De noche, la respiración de los consumidores (zooplancton, macro-invertebrados, peces, entre otros) también agotan el oxígeno, el cual se puede volver limitante en la madrugada. En condiciones extremas, ciertas microalgas verdes y las cianobacterias pueden proliferar. Forman una capa en superficie (‘bloom’) que no deja pasar la radiación solar en profundidad e inhibe los intercambios de oxigeno con el atmósfera. La falta de luz al fondo perjudica la supervivencia de las plantas (macrofitas) sumergidas, como las charas, las cuales también consumen los nutrientes y oxigenan el agua. En torno, la reducción del oxígeno disuelto, ya reducido en 30% por la altura en relación al nivel del mar, es mortal para estos consumidores.

La evolución de este sutil equilibrio de procesos merece ser estudiado para anticipar las respuestas futuras del lago, y desarrollar medidas para controlar los fenómenos indeseables. Para esto, se necesita monitorear/vigilar el comportamiento de parámetros clave en el agua. Los más importantes son: la concentración en oxígeno disuelto (-), el gradiente de temperatura (+) (el aumento de temperatura reduce la solubilidad del oxígeno), la concentración en materia orgánica disuelta (+), la transparencia (-) o turbidez (+), el pH (+), la concentración en clorofila-a el mayor pigmento fotosintético de las algas (+), la proporción y concentración en cyanobacterias en el fitoplancton (+), la conductividad (+). El aumento (+) o la reducción (-) de estos parámetros revela un deterioro de la calidad del agua, llamado ‘eutrofización’. Esto no toma en cuenta los contaminantes en sí. Estos parámetros son influenciados por las condiciones atmosféricas, como: la fuerza del viento capaz de mezclar y enfriar la columna de agua, la intensidad de la radiación solar (alterada por la nubosidad) que calienta la superficie, la presión atmosférica que regula la disolución del oxígeno, la pluviometría (lluvia, nieve, granizos) que aporta nutrientes, entre otros. Las respuestas de los microorganismos (micro-algas, bacterias) a las variaciones de condiciones ambientales son extremadamente rápidas. Son capaces de duplicar sus densidades en horas o días. Las campañas de mediciones y colectas de muestras consumen mucho tiempo, necesitan logística (vehículo, barco, equipos) y son costosas. Solo se pueden realizarse 1-2 veces por mes, y en parte del año. Es insuficiente para anticipar la dinámica de estos organismos y los fenómenos de eutrofización. Por esto, es necesario de completar las campañas regulares en algunas estaciones representativas con muestreos automáticos de alta frecuencia en toda la columna de agua en una estación central que integra la variabilidad de condiciones de la zona de interés. Los progresos de la tecnología, mejoramiento de la sensibilidad y miniaturización de los captores, confiabilidad de las sondas, robótica, programación informática, Internet, velocidad y cobertura de la red celular, mayor eficiencia de los paneles solares, ahora permiten el diseño de plataformas perfectamente autónomas y automáticas. La boya desplegada en el Lago Menor es el ejemplo. La transmisión de datos vía la red celular de ENTEL hasta nuestros servidores en la UMSA en La Paz, nos permite tener una visión del lago en tiempo casi real, pudiendo entrar en acción si fuese necesario. Con esta tecnología, el Lago Titicaca está ahora instrumentado (equipado) como la mayoría de los otros Grandes Lagos del Mundo.

¿Donde esta Ubicada 'Mi Boya'?

La región Noreste es la menos profunda, más poblada del Lago Menor, donde ocurrió la proliferación de micro-algas del fitoplancton en Abril-Mayo 2015. En esta región, el calentamiento diario de la masa de agua poco profunda provoca invariablemente al principio de la tarde unos vientos térmicos que aumentan su intensidad. Pueden alcanzar velocidades de hasta 10 m/s, suficientes para mezclar la columna de agua hasta 5 m de profundidad. Esta mezcla provoca la resuspensión de los nutrientes y materia orgánica depositados en el fondo. Este fenómeno hace que esta región sea la más propicia en generar proliferaciones (‘blooms’) de micro-algas del fitoplancton. Por esta razón, fue escogida para desplegar la boya. Se encuentra anclada a 13 m de profundidad, posiblemente en el ex- lecho del brazo Norte del río Katari, en una zona de profundidad 8 m en promedio. Esta ubicación permite estudiar la dinámica de los gradientes verticales diarios en oxígeno disuelto, temperatura, materia orgánica y clorofila-a, generados por las condiciones meteorológicas.

