D3 Telemetría GPS/IMU

Tópico

Un registrador GPS de alta frecuencia, capaz de fijar una posición al menos una vez por segundo, combinado con una unidad de medición inercial que integra un acelerómetro, un giróscopo y un magnetómetro, permite reconstruir la trayectoria tridimensional completa de un ave en vuelo libre, sin necesidad de observarla directamente ni de capturarla. Esta combinación de registrador GPS de alta frecuencia y unidad de medición inercial es el método de observación más potente disponible para estudiar la dinámica del vuelo de un ave y los distintos modos en que esa ave vuela, porque entrega directamente las variables de estado del sistema de vuelo: la posición, la velocidad, el ángulo de trayectoria y la velocidad ascensional del ave en cada instante.

Sin embargo, la velocidad que este registrador GPS de alta frecuencia mide directamente es la velocidad respecto al suelo, mientras que los módulos aerodinámicos que describen la sustentación y el arrastre del ave necesitan, en cambio, la velocidad aerodinámica, la velocidad del ave respecto al aire que la rodea y no respecto al suelo. Para pasar de una a otra, hay que sustraerle a la velocidad respecto al suelo el vector viento que sopla en el mismo instante y lugar, un dato que el registrador GPS de alta frecuencia no mide por sí mismo y que debe obtenerse de radiosondas o de modelos meteorológicos.

Esta trayectoria tridimensional reconstruida es especialmente útil para estudiar cómo un ave responde a un entorno extremo: la altitud a la que vuela, extraída directamente de la posición que entrega el registrador GPS de alta frecuencia, junto con los cambios en velocidad y ángulo de trayectoria que la unidad de medición inercial detecta cuando el ave enfrenta aire de baja densidad o turbulencia intensa, deja una firma distintiva en la trayectoria que puede extraerse de forma automática, sin necesidad de que un observador humano esté presente en ese tramo del vuelo.

La misma trayectoria tridimensional también deja otra firma distintiva cuando un ave migratoria se detiene antes de completar una etapa larga: una parada migratoria se reconoce en la trayectoria porque la posición del ave deja de avanzar en la dirección de la migración durante un período prolongado, y esa parada, detectada automáticamente a partir de la posición que entrega el registrador GPS de alta frecuencia, funciona como un indicador de que el ave ha agotado sus reservas de grasa y necesita detenerse a recuperarlas antes de seguir.

Estas dos firmas distintivas —la que deja un entorno extremo sobre la altitud y la velocidad del ave, y la que deja una parada migratoria sobre el avance de su posición— son las que convierten a la combinación de registrador GPS de alta frecuencia y unidad de medición inercial en el método de observación más crítico para detectar, a partir de una sola trayectoria tridimensional reconstruida en el campo, tanto el momento en que un ave sana queda al límite de sus capacidades por las condiciones del aire que enfrenta, como el momento en que sus reservas de grasa ya no le alcanzan para seguir volando sin detenerse.

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