The Economist - UK (2022-04-30)

(Antfer) #1
The Economist April 30th 2022 71
Science & technology

Marinebiology

Now hear this


Z


oologists routinely track  animals,
from  albatross  to  zebra,  using  global­
positioning­system  (gps)  tags  which  then
return their data via satellite. Marine biolo­
gists  have  a  harder  time  of  it,  though,  be­
cause  seawater  is  infuriatingly  opaque  to
radio signals. This makes it impossible ei­
ther  to  receive  gpssignals  or  to  transmit
any data collected back to base. 
That  does  not  stop  people  tagging  sea
creatures. Data collected and stored in a tag
can either be sent to a satellite in bursts if
the species in question is one that comes to
the  surface  from  time  to  time,  or  the  tag
can be dispatched on a one­way trip to the
surface after a set period. A tag may also be
recovered  if  the  animal  carrying  it  is
caught  by  a  fishing  boat.  (Fisherfolk  are
typically paid a few hundred dollars per tag
returned to its home laboratory.)
None  of  these  methods,  though,  keeps
accurate  track  of  where  the  animal  carry­
ing  the  tag  has  been.  For  these  and  other
reasons,  it  would  therefore  be  useful  to
have a marine equivalent of gps. And one is
now  being  deployed.  The  Woods  Hole
Oceanographic  Institution,  in  Massachu­

setts, hopes to fill the seas with sonic bea­
cons that will ape the role of gpssatellites
by broadcasting signals which can be used
to triangulate a receiver’s location when it
is underwater.

Ping pong
The sea is divided into distinct layers that
have different temperatures and salinities.
During the second world war American na­
val  scientists  showed  that  some  of  these
layers  act  as  sonic  waveguides.  They
dubbed  them  “sound  fixing  and  ranging”
(sofar) channels. Sound emitted in one of
these  channels  echoes  between  the  layers
above and below, thus staying in the chan­
nel—an effect comparable to the way light
is carried within an optical fibre. Thus con­
strained, a sound wave can travel hundreds
of kilometres before it becomes too atten­
uated to detect.

The  sofar transmitters  deployed  by
Woods  Hole,  as  the  institution  is  known
colloquially, are one­tonne buoys moored
at  an  appropriate  depth  for  the  channel
concerned. Every 12 hours they broadcast a
32­second­long location signal known as a
pong. Pongs are so called because they are
similar  to  sonar  “pings”,  but  of  lower  fre­
quency (300hz rather than 18khz). In typi­
cal  conditions  a  pong  can  be  picked  up
1,000km  away.  By  listening  to  the  pongs
from several beacons a receiver can calcu­
late its location. 
Existing  receivers  for  the  two  sofar
transmitters  currently  deployed  are  car­
ried on free­floating instrument packs that
measure  temperature,  salinity  and  other
physical variables. But the plan is to deploy
two more transmitters this year, and more
in future years, with the aim of “ensonify­
ing” the entire east coast of America, out as
far  as  the  Sargasso  Sea.  At  the  same  time,
people  are  working  on  shrinking  the  re­
ceivers  to  the  point  where  they  can  be  at­
tached easily to fish.
Godi Fischer of the University of Rhode
Island  is  one  of  those  attempting  this  re­
ceiver­shrinking.  His  latest  offering,  now
being tested on submersible drones called
gliders,  is  24mm  long,  11mm  in  diameter
and weighs just nine grams. That makes it
tiny  enough  to  be  attached  to  a  range  of
marine  creatures.  Even  if  the  recipient  is
not  in  a  sofarchannel,  Dr  Fischer  says
there  is  enough  leakage  from  such  chan­
nels for it to pick up a signal at a distance of
perhaps 100km. Each tag costs just $200.

An underwater gpsbased on sound waves could transform marine biology, help
fisherfolk catch the right species and improve knowledge of climate change

→Alsointhissection
72 Anotherreusablerocket
73 Genes and cattle disease
Free download pdf