La Ceremonia Lacustre inaugural de 'Mi Boya'.

Para presentar 'Mi Boya' y su funcionamiento a las instituciones del Estado, las autoridades locales y las poblaciones ribereñas, fue organizado una Ceremonia lacustre inaugural el viernes 28 de junio 2019. Como esta Boya mide a la vez parametros hidrobiológicos y meteorológicos fue llamada ‘Boya HidroMet’ en lenguaje técnico. Para el público general es ‘Mi Boya’ porque es un patrimonio de los habitantes del Lago que les informa de su estado de salud. También tiene su nombre en Aymara ‘Qamaskiua ch’uwa quta mama’, escogido por los propios ribereños.
Las palabras de bienvenida fueron a cargo del Ing. Isaac Callizaya Limachi, Secretario de Medio Ambiente y Culturas de Puerto Pérez. Participaron representantes de los Institutos de Ecología (IE), Hidráulica e Hidrología (IHH), Investigaciones Químicas (IIQ) e Investigaciones Geográficas (IIGEO) de la UMSA, la Unidad Operacional de Bolivia (UOB), la Unidad de Gestión de la Cuenca Katarí (UGCK) y la Dirección General de Planificación (DGP/UEE) del MMAyA, el Ing. Grover Huallpa Aruquipa, coordinador del proyecto GIRH en la Cancillería Boliviana (MRE), el Ing. Rolando Urahola, Director del Instituto Público Desconcentrado de Pesca y Acuícultura (IPD-PACU) para el Altiplano, los técnicos del Servicio Nacional de Meteorológia e Hidrología (SENAMHI), la comunicadora del proyecto La Vida, el Ing. Valentin Fernández, Director del Plan Director de la ALT y técnicos, la Prof. Eliana Ballivian Ríos, comunicadora del proyecto GIRH, la Prof. Analía Guachalla Terrazas, coordinadora del enlace técnico para Bolivia, el Ing. Gonzalo Lora Viezaga, ex- coordinador científico binacional del proyecto GIRH, el Sr. Denis Gaillard, Embajador de Francia en Bolivia y el Sr. Patrick Riba, Jefe de la Cooperación Francesa, el Ing. Cenaida Ramos Poma, en representación de la Agencia Nacional de Agua en Puno Perú, el Arq. Hugo Zea Giraldo, coordinador de la plataforma QOTATITI de la sociedad peruana, las autoridades locales de Puerto Pérez, el Sr. Felix Mendoza Secretario General de la Isla Quehuaya, la Sra. Virginia Mamani de la Central Agraria Isla Suriqui Bartolina Sisa, de Huatajata y Tiquina, con periodistas de la prensa: Canal 13 TV Universitaria, RTP Bolivia, la Fundación para la investigación estratégica en Bolivia (PIEB), la Asociación de Periodistas de La Paz, y France 24. En Google, visualizar notas y reportajes video, con las palabras ‘boya Titicaca’.
Al lado de la boya, la Comadre Adela, Guía Espiritual de Copacabana, realizó una ceremonia ancestral lacustre de buenos augurios para el equipo, participantes, instituciones, proyectos de investigación, monitoreo y restauración del Lago. El Sr. Lorenzo Inda, representante Uru en Desaguadero, dio la bienvenida en la isla flotante en totora de Quehuaya, comunicando la preocupación de los pueblos ribereños con relación a la creciente contaminación. En total fueron 60 participantes, a bordo de 3 lanchas pilotadas por los señores Natalio y Ariel Esteban, de Suriqui, y Máximo Catari Cahuaya de Huatajata.

La Armada Bolivia apoyó con una embarcación de la Naval de la Capitania de Huatajata. A bordo de la boya, el Ing. Sterling y Dr. Lazzaro, describieron las características técnicas de la boya, los parámetros que se van a medir, la frecuencia de adquisición de datos, para que sirve, los beneficios para los habitantes, científicos y tomadores de decisión, y porque fue desplegada en esta zona? Debido al fuerte oleaje y viento, no fue posible mostrar el funcionamiento de los diferentes elementos internos de la boya, como el perfilador vertical y la sonda multiparamétrica. A pesar del uso de megáfonos, fue difícil comunicar con la audiencia en las lanchas. Por esto, luego de un periodo de prueba de unos dos meses, será organizado otro taller técnico en el Campus de la UMSA de Cota Cota, para capacitar equipos de la UMSA, MMAyA, SENAMHI y ALT, entre otros.

