El buque de investigación tradicional ha cambiado drásticamente en años recientes. Los primeros buques de investigación fueron construidos para largas expediciones en la mar, aun recientemente, en los 70’s los buques de investigación fueron construidos para llevar muchos científicos y realizar cantidad de tareas por largos periodos de tiempo. Recientemente ha habido un cambio hacia buques pequeños que no pueden llevar muchos equipos a bordo, así como, permanecer fuera de puerto durante mucho tiempo. Estos buques de investigación pequeños son apropiados para proyectos costeros donde el buque puede retornar a puerto en unos días o semanas. La computarizaron de muchos sistemas colectores de datos ha hecho posible tener varias actividades de colección de datos ejecutándose al mismo tiempo en esos buques pequeños. También, la automatización ha hecho posible la operación de la embarcación con mucho menos esfuerzo humano y la tripulación de los buques de investigación han disminuido considerablemente haciendo la operación de buques de investigación a bajo costo.

Algunas características comunes de un buen buque de investigación son su maniobrabilidad, su estabilidad en el mar, su confort en áreas de trabajo y de descanso y su confiabilidad en su operación. El buques de investigación ya sea grande o pequeño requiere excelentes capacidades de manejo y un buen equipo de navegación. Otra característica en común de los buques de investigación es la abundancia de sistemas de apoyo para manipular equipos dentro o fuera del buque, así como, en la superficie o por debajo de ella. Generalmente se necesitan un par de brazos hidráulicos para cumplir este propósito. Los winches se localizan en lugares apropiados para manipular instrumentos o sensores fuera de la borda.

Las actividades de muestreo en un buque de investigación puede consistir en hacer el lance de una serie de botellas muestreadoras o del CTD o instalar correntometros fijos. La instalación y anclado de correntometros son tareas muy laboriosas que requieren de muchas personas y espacio en cubierta. Los lances de CTD pueden ser ha profundidad considerable y son monótonos porque requieren mucho tiempo de supervision, pero mientras estas tareas se realizan, se pueden llevar a cabo otras tareas como soltar los XBT’s o soltar boyas a la deriva seguidas por satelite, etc.

Una alternativa rápida de tomar datos es usar sensores dentro de una avioneta. Muchos de los sistemas aéreos sensoran remotamente usando la radiación emitida o reflejada de la superficie del océano. Los sensores infrarojos se usan para construir mapas de temperaturas superficial del mar mientras los canales del sensor de luz visible se usa para medir color del océano relacionado a la productividad biológica y la cantidad de clorofila en la superficie del agua. Los rastreadores multiespectrales son capaces de medir simultáneamente radiación en los canales visible y térmico (IR). Recientemente los sensores de microondas pasivos y activos se han instalado en avionetas para registrar parámetros del océano, uno de los mas útiles de estos es el Sinthetic Aperture Radar (SAR) el cual usa el movimiento de la avioneta para sintetizar una gran antena que una avioneta debería llevar haciendo posible mejorar grandemente la resolución de la superficie. Las imágenes de avionetas han sido particularmente usados en mapas detallados de bloques de hielo en el mar y sus movimientos.

Otro uso importante de la avionetas esta en la colección de datos del AXBT. Los AXBT contienen un sensor XBT y un pequeño transmisor de radio para enviar a la avioneta datos de la temperatura versus la profundidad. Los AXBT son a menudo lanzados de altitudes entre 300 a 1000m pero han sido probados para sobrellevar un impacto de 6000m de altura. Los diseños de diferentes fabricantes de AXBT varían, pero todos ellos tienen algún sistema de atenuación (paracaídas, alas, etc.) para suavizar la caída y disminuir el impacto con el mar.

La combinación del instrumento (XBT) y el radio transmisor hacen que el costo de cada AXBT sea mucho mayor que le XBT que se usa en un buque normal, pero el relativo bajo costo por área estudiada usando una avioneta a menudo compensa el alto costo por instrumento. También si el requerimiento es "casi simultaneo" para un proyecto, la observación de los AXBT son solo uno de los cuantos de los métodos para llevar a cabo este tipo de estudio.

