Carta batimétrica

Una carta batimétrica es un tipo de mapa isarítmico que representa la topografía sumergida y las características fisiográficas de los océanos y los fondos marinos. Su objetivo principal es proporcionar contornos detallados de la profundidad de la topografía del océano, así como proporcionar el tamaño, la forma y la distribución de las características submarinas. Los mapas topográficos muestran la elevación sobre el suelo y son complementarios de las cartas batimétricas. Los gráficos utilizan una serie de líneas y puntos a intervalos iguales para mostrar la profundidad o la elevación. Una forma cerrada con formas cada vez más pequeñas en su interior puede indicar una fosa oceánica o un monte submarino, o una montaña submarina, dependiendo de si las profundidades aumentan o disminuyen hacia adentro.

Los estudios y cartas batimétricas están asociados con la ciencia de la oceanografía, en particular la geología marina y la ingeniería subacuática u otros fines especializados.

Los datos batimétricos utilizados para producir gráficos también se pueden convertir en perfiles batimétricos que son secciones verticales a través de una función.

Historia

Antiguo Egipto

El uso de la batimetría y el desarrollo de cartas batimétricas se remonta alrededor del siglo XIX a.C. al antiguo Egipto. Las representaciones en las paredes de las tumbas, como las tallas en bajorrelieve de Deir al-Bahri encargadas por la reina Hatshepsut en el siglo XVI a. C., muestran a antiguos marineros utilizando postes largos y delgados como sondas para determinar la profundidad del río Nilo y su delta.

Antigua Grecia

El primer relato escrito y los primeros registros mapeados de sondeos no se produjeron hasta 1000 años después de que los egipcios comenzaran a sondear y mapear el Nilo. El historiador griego Heródoto escribe sobre un sondeo realizado a 66 pies de agua en la desembocadura del Nilo en el delta del río. Escribe sobre lodo amarillo que se levanta similar al mismo que se deposita con las inundaciones anuales. Estos relatos muestran una mayor conciencia de las profundidades regionales y las características del fondo marino entre los antiguos marineros y demuestran que los descubrimientos en batimetría y el uso de cartas batimétricas habían progresado significativamente.

Antigua Roma

El Nuevo Testamento relata sondeos realizados con motivo del naufragio de Pablo en la isla de Malta en el Libro de los Hechos. Capítulo 27, versículos 27-44 relatan la experiencia:

27 Como fuimos llevados arriba y abajo en Adriá, alrededor de la medianoche los marineros consideraron que se acercaron a algún país.

28 "Y sonaban, y la hallaron veinte gorduras; y cuando habían ido un poco más lejos, volvieron a sonar, y la hallaron quince gorrones."

29 "Entonces temiendo que no debamos caer sobre rocas, echaron cuatro anclas fuera de la popa..."

39 "Y cuando era día, no conocían la tierra..."

40 Y cuando tomaron las anclas, se comprometieron al mar, y llegaron a la orilla.

41 Y cayendo en un lugar donde dos mares se encontraron, corrieron el barco en tierra; y la parte delantera se atascó, y permaneció inmóvil, pero la parte del obstáculo se rompió con la violencia de las olas.

El versículo 39 dice que "no conocían la tierra" indicando que su conocimiento del mar lo obtuvieron de las experiencias de otros así como del recuerdo de haber estado allí antes. Las direcciones de navegación llamadas periplo ya existían en el siglo I d.C., dando configuraciones costeras generales. Los mapas disponibles comercialmente de las profundidades del mar y la costa circundante no estarían disponibles hasta dentro de casi mil años.

Período moderno temprano

Hasta ese momento, las cartas batimétricas eran escasas, ya que los marineros seguían dependiendo de cuerdas pesadas y pesas de plomo para tomar lecturas de profundidad y trazar mapas del océano abierto. En los 200 años transcurridos desde que Colón navegó hacia América se produjeron avances menores en la topografía y los mapas de profundidad de los océanos. En 1647, Robert Dudley publicó el atlas 'Dell'Arcano del Mare' (Secretos del Mar). Su trabajo superó con creces todo lo que se había publicado anteriormente con mapas y cartas construidas en la proyección de Mercator, además de contener algunas de las primeras cartas que mostraban profundidades impresas en la costa atlántica de América del Norte. Su publicación sentó las bases para que los futuros marineros e inventores siguieran desarrollando formas nuevas e ingeniosas de producir mapas y estudios de alta calidad de los lagos y océanos del mundo.

Comparación con la carta hidrográfica

Una carta batimétrica se diferencia de una carta hidrográfica en que el objetivo es la presentación precisa de las características submarinas, mientras que la navegación segura es el requisito de la carta hidrográfica.

Una carta hidrográfica oscurecerá las características reales para presentar una versión simplificada para ayudar a los navegantes a evitar peligros submarinos.

Unir una carta batimétrica y un mapa topográfico

En un caso ideal, la unión de una carta batimétrica y un mapa topográfico de la misma escala y proyección de la misma área geográfica sería perfecta. La única diferencia sería que los valores comenzarían a aumentar después de cruzar el cero en el punto de referencia designado al nivel del mar. Así, las montañas del mapa topográfico tienen los valores más grandes, mientras que las mayores profundidades de la carta batimétrica tienen los valores más grandes.

Simply put, the bathymetric chart is intended to show the land of overlying waters were removed in exactly the same manner as the topographic map.

