Come una flotta di droni azionati dal vento sta cambiando la nostra comprensione dell'oceano | Sebastien de Halleux

I nostri oceani sono inesplorati e sottocampionati -- oggi sappiamo più cose su altri pianeti che non del nostro. Come possiamo arrivare a una migliore comprensione di questo vasto e importante ecosistema? L'esploratore Sebastien de Halleux spiega come una nuova flotta di droni alimentati dal vento e dall'energia solare stia raccogliendo dati in mare con dettagli senza precedenti, rivelando intuizioni su cose come il tempo globale e la salute dei nostri stock ittici. Scopri come una migliore comprensione dell'oceano potrebbe tornare utile per noi sulla terra ferma.

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TraduttoreGreta Marani
RevisoreHana Colucci

Conosciamo gli altri pianeti meglio del nostro, e oggi vi mostrerò un nuovo tipo di robot ideato per aiutarci a comprendere meglio il nostro pianeta. Fa parte di una categoria nota nella comunità oceanografica come veicolo di superficie senza pilota, o USV. E non ha bisogno di carburante. Al suo posto, si affida all'energia eolica per la propulsione. Eppure, può navigare intorno al mondo per mesi e mesi. Dunque vorrei condividere con voi perché l'abbiamo costruito e cosa significa per voi.

Qualche anno fa, stavo attraversando il Pacifico su una barca a vela, da San Francisco alle Hawaii. Avevo passato gli ultimi 10 anni lavorando senza sosta, sviluppando videogiochi per centinaia di milioni di utenti e volevo fare un passo indietro per guardare il quadro generale e prendermi del necessario tempo per pensare. Ero il navigatore a bordo e una sera, dopo un'intensa seduta a studiare le condizioni meteorologiche e a tracciare la nostra rotta, sono salito sul ponte e ho visto questo bellissimo tramonto. Mi sfiorò un pensiero: Quanto conosciamo davvero dei nostri oceani?

Il Pacifico si estendeva intorno a me a perdita d'occhio, le onde scuotevano la nostra barca energicamente, come promemoria della loro forza incalcolabile.

Quanto conosciamo davvero dei nostri oceani?

Ho deciso di scoprirlo. Ho subito capito che in realtà non li conosciamo molto. Per prima cosa perché sono particolarmente estesi, e ricoprono il 70% del pianeta, però sappiamo che influenzano sistemi planetari complessi come le condizioni meteorologiche globali, che si ripercuotono su di noi ogni giorno, a volte con risvolti drammatici. Eppure quelle attività ci sono invisibili.

Le informazioni che abbiamo sugli oceani sono indiscutibilmente scarse. Sulla terra ferma ero abituato ad aver accesso a molti sensori; a miliardi, a dire il vero. Ma in mare, i dati in situ sono scarsi e costosi. Perché? Perché fanno affidamento su un numero esiguo di navi e boe. Il numero effettivo è stato davvero una sorpresa.

L'Amministrazione Nazionale Oceanica e Atmosferica statunitense, meglio conosciuta come NOAA, ha soltanto 16 navi, e in tutto il mondo, le boe situate al largo sono meno di 200. È facile capire perché: gli oceani sono un luogo ostile e per raccogliere dati in situ, bisogna avere una nave grande, con un'ingente quantità di carburante e numerosi equipaggi, al prezzo di centinaia di milioni di dollari l'uno, oppure, boe legate sul fondo dell'oceano con cavi lunghi più di sei km ancorati da una serie di ruote ferroviarie, che sono pericolose da installare e costose da mantenere.

E i satelliti, vi chiederete? Beh, i satelliti sono fantastici, ci hanno aiutato tanto ad ottenere un quadro generale negli ultimi decenni. Tuttavia, il problema dei satelliti è che possono vedere solamente un micron della superficie oceanica. Hanno una risoluzione spaziale e temporale piuttosto scarsa, il loro segnale deve essere corretto per le nuvole, effetti terrestri e altri fattori.

Quindi cosa succede negli oceani? Cosa stiamo cercando di misurare? E che utilità può avere un robot? Allarghiamo l'immagine su un piccolo cubo nell'oceano. La superficie è una delle cose principali che vogliamo analizzare, perché, se ci pensate, la superficie è il nesso di tutta l'interazione tra cielo e mare. È l'interfaccia attraverso la quale tutta l'energia e i gas devono fluire.