Para el estudio de zonas como aguas someras, estuarios, regiones fangosas e infestada de hielos se a menudo los vehículos que utilizan el efecto del terreno (mediante un colchón de aire) llamados Oovercraft que hace posible que el vehículo se pueda desplazar sobre superficies difíciles o especiales.

SENSORAMIENTO REMOTO POR SATELITES

Uno de los grandes problemas en oceanografía es la cantidad de tiempo y espacio de muestreo que resulta de unas medidas realizadas desde un buque. Con las limitaciones de un buque de investigación (10-12 nudos de velocidad) es imposible observar una gran área en forma sinoptica (casi simultaneo), los oceanográfos se han contentado con promedios de datos a largo plazo colectados en un periodo de tiempo, pero para el estudio de la variable de procesos oceanográficos en el tiempo se necesita de muestras cercanas a lo simultáneo.

1. SATELITES CLIMATOLOGICOS

La observación de nuestro planeta por satélites artificiales ofrece una perspectiva única en este aspecto y mientras las mediciones están limitadas a la superficie del océano, las muestras sinópticas de satélites se hace importante para los oceanografos con el fin de utilizar efectivamente la información tomada desde el espacio.

En el presente, mucha de esta información proviene de satélites climatológicos operacionales en órbitas polar y geoestacionaria con altitudes cercanas a 500 – 800 Km para los satélites de órbita polar que se ubican generalmente en órbitas de sincronizacion-solar para mantener el mismo tiempo local de cruce ecuatorial. Este es un requerimiento para muchos estudios que necesitan el mismo ordenamiento entre el sol y el ángulo de rastreo del satélite. Además, cada órbita polar pasa sobre una localidad al menos dos veces al día (una en la noche y otra en el día). Los satélites geoestacionarios orbitan a 36,000Km de altitud y pueden rastrear la tierra casi continuamente.

Los satélites climatológicos de órbita polar han progresado dramáticamente desde finales de 1960 cuando la cámara de televisión en el satélite de observación infrarojo (TIROS) podía solo apuntar a latitudes norteamericanas durante su órbita debido a el spin de estabilización del equipo espacial. Despues del primer TIROS se lanzaron una serie de satélites ESSA que tenían montado una cámara rastreando a lo largo del spin del satélite y tomando sucesivas fotos de la tierra para proveer la primera vista global de la superficie terrestre. Hoy la estabilización de los 3 ejes en los satélites TIROS-N hacen posible mantener el ángulo de rastreo en el radiómetro avanzado de muy alta resolución (AVHRR) apuntando continuamente a la superficie de la tierra.

El AVHRR es un espectrómetro de rueda filtradora divididos en 5 canales: uno en el rango visible (0.58m m – 0.68m m); otro en el cercano al infrarojo (0.725m m – 1.10m m) y tres canales en el infrarojo térmico (3.55m m – 3.93m m; 10.3m m – 11.3m m; 11.5 – 12.5m m). Esta combinación de canales ha demostrado su utilidad en estudios meteorológicos por la noche cuando no hay radiación visible que se refleje desde la tierra. Los satélites operacionales TIROS-N están referidos como NOAA1-14 para indicar su operación y control a cargo de la Administración Nacional del Océano y la Atmósfera (NOAA).

Los múltiples canales termales infrarojos del AVHRR hacen posible estimar la atenuación atmosférica debido al vapor de agua atmosférica que se recibe de las señales infrarojas emitidas de la superficie del océano. Usando la diferencia entre la radiación recibida en el canal 4 versus la recibida en el canal 5, es posible estimar la cantidad de energía infraroja perdida por la humedad atmosférica antes de alcanzar el sensor óptico del AVHRR. El relativamente débil gradiente de temperatura superficial hace necesario llevar a cabo la mejor corrección por humedad atmosférica posible cuando trabajamos con temperatura superficial del mar computados de datos del AVHRR en un esfuerzo para obtener la precisión de la medida del satélite a 0.3K de exactitud recomendada por los modernos estudios climáticos.