Llegar al diseño final de 'Mi Boya' tomo tres años. Primero, se tuvo que levantar la disponibilidad de equipos en el mercado, características, rendimiento, durabilidad, costos y las experiencias en otros ecosistemas instrumentados. Se seleccionó al gran fabricante global XYLEM Analytics Inc., el único capaz de combinar los equipos de punta más novedosos de las marcas líderes del mercado para crear sistemas innovadores personalizados conformes con los requerimientos de los usuarios. La intensa colaboración entre Sterling (XYLEM) y Lazzaro (IRD) resultó en el diseño siguiente, combinando lo mejor de las marcas líderes:

- Una plataforma-pontón de 3,6 x 2,0 m, más confortable para el mantenimiento que una boya esférica.

- Una estación meteorológica completa ultrasónica, sin piezas móviles.

- Una sonda multiparamétrica subacuática equipada de los captores clave para evaluar el nivel de eutrofización, montada en un perfilador vertical programable para caracterizar toda la columna de agua.

Nuestro análisis técnico y de costo/performance nos llevó a seleccionar la boya XYLEM HydroMet Profiler Pontoon/Raft de Polimater/BASEFLOW/XYLEM, con una estación meteo Vaisala 202133 digital sónica y una sonda multiparamétrica YSI EXO2 sumergible. Polimater/BASEFLOW es el proveedor oficial para América Latina de fabricantes renombrados, como YSI, Campbell, Vaisala, SonTek, WaterLOG, Aanderaa, entre otros. XYLEM Analytics es un importante ensamblador y fabricante mundial de marcas líderes del mercado, cuyo éxito se basa en la innovación y la aplicación dentro de los sectores del agua y las aguas residuales.

Tipos de boyas y equipos disponibles en el mercado internacional

Para seleccionar los modelos y marcas de la boya y de los sensores tanto meteorológicos como de calidad de agua se realizó una licitación de los equipos disponibles en el mercado internacional, comparando sus características técnicas y costos. Comparamos los equipos de las marcas líderes:

	- OTT HydroMet, GmbH / Hach Company, Kempten, Alemania: OTT Water Quality Buoy y sonda multiparamétrica HYDROLAB HL7 (temperatura, conductividad, presión/profundidad, pH, oxígeno disuelto, turbidez, ORP, cianobacterias, clorofila-a; www.ott.com
	- DMO – Del Mar Oceanografic, LLC, San Diego, CA, USA: perfilador vertical ‘THE WIREWALKER™, alimentado por la energía de las olas oceánicas; www.delmarocean.com
	- EIVA Marine Survey Solutions, Skanderborg, Dinamarca: ToughBuoy Pancha wave buoy solution para estudios de medición de olas y corrientes; www.eiva.com/products/eiva-equipment/toughbuoy-panchax
	- NKE Instrumentation, Hennebont, Francia: NKE Boya instrumentada genérica, transmisión de datos por enlace de radio o red de telefonía celular mediante protocolo TCP-IP, almacenamiento > 1 año; medición de parámetros de agua: temperatura, corrientometría, nivel de agua, conductividad, oxigeno disuelto, turbidez, pH, clorofila; parámetros meteorológicos: velocidad y dirección de viento, temperatura del aire; NKE Boya perfiladora mejorada del modelo inicial PROLIPHYC: sonda multiparmétrica MP (temperatura, presión, conductividad, OD), sonda FluoroProbe BBE5 (fluorescencia de la clorofila-a) con sistema de cloración; estación meteorológica Vaisala: irradiancia solar, velocidad/dirección del viento, temperatura, presión atmosférica, pluviometría;
	NKE Boya perfiladora mejorada del modelo inicial PROLIPHYC
	- Polimater LLC / BASEFLOW / XYLEM Analytics, Doral, FL, USA: YSI EMM68 Harbour Buoy: plataforma de monitoreo de calidad de agua de despliegue rápido con telemetría remota, puede ser levantado por 2 personas, operable desde un pequeño bote; XYLEM HydroMet Profiler Pontoon/Raft: combina una estación meteo completa Vaisala multiparamétrica sónica (velocidad-dirección del viento, pluviometría, radiación solar, humedad, presión atmosférica) con una sonda YSI EXO2 multiparamétrica sumergible (profundidad, conductividad, temperatura, pH/ORP, DO óptico, turbidez, fDOM, fluorescencia de la Clorofila-a y Ficocianina, con limpiador) montada en un perfilador vertical programable; boya equipada de GPS, dataloggers, transmisión GSM, alimentada por paneles solares;
	XYLEM HydroMet Profiler Pontoon/Raft

¿Que Parámetros mide 'Mi Boya'?