Il sole irradia energia, la quale viene assorbita dagli oceani sotto forma di calore e viene poi rilasciata parzialmente nell'atmosfera. I gas presenti nell'atmosfera come la CO2 vengono dissolti nei nostri oceani. In realtà, solo il 30% di tutta la CO2 viene assorbito. Il plankton e altri microrganismi rilasciano ossigeno nell'atmosfera, al punto tale che, su due respiri, uno viene dall'oceano. Un po' di quel calore evapora, creando così le nuvole e alla fine porta alle precipitazioni. I gradienti di pressione creano il vento di superficie, che fa muovere l'umidità attraverso l'atmosfera. Una parte del calore si propaga nelle profondità dell'oceano dove viene depositato in diversi strati, l'oceano agisce come una sorta di caldaia su scala mondiale conservando tutta quella energia, che in seguito potrebbe essere rilasciata in eventi di breve durata come uragani o in fenomeni di lunga durata come El Niño. Questi strati possono essere mischiati da correnti verticali ascensionali o da correnti orizzontali, essenziali per trasportare il calore dai tropici ai poli.

Poi, naturalmente, c'è la vita marina, che, in volume, occupa il più grande ecosistema sul pianeta, dai microrganismi ai pesci fino ai mammiferi marini, come le foche, i delfini e le balene. Ma la maggior parte di essi sono invisibili ai nostri occhi.

La sfida di studiare le variabili oceaniche in scala è in termini di energia, l'energia di cui si ha bisogno per installare sensori in profondità. Ovviamente, abbiamo provato molte soluzioni; da dispositivi azionati dal moto ondoso ai drifter di superficie ad azionamenti elettrici fotovoltaici. Ognuno con i propri compromessi.

La conquista del nostro team è arrivata in un modo improbabile; volevamo stabilire il record mondiale di velocità con un carro a vela. Ci sono voluti 10 anni di ricerca e sviluppo per concepire un nuovo concetto di ala che per controllarlo utilizza solamente tre watt ed è in grado di azionare un veicolo in ogni parte del mondo con un'autonomia apparentemente illimitata.

Adattando questo concetto di ala a un veicolo nautico, è nata la genesi di un drone oceanico. Tenete conto che sono più grandi di quello che appaiono. Misurano circa 4,5 metri in altezza, 7 in lunghezza e 1,5 in larghezza. Vedeteli come dei satelliti di superficie. Sono dotati di una serie di sensori calibrati scientificamente che misurano tutte le principali variabili, sia oceanografiche che atmosferiche, e i dati ad alta risoluzione vengono trasmessi a terra in tempo reale da un collegamento satellitare.

Il nostro team è stato molto impegnato negli ultimi anni a condurre missioni nelle più rigide condizioni oceaiche sul pianeta, dall'Artico al tropicale Oceano Pacifico. Siamo arrivati fino alla calotta glaciale artica. Abbiamo navigato nel bel mezzo degli uragani atlantici. Abbiamo scovato Capo Horn e fatto lo slalom tra le piattaforme petrolifere nel Golfo del Messico. Questo robot è davvero resistente.

Vorrei condividere con voi il recente lavoro condotto nei pressi delle isole Pribilof. Si tratta di un piccolo gruppo di isole situate nel gelido mare di Bering tra Stati Uniti e Russia. Il mare di Bering ospita il merluzzo d'Alaska, un coregone che forse non riconoscerete, ma che avrete assaggiato se vi piacciono i bastoncini di pesce o i surimi. Sì, i surimi sembrano polpa di granchio, ma sono in realtà merluzzo.

La pesca del merluzzo è la più grande industria ittica nella nazione, sia in termini di valore che di volume; il pesce pescato ogni anno raggiunge 1,4 milioni di tonnellate.

Così negli ultimi anni, una flotta di droni oceanici ha lavorato duramente nel mare di Bering per aiutare a valutare le dimensioni della popolazione di merluzzo. Questo aiuta a migliorare il regime di quote usato per gestire la pesca, a prevenire un crollo della popolazione ittica e a proteggere questo fragile ecosistema.