Una de los mas importantes aspectos del trabajo con datos de AVHRR, y cualquier dato de otro satélite, es la corrección de las imágenes por la distorsión del planeta y el remapeo de la imagen corregida a un mapa de proyección seleccionado para intercomparacion entre imágenes y con otros datos "in situ". Este paso se refiere generalmente a una "imagen de navegación" y esta esencialmente siendo capaz de emplear imágenes AVHHRR cuantitativamente. Sin este paso de imagen de navegación, la imagen de satélite en infrarojo puede solo sugerir la complejidad de escalas en los cuales el océano varia. Los estudios cuantitativos solo pueden realizarse con adecuadas imágenes de navegación. El AVHRR provee tres tipos de imágenes de datos diferentes. La forma mas comúnmente disponible es el método de lectura directa, el cual es llamado transmisión de imágenes de alta resolución (HRPT) y es usualmente leído directamente por una antena rastreadora en una estación terrenal. Estos datos tienen aproximadamente 1Km de resolución espacial de los sistemas AVHRR. El total de imágenes depende de la altitud del satélite sobre la estación receptora y cada estación recibe entre 4 y 6 pasadas por día. Durante cada órbita el sistema satelital graba un producto a una baja resolución espacial (aproximadamente 4Km cuadrados) llamados de Cobertura Media Global (GAC) estos datos son solo leídos en estaciones receptoras en las islas Wallops, en los rios Gilmine y Virginia y Alaska operados por la NOAA, que es la agencia responsable de la operación de los satélites climatológicos de los EEUU. El valor de los datos GAC es que cada día un satélite proveerá una imagen del día y de la noche del globo terráqueo entero. Finalmente cada satélite tiene un numero de cintas magnéticas que pueden grabar la imagen completa a 1km durante una pequeña parte de la órbita. Estos datos de Cobertura de Area Local (LAC) son grabados en áreas seleccionadas y comandadas por la NOAA y son despues recibidas en uno de las dos estaciones de la NOAA. De esta manera es posible "ver" partes de la tierra que están fuera del rango de operación de las estaciones captadoras de la NOAA.

2. EL RASTREDOR A COLOR DE ZONAS COSTERAS

Uno de los más importantes desarrollos en sensoramiento remoto óptico fue el rastreador a color de zonas costeras (CZCS) el cual orbitó en un satélite de la NASA llamado NIMBUS-7. Lanzado en 1978 para un trabajo de dos años, el CZCS continuo registrando útiles imágenes de datos hasta mediados de 1986 obteniendose una serie de ocho años de imágenes en color de la superficie oceánica. El CZCS fue construido para proveer imágenes de superficie en un numero de bandas visible limitadas, el cual podía estar entonces separada dentro de los componentes de colores individuales. Desde que la productividad biológica, en la capa superficial del océano, esta directamente relacionado a el color de la superficie del océano, el CZCS tuvo como propósito proveer información de concentración de clorofila y productividad primaria.

A pesar de algunos problemas con la deriva del sistema sensor, el CZCS produjo muy valiosas imágenes de la productividad del océano y hizo posible por primera vez la elaboración de un mapa global de producción primaria en el océano.

3. SEASAT

El primer y único satélite dedicado al sensoramiento remoto del océano fue el satélite de corta duración llamado SEASAT. Lanzado a mediados de 1978, el SEASAT fallo despues de 90 días de operación (debido a una falla en la fuente de energía) y nunca ha sido reemplazado. Aun durante esta corta vida, el SEASAT demostró que se podía llevar cierto numero de instrumentos de microondas diseñados para medir varios parámetros del océano. El primero de ellos fue el Radiómetro Rastreador de Microondas Multicanal (SMMR), el cual tuvo como propósito mapear todas las imágenes climatológicas de temperatura superficial del mar y de hielo marino. Desde que las microondas son ligeramente atenuadas por la humedad atmosférica, han sido un excelente candidato para observación de la superficie de la tierra que son a menudo opacadas por la nubosidad. Esto es particularmente importante para las regiones polares cubiertas de hielo las cuales están frecuentemente cubierta por nubes.