La acústica submarina es un área de estudio que abarca cómo se genera, propaga y utiliza el sonido bajo el agua, especialmente en los océanos. Este campo combina física, biología marina y tecnología avanzada para explorar, comprender y proteger los ecosistemas acuáticos. Desde las aplicaciones prácticas como el sonar hasta la protección de especies vulnerables, la acústica submarina desempeña un papel crucial en el equilibrio entre desarrollo humano y sostenibilidad oceánica.
El sonido bajo el agua: Fundamentos de la acústica submarina
El comportamiento del sonido en el agua está definido por las propiedades físicas del medio.
a. Velocidad del sonido en agua
La velocidad del sonido en el agua es casi cinco veces mayor que en el aire, debido a su mayor densidad y elasticidad. Sin embargo, factores como la temperatura, salinidad y presión juegan un papel importante:
- Temperatura: A mayor temperatura, las moléculas se mueven más rápido, aumentando la velocidad del sonido.
- Salinidad: Un mayor contenido de sal incrementa la densidad del agua, también elevando la velocidad.
- Presión: En las profundidades del océano, el aumento de presión acelera el sonido.
b. Reflexión, refracción y absorción sonora
Las ondas sonoras pueden reflejarse en superficies como el fondo marino o la superficie del agua, refractarse al atravesar capas de diferente densidad o absorberse parcialmente en el medio, lo que afecta su alcance y claridad. Estas propiedades son críticas para diseñar tecnologías acústicas eficientes.
c. El canal SOFAR (SOund Fixing And Ranging)
En las profundidades oceánicas, existe una capa donde el sonido puede viajar largas distancias con poca pérdida de energía. Este canal es utilizado por ballenas para comunicarse y por los científicos para monitorear el océano en grandes escalas.
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El sonido bajo el agua: Aplicaciones tecnológicas de la acústica submarina
1. El sonar: tecnología esencial para la exploración marina
El sonar es una de las herramientas más potentes de la acústica submarina.
- Sonar activo: Emite pulsos de sonido que rebotan en objetos y regresan como ecos. Este tipo se utiliza para mapear el fondo oceánico, detectar naufragios y localizar submarinos.
- Sonar pasivo: En lugar de emitir sonido, captura ondas generadas por fuentes naturales o humanas, como motores de barcos o vocalizaciones de animales marinos. Es ideal para monitorear la fauna y actividades humanas sin interferir en el entorno.
Ejemplo práctico: Los barcos pesqueros emplean sonar activo para localizar cardúmenes, mientras que las investigaciones científicas prefieren el pasivo para evitar alterar el comportamiento de los animales.
2. Comunicación submarina
El agua presenta un desafío para las señales de radio y la luz, lo que hace que la comunicación acústica sea la única opción viable. Estas comunicaciones tienen aplicaciones en:
Operaciones militares: Submarinos y drones acuáticos utilizan protocolos acústicos para coordinar movimientos.
Desafíos
- Ruido ambiental: Ondas generadas por barcos o fenómenos naturales pueden interferir con la claridad de las señales.
- Atenuación: La energía del sonido disminuye con la distancia, especialmente en frecuencias altas.
c. Avances en la investigación marina
Herramientas como los hidrófonos (micrófonos submarinos) han permitido explorar fenómenos como:
- Actividad volcánica submarina.
- Migraciones de grandes mamíferos marinos.
- Cambios en las corrientes oceánicas debido al cambio climático.
Los investigadores también emplean tecnologías acústicas para medir la cantidad de carbono almacenado en los océanos, un dato clave para estudiar el impacto del calentamiento global.
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El sonido bajo el agua: Acústica submarina y protección de la fauna marina
Bioacústica marina: decodificando los lenguajes submarinos
La bioacústica estudia cómo los organismos marinos usan el sonido para comunicarse, orientarse y detectar presas o depredadores.
- Ballenas: Sus cantos largos y complejos sirven para comunicarse a grandes distancias, especialmente durante las migraciones.
- Delfines: Utilizan ecolocalización para detectar objetos y comunicarse entre grupos.
- Peces: Aunque menos conocidos, muchos peces emiten sonidos para advertir sobre peligros o atraer parejas.
La bioacústica ha ayudado a identificar cómo estas especies adaptan sus vocalizaciones en presencia de ruido generado por humanos.
Impacto del ruido submarino en la fauna
El aumento del tráfico marítimo y la exploración de petróleo han incrementado el ruido bajo el agua, con consecuencias negativas para los animales:
- Desorientación: Las ballenas y delfines, que dependen del sonido para navegar, pueden perderse o varar.
- Estrés: El ruido constante afecta la salud reproductiva y el comportamiento social de muchas especies.
Proyectos como “Quiet Oceans” promueven el desarrollo de barcos menos ruidosos y regulaciones para zonas de alta sensibilidad acústica.
Monitorización acústica para la conservación
Mediante el uso de hidrófonos, se pueden:
1. Identificar áreas de alta actividad biológica para convertirlas en reservas marinas.
2. Rastrear especies amenazadas y estudiar cómo interactúan con su entorno.
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La sostenibilidad es clave en el desarrollo de nuevas tecnologías acústicas.
a. Sonar ecológico
Diseñado para minimizar el impacto en la fauna marina, este tipo de sonar emite señales más suaves y en frecuencias menos perturbadoras.
b. Materiales biodegradables
Las boyas acústicas y otros equipos ahora se fabrican con materiales que no contaminan el océano tras su desuso, lo que ayuda a reducir la acumulación de desechos en los ecosistemas marinos.
c. Inteligencia artificial y acústica submarina
Los sistemas de IA permiten analizar grandes cantidades de datos acústicos para:
- Identificar patrones en las vocalizaciones de animales.
- Detectar cambios en los ecosistemas en tiempo real.
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Conclusión
La acústica submarina no solo revela los secretos del océano, sino que también es una herramienta para protegerlo. Desde la comunicación de ballenas hasta los avances tecnológicos que equilibran exploración y sostenibilidad, este campo es crucial para entender y preservar los océanos en un mundo que depende cada vez más de sus recursos.
Referencias
- Jensen, M. B., Zabel, F., & MacKenzie, B. R. (2021). Underwater sound propagation modeling in a complex shallow water environment. Frontiers in Marine Science, 8, 751327.
- Munk, W. H. (1974). Sound channel in an exponentially stratified ocean, with application to SOFAR. J. Acoust. Soc. Am., 55(2), 220–226.
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- Montgomery, J. C., & Radford, C. A. (2017). Marine bioacoustics. Current Biology, 27(11), PR502-R507.
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