para la batimetría de aguas profundas, este suele ser el nivel medio del mar (MSL), pero la mayoría de los datos utilizados para la cartografía náutica están referenciados a la bajamar media inferior (MLLW) en los estudios estadounidenses y a la marea astronómica más baja (LAT) en otros países. En la práctica, se utilizan muchos otros datums , según la localidad y el régimen de mareas.
Las ocupaciones o carreras relacionadas con la batimetría incluyen el estudio de los océanos y las rocas y minerales del fondo oceánico, y el estudio de los terremotos o volcanes submarinos. La toma y el análisis de mediciones batimétricas es una de las áreas centrales de la hidrografía moderna y un componente fundamental para garantizar el transporte seguro de mercancías en todo el mundo. [6]