Dentro de la hidrografía

Los estudios batimétricos son un subconjunto de la ciencia de la hidrografía. Difieren ligeramente de los estudios necesarios para crear el producto de la hidrografía en su aplicación más limitada y tal como los realizan las agencias nacionales e internacionales encargadas de producir cartas y publicaciones para una navegación segura. Ese producto cartográfico se denomina con mayor precisión carta de navegación o hidrográfica, con un fuerte sesgo hacia la presentación de información de seguridad esencial.

Encuestas batimétricas

Originalmente, la batimetría implicaba la medición de la profundidad del océano a través del sonido profundo. Técnicas tempranas usaban soga pesada premeditada o cable bajado sobre el lado de un barco. Esta técnica mide la profundidad sólo un punto singular a la vez, y por lo tanto es ineficiente. También está sujeto a movimientos de la nave y corrientes que mueven la línea de la verdad y por lo tanto no es precisa.

Los datos utilizados para hacer mapas batimétricos de hoy suelen provenir de un ecosodio (sonar) montado bajo o sobre el lado de un barco, "pinging" un rayo de sonido hacia abajo en el fondo del mar o desde sistemas remotos de detección LIDAR o LADAR. La cantidad de tiempo que toma para el sonido o la luz para viajar a través del agua, rebotar el fondo del mar, y volver a la sonora informa el equipo de la distancia al fondo del mar. Las encuestas LIDAR/LADAR suelen realizarse mediante sistemas aéreos.

A principios de la década de 1930, los sonadores de un solo haz se utilizaron para hacer mapas de batimetría. Hoy en día, los ecosounders multibeam (MBES) se utilizan típicamente, que utilizan cientos de vigas adyacentes muy estrechas (típicamente 256) dispuestas en un swath tipo ventilador de 90 a 170 grados de ancho. El array ajustado de haces individuales estrechos proporciona una resolución angular muy alta y precisión. En general, una amplia franja, que depende de la profundidad, permite a un barco mapear más fondo marino en menos tiempo que un ecosobajo de un solo haz haciendo menos pases. Las vigas se actualizan muchas veces por segundo (típicamente 0.1–50 Hz dependiendo de la profundidad del agua), lo que permite una velocidad de barco más rápida manteniendo la cobertura del 100% del fondo marino. Los sensores de latitud permiten la corrección del rollo del barco y el lanzamiento en la superficie del océano, y un girocompás proporciona información precisa de la partida para corregir el deshielo del buque. (La mayoría de los sistemas modernos de MBES utilizan un sistema integrado de sensor de movimiento y posición que mide yaw, así como otras dinámicas y posición). Un sistema de posicionamiento global montado en bote (GPS) (o otro Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS)) posiciona los sonidos con respecto a la superficie de la tierra. Perfiles de velocidad sonora (velocidad del sonido en el agua como función de profundidad) de la columna de agua correctos para refracción o "reflexión" de las ondas sonoras debido a características de columna de agua no uniforme como temperatura, conductividad y presión. Un sistema informático procesa todos los datos, corrigiendo para todos los factores anteriores, así como para el ángulo de cada haz individual. Las mediciones de sonido resultantes se procesan manualmente, semiautomáticamente o automáticamente (en circunstancias limitadas) para producir un mapa de la zona. A partir de 2010 se generan varios productos diferentes, incluyendo un subconjunto de las mediciones originales que satisfacen algunas condiciones (por ejemplo, sonidos más representativos probables, poco más bajo en una región, etc.) o Modelos Digitales Integrados de Terreno (DTM) (por ejemplo, una red regular o irregular de puntos conectados a una superficie). Históricamente, la selección de mediciones era más común en aplicaciones hidrográficas, mientras que la construcción DTM se utilizaba para estudios de ingeniería, geología, modelado de flujo, etc. Desde c.2003–2005, los DTM se han vuelto más aceptados en la práctica hidrográfica.

Los satélites también se utilizan para medir la batimetría. Satélite mapas de la topografía de alta mar detectando las sutiles variaciones en el nivel del mar causadas por la atracción gravitacional de montañas submarinas, crestas y otras masas. En promedio, el nivel del mar es más alto sobre montañas y crestas que sobre llanuras y trincheras abisales.

En los Estados Unidos, el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos realiza o comisiones la mayoría de las encuestas de las vías navegables interiores, mientras que la Administración Nacional Oceanía y Atmósfera (NOAA) desempeña el mismo papel en las vías navegables oceánicas. Los datos de batimetría costera están disponibles en el Centro Nacional de Datos Geofísicos de NOAA (GNDC), que ahora se fusiona en Centros Nacionales de Información Ambiental. Los datos batimétricos se refieren generalmente a datums verticales de marea. Para la batimetría de aguas profundas, esto es típicamente Nivel del Mar Medio (MSL), pero la mayoría de los datos utilizados para la cartografía náutica se refieren a Agua Baja de Medios (MLLW) en encuestas americanas, y marea astronómica más baja (LAT) en otros países. Muchos otros datums se utilizan en la práctica, dependiendo de la localidad y el régimen de marea.

Las ocupaciones o carreras relacionadas con la batimetría incluyen el estudio de los océanos y rocas y minerales en el suelo oceánico, y el estudio de terremotos o volcanes submarinos. La toma y el análisis de mediciones batimétricas es una de las áreas centrales de la hidrografía moderna y un componente fundamental para garantizar el transporte seguro de mercancías en todo el mundo.