I droni esaminano la zona di pesca attraverso proprietà acustiche, per esempio un sonar. Questo invia un'onda sonora verso il basso, e poi il riverbero, l'eco dall'onda sonora dal fondo marino o dal banco di pesci, ci dà un'idea della situazione al di sotto della superficie. I nostri droni oceanici sono molto bravi a compiere questo procedimento ripetitivo, così giorno dopo giorno stanno scandagliando il mare di Bering.

Le isole Pribilof ospitano anche una numerosa colonia di otarie orsine. Negli anni '50, quella colonia contava circa due milioni di esemplari. Tristemente, negli ultimi tempi, la popolazione è rapidamente diminuita. Da allora gli esemplari si sono dimezzati, e la popolazione continua a calare velocemente.

Per capire il motivo di tutto ciò, il nostro partner scientifico al National Marine Mammal Laboratory ha sistemato una targhetta GPS su alcune otarie madri, incollate alle loro pellicce. La targhetta misura la posizione e la profondità e inoltre ha una piccola telecamera che viene attivata da accelerazioni improvvise.

Ecco un filmato girato da un'otaria con una vena artistica, che ci regala una prospettiva eccezionale di una caccia subacquea nelle profondità dell'Artico e un'istantanea del merluzzo, la preda, pochi secondi prima che venga divorato.

Tuttavia, lavorare nell'Artico è molto duro, anche per un robot. Hanno dovuto sopravvivere a una tormenta in agosto e con interferenze da parte dei passanti; come quella piccola otaria che si sta godendo la corsa. (Risate)

Nel corso della stagione, i GPS hanno registrato oltre 200.000 immersioni e con un'analisi più approfondita, possiamo vedere la rotta di ogni otaria e le immersioni ripetute. Stiamo sulla strada per scoprire cosa sta realmente accadendo in quella zona di foraggiamento ed è davvero stupendo.

Una volta sovrapposti i dati acustici raccolti dai droni, si comincia ad avere un quadro. Quando le otarie lasciano le isole, nuotando da sinistra a destra, si immergono a una profondità di circa 20 metri, che il drone identifica essere popolata da piccoli merluzzi giovani a basso contenuto calorico. Poi coprono distanze molto più ampie e si immergono più in profondità in una zona dove il drone identifica merluzzi più grossi e più adulti, che sono più nutrienti. Purtroppo, le calorie bruciate dalle otarie madri che nuotano in questa ulteriore distanza non lasciano loro abbastanza energie per allattare i loro piccoli sull'isola, portando così al calo della popolazione.

Inoltre, i droni hanno registrato un aumento della temperatura dell'acqua intorno all'isola. Potrebbe essere uno dei fattori che spingono i merluzzi verso nord, in cerca di regioni più fredde. L'analisi dei dati è ancora in corso, ma possiamo già notare che alcuni pezzi del puzzle del mistero delle otarie orsine si stanno congiungendo.

Ma tornando indietro al quadro generale, anche noi siamo mammiferi. Gli oceani forniscono fino a 20 kg di pesce per persona all'anno. Mentre esauriamo le scorte di pesce, cosa possiamo imparare dalla storia delle otarie orsine? E a parte questo, gli oceani interessano tutti noi da vicino dato che condizionano i sistemi meteorologici, che influenzano la produzione agricola mondiale o possono portare alla distruzione di vite e di beni materiali attraverso uragani, siccità e inondazioni estreme.

C'è ancora molto da esplorare e da studiare nei nostri oceani, e oggigiorno conosciamo gli altri pianeti meglio del nostro. Ma se dividessimo il vasto oceano in quadrati di 6x6 gradi, ognuno di circa 600 km di lunghezza, ne otterremmo circa 1.000.

Così, poco alla volta, lavorando con i nostri partner, stiamo installando un drone oceanico in ognuna di quelle caselle, con la speranza che, raggiungendo una copertura globale, potremo avere una conoscenza maggiore di quei sistemi planetari che influiscono sull'umanità.

Usiamo robot per studiare mondi lontani nel nostro sistema solare già da qualche tempo. È ora di quantificare il nostro pianeta, perché non possiamo sistemare ciò che non possiamo misurare e non possiamo prepararci per ciò che non conosciamo. Grazie. (Applausi)