Un ojo en el espacio para desnudar el mar

La imaginación de Pedro Escudero no respetó el confinamiento decretado el pasado marzo y se escapó hasta el mismísimo espacio para observar el fondo del mar. Esta idea le ha valido arrancar con 21 años una investigación con una metodología inédita sobre la salud de las praderas de posidonia ('Posidonia oceanica'), un bioindicador de primer orden sobre el estado de nuestras costas. El trabajo, que lleva el elocuente título de 'Cartografía de praderas marinas en playas sumergidas del Mediterráneo, utilizando algoritmos de inteligencia artificial e imágenes de satélites multiespectrales', se prepara para su puesta de largo ante la comunidad científica en el Congreso de la Asociación Española de Geógrafos que tendrá lugar en La Laguna (Tenerife) a finales de septiembre de 2021.

«En marzo de 2020, a unos pocos meses de terminar mis estudios [de Geografía y Ordenación del Territorio en la Universidad de Murcia (UMU)], la situación global [motivada por la pandemia de Covid-19] nos encerró a todos en casa», relata Escudero. «Terminar la carrera e investigar me ayudaron a mantener la mente ocupada y afrontar mejor la situación tan dramática que vivíamos», añade «agradecido por no haber tenido ningún problema serio en tales momentos de crisis».

Antes de ese momento, el joven investigador estudió durante un tiempo la restauración de dunas dentro del proyecto europeo de conservación del Parque de las Salinas y Arenales de San Pedro del Pinatar (Life Salinas). Esa experiencia le dio la idea de adentrarse en un nuevo método para cartografiar praderas submarinas. «Los arribazones [de esas praderas] que quedan en la playa ayudan a prevenir la erosión», explica. De ahí el interés inicial de la nueva iniciativa por desentrañar mejor el papel de la posidonia en favor del paisaje dunar dentro del Life Salinas, que es un programa en el que, entre otros, están implicados la Asociación de Naturalistas del Sureste (ANSE) y el Ayuntamiento de San Pedro del Pinatar).

Ante la dificultad de trazar mapas precisos de esas extensiones de plantas marinas, «decidimos dedicar un estudio único a esta tarea», apunta el geógrafo. Junto a él trabaja el investigador del Departamento de Geografía de la UMU Daniel Ibarra, y colaboran el también profesor de Geografía Gustavo Ballesteros, director de Life Salinas, y el investigador principal de este proyecto europeo, Francisco Belmonte. El método que ha sustanciado Pedro Escudero, para «destapar el agua y ver el fondo marino», es una combinación de adquisición de datos desde satélites (teledetección), buceo e inteligencia artificial. Su objetivo es obtener una clasificación de fondos marinos para identificar las praderas marinas entre los fondos de arena y rocas con el fin de realizar una cartografía sobre la ubicación, la extensión y el estado de estas plantas.

Los satélites empleados para obtener las variables básicas de la investigación son los Sentinel 2, unos ingenios que la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés) ha puesto en órbita para proporcionar datos e imágenes al programa de vigilancia medioambiental 'Copernicus' de la Comisión Europea. Esta misión cubre cada cinco días con un mismo ángulo las superficies terrestres, las grandes islas y las aguas costeras con un campo de visión que abarca 290 kilómetros de anchura.

La información corporativa de la ESA señala que «este programa único de vigilancia medioambiental está cambiando drásticamente la forma en que gestionamos nuestro entorno, entendemos y abordamos los efectos del cambio climático y protegemos nuestra vida cotidiana». El equipo de investigadores de Escudero se ha propuesto aprovechar esta tecnología satelital, que opera desde 2017 (año en el que fue lanzado el Sentinel 2B, segundo aparato en órbita de la misión), para trazar un mapa preciso de las praderas de posidonia que nutren de vida los fondos marinos junto a la costa.

Desde el espacio los investigadores obtienen una imagen completa de las áreas marinas próximas a la costa, aunque no siempre con la nitidez requerida. De ahí que se precisen inmersiones de buceo para, básicamente, localizar distintos tipos de fondos marinos. El cruce de estos datos obtenidos bajo el agua con los que ofrecen los satélites multiespectrales forman un cóctel que, convenientemente agitado por la capacidad de extraer patrones que aporta la inteligencia artificial, da lugar a un combinado de algoritmos capaz de cartografiar con sencillez el fondo marino de las áreas costeras. El procedimiento «es 100% replicable» por su sencillez, afirma Escudero. En último término, añade Ibarra, «la idea es aplicar este modelo a otros lugares del Mediterráneo y a otras praderas submarinas fuera de él».

