Una carta batimétrica es un tipo de mapa isarítmico que representa la batimetría sumergida y las características fisiográficas de los fondos marinos y oceánicos. [1] Su objetivo 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 de las cartas batimétricas. Las cartas batiméricas 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 una montaña submarina, dependiendo de si las profundidades aumentan o disminuyen hacia adentro. [2]
Los levantamientos y cartas batimétricas están asociados con la ciencia de la oceanografía , particularmente la geología marina y la ingeniería subacuática u otros fines especializados.
Los datos batimétricos utilizados para producir cartas también se pueden convertir en perfiles batimétricos que son secciones verticales a través de una característica.
El uso de la batimetría y el desarrollo de cartas batimétricas se remonta alrededor del siglo XIX a.C. al antiguo Egipto . Las representaciones en las paredes de las tumbas, como las tallas en bajorrelieve de Deir al-Bahri encargadas por la reina Hatshepsut en el siglo XVI a. C., muestran a antiguos marineros utilizando postes largos y delgados como sondas para determinar la profundidad del río Nilo y su interior en el delta del Nilo . [3]
El primer relato escrito y los primeros registros cartográficos de sondeos no se produjeron hasta 1.000 años después de que los egipcios comenzaran a sondear y cartografiar el Nilo. El historiador griego Heródoto escribe sobre un sondeo realizado a 66 pies de agua en la desembocadura del Nilo en el delta del río. Escribe sobre lodo amarillo que se levanta similar al mismo que se deposita 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 sondeos realizados con motivo del naufragio de Pablo en la isla de Malta en el Libro de los Hechos . Capítulo 27, versículos 27-44 [5] relatan la experiencia:
27 "... mientras íbamos de un lado a otro en Adria, alrededor de la medianoche los marineros consideraron que se acercaban a algún país";
28 "Y sondearon y hallaron veinte brazas; y cuando hubieron ido un poco más lejos, volvieron a sondear y hallaron quince brazas".
29 "Entonces temiendo que cayéramos sobre las rocas, echaron cuatro anclas desde la popa..."
39 "Y cuando se hizo de día, no conocían la tierra..."
40 "Y cuando levaron anclas, se lanzaron al mar... y se dirigieron hacia la orilla".
41 Y cayendo en un lugar donde se juntaban dos mares, encallaron la nave; y la parte delantera se quedó fija y quedó inmóvil, pero la parte trasera se rompió con la violencia de las olas.
El versículo 39 dice que "no conocían la tierra", indicando que su conocimiento del mar lo obtuvieron de las experiencias de otros, así como del recuerdo de haber estado allí antes. Las direcciones de navegación llamadas periplo ya existían en el siglo I d.C., dando configuraciones costeras generales. Los mapas disponibles comercialmente de las profundidades del mar y la costa circundante no estarían disponibles hasta dentro de casi mil años.
Hasta ese momento, las cartas batimétricas eran escasas ya que los marineros seguían dependiendo de cuerdas pesadas y pesas de plomo para tomar lecturas de profundidad y trazar mapas del océano abierto. En los 200 años transcurridos desde que Colón navegó hacia América se produjeron avances menores en la topografía y los mapas de profundidad de los océanos . En 1647, Robert Dudley publicó el atlas ' Dell'Arcano del Mare ' (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 profundidades impresas en la costa atlántica de América del Norte. Su publicación sentó las bases para que futuros marineros e inventores siguieran desarrollando formas nuevas e ingeniosas de producir mapas 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 oscurecerá 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 designado del nivel del mar . Así, las montañas del mapa topográfico tienen los valores más grandes, mientras que las mayores profundidades de la carta batimétrica tienen los valores más grandes.
En pocas palabras, la carta batimétrica pretende mostrar la tierra si las aguas suprayacentes se eliminaran exactamente de la misma manera que el mapa topográfico.
Los levantamientos batimétricos son un subconjunto de la ciencia de la hidrografía . Difieren ligeramente de los estudios necesarios para crear el producto de la hidrografía en su aplicación más limitada y tal como los realizan las agencias nacionales e internacionales encargadas de producir cartas y publicaciones para una navegación segura. Ese producto cartográfico se denomina con mayor precisión carta de navegación o hidrográfica con un fuerte sesgo hacia la presentación de información de seguridad esencial.
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 sólo de un punto singular a la vez y, por lo tanto, es ineficiente. También está sujeto a los movimientos del barco y las corrientes que mueven la línea fuera de lo real y, por lo tanto, no es exacta.
Los datos utilizados para hacer mapas batimétricos hoy en día generalmente provienen de una ecosonda ( sónar ) montada debajo o sobre el costado de un barco, que hace "ping" un haz de sonido hacia abajo en el 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 sonda informa al equipo de la distancia hasta el fondo marino. Los estudios LIDAR/LADAR generalmente se realizan mediante sistemas aéreos.
A principios de la década de 1930, se utilizaron sondas de un solo haz para elaborar 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 normalmente 90 a 170 grados de ancho. El conjunto compacto de haces individuales estrechos proporciona una resolución y precisión angular muy altas. En general, una franja amplia, que depende de la profundidad, permite a un barco mapear más fondo marino en menos tiempo que una ecosonda de un solo haz al realizar menos pasadas. Los haces se actualizan muchas veces por segundo (normalmente entre 0,1 y 50 Hz, dependiendo de la profundidad del agua), lo que permite una velocidad más rápida de la embarcación y al mismo tiempo mantiene una cobertura del 100 % del fondo marino. Los sensores de actitud permiten corregir el balanceo y cabeceo del barco en la superficie del océano, y un girocompás proporciona información de rumbo precisa para corregir la guiñada del barco . (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 de navegación global por satélite (GNSS)) posiciona el 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 "flexión de los 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 una serie de resultados diferentes, incluido un subconjunto de las mediciones originales que satisfacen algunas condiciones (por ejemplo, sondeos probables más representativos, los menos profundos de una región, etc.) o modelos digitales del terreno (DTM) integrados (por ejemplo, , una cuadrícula regular o irregular de puntos conectados a una superficie). Históricamente, la selección de mediciones era más común en aplicaciones hidrográficas , mientras que la construcción DTM se usaba para estudios de ingeniería, geología, modelado de flujo, etc. Desde c. 2003 –2005, los MDT se han vuelto más aceptados en la práctica hidrográfica.
Los satélites también se utilizan para medir la batimetría. El radar satelital mapea la topografía de las profundidades marinas al detectar las sutiles variaciones en el nivel del mar causadas por la atracción gravitacional de montañas, crestas y otras masas submarinas. En promedio, el nivel del mar es más alto en montañas y crestas que en llanuras abisales y fosas. [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 de batimetría costera 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 generalmente se refieren a datos verticales de marea . [10] Para la batimetría de aguas profundas, esto suele ser el nivel medio del mar (MSL), pero la mayoría de los datos utilizados para las cartas náuticas se hacen referencia 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 datos de referencia , dependiendo de la localidad y el régimen de mareas.
Las ocupaciones o carreras relacionadas con la batimetría incluyen el estudio de los océanos, las rocas y los minerales del fondo del océano, y el estudio de los terremotos o volcanes submarinos. La toma y 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]
