Quizás en alguna ocasión te hayan explicado el efecto Doppler, probablemente usando el ejemplo de un automóvil con una sirena o un tren tocando su bocina. A medida que uno de estos vehículos se acerca a ti notas como el sonido emitido por la sirena o la bocina se vuelve más agudo, su frecuencia cambia, se hace más alta simplemente porque se desplaza hacia a ti. Cuando el vehículo te sobrepasa, y comienza a alejarse, entonces el sonido de la sirena se hace más grave porque su frecuencia baja. Con una simple fórmula basada en el cambio de frecuencia de la sirena se puede calcular la velocidad a la que se mueve. Para ello sólo es necesario conocer la frecuencia original de la bocina, con la que está emitiendo, y medir la frecuencia con la que finalmente nos llega a nosotros a medida que se acerca o se aleja de nuestra posición.
Quizás en alguna ocasión te hayan contado cómo se puede medir la velocidad de la corriente en un río o arroyo. Construimos un pequeño barco de papel, o simplemente usamos un pequeño objeto flotante (una hoja, un pequeño palo), medimos una distancia entre dos puntos a lo largo del arroyo (digamos 5 metros) y, tras liberar nuestro barco en la corriente, medimos con un cronómetro el tiempo que tarda en recorrer la distancia marcada. Dividiendo la distancia marcada en el arroyo entre el tiempo de viaje obtendremos la velocidad de la corriente. En realidad estamos haciendo una medida indirecta, medimos la velocidad del barco y suponemos que ésta es la misma que la del agua del arroyo. Una aproximación aceptable.
Una de las mejores tecnologías de las que disponemos actualmente los oceanógrafos para medir las corrientes marinas son los ADCP (Acoustic Doppler Current Profilers) o Perfiladores de Corrientes Acústicos Doppler. Son perfiladores porque nos dan perfiles de corrientes, es decir, situados en el fondo del mar mirando hacia arriba, o en superficie (instalados en boyas o barcos) mirando hacia abajo, miden la velocidad de la corriente a distintas profundidades, proporcionando un perfil de velocidades a lo largo de la columna de agua. Y, como su nombre también indica, utilizan el sonido y el Efecto Doppler para estimar las velocidades.
En realidad para calcular las velocidades estos correntímetros combinan las técnicas de los dos ejemplos anteriores. No miden directamente la velocidad del agua, miden la velocidad de las pequeñas partículas (de unas decenas o centenares de micras) que están en suspensión en el agua. Pero estas pequeñas partículas no emiten sonidos, no tienen sirenas ni bocinas. Así que los ADCPs primero necesitan que las partículas emitan algún sonido. Para ello utilizan el eco. Son los ADCPs los que primero emiten, a una frecuencia conocida, un corto (unos microsegundos) pulso de sonido y después se disponen a escuchar y analizar los ecos de retorno. El pulso emitido por el ADCP rebota en las partículas en suspensión, que como están en movimiento, generan un cambio de frecuencia en el eco que devuelven. Los ADCPs son capaces de medir esta diferencia de frecuencia entre el pulso emitido y el eco de las partículas. Así que aplicando los cálculos del Efecto Doppler pueden estimar las velocidades de las corrientes marinas. Además, conociendo la velocidad de propagación del sonido en el agua y el tiempo que tardan en llegar los ecos de los pulsos emitidos, el ADCP puede conocer a qué distancia se ha producido el eco. Así, el ADCP puede estimar a distintas distancias, profundidades en este caso, las velocidades para proporcionarnos los deseados perfiles de corrientes.
En el proyecto REMEDIOS “escucharemos” las corrientes de la Ría de Vigo durante un año. Para ello hemos fondeado un ADCP a 45 metros en frente de la Terminal de Bouzas. Estos datos nos ayudarán a entender las condiciones oceanográficas en las que viven las comunidades del plancton que estudiaremos cada semana.
Miembros de la tripulación y técnicos del B/ Mytilus (IIM-CSIC) procediendo a fondear un ADCP (el instrumento con las boyas adosadas) en la Ría de Vigo para el proyecto REMEDIOS, 3 de Marzo de 2017
Miguel Gil Coto