Para localizar los muestreos, prosigue el joven investigador, «se ha empleado un móvil dentro de una bolsa estanca con una aplicación gratuita para guardar coordenadas GPS de alta precisión (hasta un metro)». Además, «tanto las imágenes de satélite como el 'software' empleado son abiertos, es decir, son públicos y gratuitos».

«Lo especial [de este proyecto]», concreta Daniel Ibarra, «es la combinación de buceo y teledetección». Básicamente, resume, con él «analizamos el fondo marino debajo del agua y desde el espacio». En realidad, reconoce, «existen trabajos de teledetección similares, aunque no es común en nuestro país». Y los que hay emplean métodos más complicados que incluyen desde embarcaciones hasta minisubmarinos, detalla Escudero. Sin embargo, el material empleado en la nueva investigación se ciñe al uso de «un teléfono móvil, un ordenador, gafas y un tubo de bucear».

«Lo importante en este trabajo es conseguir una metodología», aclara Ibarra: «Después la incluiremos en estudios que no solo tengan a la 'Posidonia oceanica' como eje principal».

Sobre la posidonia, el investigador del Departamento de Geografía de la UMU subraya que actúa como «indicador del estado de salud de las playas en el Mediterráneo, es un importante agente contra la erosión costera y constituye un ecosistema que da cobijo y alimento a otras especies». Su extensión conforma lo que se conoce como «las praderas del Mediterráneo, y constituyen un hábitat prioritario». De ahí que sea «importante estudiarlas», concluye.

El papel de la inteligencia artificial en este trabajo, como tercera pata de la investigación (las otras dos son el satélite y el buceo), es extraer los algoritmos que permiten a los investigadores desnudar cualquier fondo marino próximo a la costa para conocer si lo que se encuentra bajo el agua es un lecho rocoso, arenoso, muerto o cubierto de la preciada posidonia. «Básicamente, las imágenes de satélite representan información cuantitativa (millones de datos)», explica Pedro Escudero. «Somos nosotros entonces los que utilizamos las localizaciones o muestreos de las inmersiones de buceo para decirle al ordenador que X punto, dentro de los millones de datos (preprocesados), es igual a un tipo de fondo marino». A partir de ahí se obtiene una clasificación que permite dilucidar fácilmente qué lecho capta el satélite en cada punto. «De esta manera, en un proceso sencillo, apenas unos cuantos clics, hemos utilizado inteligencia artificial para realizar una clasificación supervisada», sintetiza el experto.

La teledetección, en todo caso, es el elemento principal, «por las herramientas, material y métodos empleados en este trabajo». En otro nivel, detalla, «mediante algoritmos de inteligencia artificial, se pretende obtener clasificaciones basadas en ratios sobre la información de las imágenes de satélite asociada a los muestreos» obtenidos 'in situ' con las inmersiones.

Escudero e Ibarra explican que en la parte más técnica del desarrollo de la nueva metodología ha sido clave la ayuda de otros dos geógrafos investigadores de la UMU: Francisco Alonso y Francisco Gomariz. «Para mí son los Messi y Cristiano Ronaldo en su campo», revela el recién graduado, que ante todo destaca el papel protagonista de Daniel Ibarra en la investigación. Como trabajo enmarcado dentro del citado proyecto Life Salinas, esta 'Cartografía de praderas marinas en playas sumergidas del Mediterráneo' ha contado con la colaboración de la compañía Salinera Española, la empresa extractora de la sal de este enclave sobre el que se centra el proyecto europeo. La compañía, en concreto, ha facilitado «material propio para llevar a cabo este estudio», cuenta Escudero.

«A diferencia de otros programas de cartografía de praderas marinas existentes», apunta el geógrafo, «este trabajo destaca porque es 100% replicable y no depende de herramientas costosas. Es decir, sirve para crear dicha cartografía y mantenerla actualizada. Por todo ello, tenemos objetivos ambiciosos». Daniel Ibarra coincide en que la metodología empleada «puede ser un punto de partida para hacer algo más complejo».

Escudero recuerda que, además de «alertar sobre el estado del agua», las praderas marinas «son sumideros de carbono» y «áreas de biodiversidad con un sinfín de vida e interacciones naturales asociadas», y subraya su papel de protección frente a la erosión. «Recordemos que este trabajo tiene su origen a partir de un estudio sobre dunas», explica.

En definitiva, concluye el joven científico, «se considera crucial disponer de una cartografía actualizada sobre la localización, extensión y estado de las praderas marinas», aunque haya que viajar al espacio, sumergirse en el fondo del mar, bucear en la inteligencia artificial o, como en este caso, hacerlo todo a la vez y a bajo coste.