HACIA LA PROXIMA GENERACION DE SISTEMAS DE MONITORIZACION ACUSTICA PASIVA PARA EL USO SOSTENIBLE DEL MEDIO MARINO: HIDROFONOS DE FIBRA OPTICA Y APRENDIZAJE PROFUNDO

2022

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Miralles Ricós Ramón

El medio ambiente marino es de vital importancia para la humanidad. Entre otras funciones, el océano genera la mitad del oxígeno que respiramos, regula el clima y los patrones meteorológicos y proporciona una ruta de transporte para el 90% del comercio mundial. Las actividades humanas han degradado el ecosistema marino, poniendo en peligro los inestimables servicios que presta. El cambio climático, la contaminación marina, la sobrepesca y la extracción de petróleo y gas son algunos de los factores de estrés a los que se enfrentan nuestros mares y océanos. Uno de los principales contaminantes, contemplado en el Descriptor 11 de la MSFD de la UE, es el ruido antropogénico impulsivo y continuo. Es fundamental destacar que las fuentes de ruido antropogénicas han aumentado exponencialmente en las últimas décadas debido a las actividades humanas. La exposición tanto aguda como crónica a estos ruidos tiene un efecto que puede resultar grave e incluso irreversible en los organismos acuáticos. Para estudiar cómo afecta el ruido a las diferentes especies es habitual emplear un método no invasivo denominado monitorización acústica pasiva (PAM). Los sensores empleados en las aplicaciones de PAM suelen ser hidrófonos piezoeléctricos (PZT) cuidadosamente diseñados para adaptarse a la impedancia del agua. Una alternativa en el diseño de los sistemas de PAM es utilizar hidrófonos de fibra óptica (FOH) en lugar de hidrófonos PZT. Entre otras ventajas, los FOH en su aplicación para PAM 1.- pueden ser diseñados para proporcionar un rango de detección que va desde frecuencias muy bajas hasta muy altas. 2.- permiten crear conjuntos de cables ligeros que permiten un rápido despliegue desde pequeñas embarcaciones. 3.- permiten crear hidrófonos vectoriales de fibra óptica (FOVH) compactos. Estos miden tanto la presión, como la dirección de las partículas asociadas a una onda sonora. 4.- soportan presiones muy elevadas, lo que permite desplegarlos en aplicaciones de aguas profundas. A la vista de estas ventajas, los FOHs son capaces de realizar una evaluación del buen estado medioambiental del entorno marino más fácil y precisa que la obtenida con hidrófonos PZT convencionales. Sin embargo, antes de poder emplear los FOH en aplicaciones de PAM hay que resolver algunas cuestiones e investigar en dos direcciones principales: el desarrollo de sensores específicos de FO para PAM y los algoritmos de aprendizaje automático (incluido el aprendizaje profundo) que saquen el mayor partido de este tipo de sensores. El proyecto NextPAM afronta estas demandas con el objetivo de avanzar en el desarrollo de FOH y técnicas de procesado para aplicaciones PAM. El principal objetivo general de este proyecto es desarrollar un sistema de sensores FOH y sus algoritmos específicos de procesamiento de señales para aplicaciones PAM. Para lograr el objetivo principal, se definen varios objetivos específicos (i) estudiar y desarrollar sensores de fibra que proporcionen suficiente sensibilidad y ancho de banda para ser empleados en PAM, (ii) estudiar y desarrollar algoritmos de procesado de señal y sistemas de adquisición capaces de tratar y explotar las características singulares de estos sensores: baja SNR y redundancia multicanal, (iii) construir prototipos de los sensores, calibrarlos y medirlos en un entorno controlado, (iv) probar algunos de los prototipos en dos aplicaciones PAM reales: Medición de SPL de 1/3 de octava y detección de vocalizaciones de cetáceos.