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livello elementare
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ARGOMENTO: OCEANOGRAFIA
PERIODO: XX-XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: Sonar, multibeam, sub bottom profiler
Dopo aver visto i sistemi acustici single e multibeam affrontiamo ora altre tipologie che trovano molti impieghi nel campo scientifico e civile
Sub-bottom profiler
Altri sistemi impiegati nella ricerca oceanografica e geologica (soprattutto nell’off-shore) sono i sub-bottom profiler, sistemi che vengono utilizzati per raccogliere i profili di riflessione sismica degli strati di sedimenti sotto il fondo del mare.
sub bottom profiler
Quando il segnale acustico raggiunge il fondo del mare, una parte dell’energia acustica penetra nel sedimento del fondale, riflettendosi solo quando incontra il limite fisico tra due strati di materiali che hanno densità diverse. Tecnicamente parlando il sub bottom profiler rileva i cambiamenti dell’impedenza acustica, relativi alle caratteristiche fisiche dei diversi sedimenti. Il sistema Knudsen Chirp 3260, usato dal NOOA, funziona a una frequenza di 3,5 kHz e può rilevare il fondale marino fino a una profondità di 10.000 metri.
Ecoscandagli a fascio diviso
Sono sistemi sonar attivi ampiamente utilizzati per la ricerca nel settore della pesca. Essi utilizzano un singolo trasduttore, a fascio diviso, che emette dei ping ad una singola frequenza che può variare tra i 18 e 710 kHz. La risposta acustica a frequenze diverse varia tra le specie pelagiche e ciò fornisce la possibilità di identificare le diverse specie. Eseguendo, continuamente delle scansioni, variando le frequenze, si riesce a ridurre il rumore e a migliorare la definizione dei bersagli.
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ricerca nel volume
Questi sonar possono rilevare e identificare non solo i branchi di pesci ma anche agglomerati di plancton e la presenza delle sorgenti idrotermali, essendo in grado di rilevare anche l’emissione di bolle nella colonna d’acqua. Questo è particolarmente utile nell’off-shore per scoprire sorgenti di emissioni di metano.
emissioni di metano dal fondo del mare rilevate dal sistema sonar
Sonar profilatori a corrente acustica Doppler (ADCP)
Non ultimi voglio accennare ai sistemi ADCP, utilizzati per misurare la velocità e direzione delle correnti oceaniche. Essi usano il principio dello “spostamento Doppler“, un fenomeno fisico che consiste che consiste nel cambiamento apparente, rispetto al valore originario, della frequenza (o della lunghezza d’onda) percepita da un osservatore raggiunto da un’onda emessa da una sorgente che si trovi in movimento rispetto all’osservatore stesso.
effetto Doppler
Ricordate l’esempio del treno? Quando viaggia verso di noi, il tono del fischio è più alto. Quando si allontana il tono diventa più basso. Ma non solo … il cambio di intonazione è proporzionale alla velocità del treno.
Il principio di funzionamento dell’ADCP è molto semplice. Il sonar emette una serie di impulsi sonori ad alta frequenza che si disperdono nelle particelle in movimento nell’acqua. A seconda che le particelle si stiano muovendo verso o lontano dalla sorgente sonora, il tono del segnale di ritorno sarà più alto o più basso. Questo ci fornirà l’informazione della direzione di spostamento. Lo spostamento della frequenza, essendo proporzionale alla velocità dell’acqua, ci dà la sua velocità. Semplice ma efficace. Il loro impiego consente di raccogliere i profili delle correnti oceaniche fino a 1000 metri sotto la superficie del mare.
La disponibilità di questi sistemi ha cambiato il modo di effettuare ricerche in mare dimostrandosi un valido aiuto per scoprirne i misteri. Ma la tecnologia avanza e il futuro ci riserverà sicuramente delle sorprese.
Andrea Mucedola
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ammiraglio della Marina Militare Italiana (riserva), è laureato in Scienze Marittime della Difesa presso l’Università di Pisa ed in Scienze Politiche cum laude all’Università di Trieste. Analista di Maritime Security, collabora con Centri di studi e analisi geopolitici italiani ed internazionali. E’ docente di cartografia e geodesia applicata ai rilievi in mare presso l’I.S.S.D.. Nel 2019, ha ricevuto il Tridente d’oro dell’Accademia delle Scienze e Tecniche Subacquee per la divulgazione scientifica.
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