La estación meteo Vaisala 202133 está equipada con una suite de sensores sónicos todos digitales sin partes móviles. Mide 5 de los mas esenciales parámetros meteorológicos y la radiación solar:

- Velocidad (rango 0-60 m/s, tiempo de respuesta 0,25 s, variables disponibles: promedio, máximo y mínimo, precisión ± 3% a 10 m/s, resolución 0,1 m/s) y dirección del viento (azimut 0-360º, tiempo de respuesta 0,25 s, variables disponibles: promedio, máximo y mínimo, precisión ± 3,0º a 10 m/s);

- Duración (contando cada incremento de 10 segundos cada vez que se detecta una gota, resolución 10 s; granizo: cantidad acumulada de golpes contra la superficie de recolección, duración: contando cada incremento de 10 segundos cuando se detecta granizo, resolución 0,1 hits/cm2, 1 golpe) e intensidad de precipitación (acumulación acumulativa después del último reinicio automático o manual, ejecutando promedio de 1 min en pasos de 10 segundos, rango de observación 0-200 mm/h, resolución 0,1 mm/h, área de recolección 60 cm2, resolución de salida 0,01 mm, precisión mejor que 5% según el clima; intensidad: promedio de ejecución de 1 min en pasos de 10 s, resolución de granizo 0,1 hits/cm2h, 1 hit/h);

- Presión barométrica (rango 600 a 1100 hPa, precisión ± 0,6 hPa de 0 a +30ºC): La presión barométrica es el valor de presión atmosférica que se mide en un punto cualquiera por encima del nivel del mar.

- Humedad relativa (0 a 100% HR, precisión ± 3% de HR a 0-90% de HR, +5% de HR a 90-100% de HR): La humedad relativa (RH) es la relación entre la presión parcial del vapor de agua y la presión de vapor de equilibrio del agua a una temperatura dada.

- Temperatura del aire (-52º a +60ºC, precisión a +20 ºC ± 0,3ºC): La temperatura es un índice indicativo del calentamiento o enfriamiento del aire que resulta del intercambio de calor entre la atmósfera y la tierra.

- Radiación solar incidente mediante un sensor piranómetro Li-200 R (precisión 5%, típicamente < 3%, sensibilidad ± 1% de linealidad). : La radiación solar es el conjunto de radiaciones electromagnéticas emitidas por el Sol. La radiación solar se distribuye desde el infrarrojo hasta el ultravioleta. No toda la radiación alcanza la superficie de la Tierra, porque las ondas ultravioletas más cortas son absorbidas por los gases de la atmósfera.

La sonda multiparamétrica YSI EXO2 es la plataforma la mas avanzada para el monitoreo de la calidad de agua. Tiene un rango de profundidad de 0-250 m, una autonomía de 90 días con una frecuencia de adquisición de 15 min y una frecuencia de hasta 4 Hz. Alberga 7 puertos, 1 para el limpiador antifouling y 6 para sensores de:

- temperatura (precisión 0,001 mS/cm y resolución 0,0001 a 0,01 mS/cm): La conductividad eléctrica del agua también depende de la temperatura del agua: mientras más alta la temperatura, más alta sería la conductividad eléctrica. La Conductividad eléctrica del agua aumenta en un 2-3% para un aumento de 1 grado Celsius de la temperatura del agua

- >pH/ORP (rango -999 a 999 mV, precisión ± 20 mV, resolución 0,1 mV): El pH es una medida de acidez o alcalinidad que indica la cantidad de iones de hidrógeno presentes en una solución o sustancia. ORP es una medida para saber la capacidad de reducción y oxidación del material.

- clorofila-a y ficocianina (cianobacterias) combinadas en un solo sensor (rango 0 a 100 µg/L, resolución 0,01 µg/L): Las cianobacterias, antiguamente llamadas algas verdeazuladas, son un filo del dominio Bacteria que comprende las bacterias capaces de realizar fotosíntesis oxigénica. Son los únicos procariontes que llevan a cabo ese tipo de fotosíntesis, por ello también se les llamó oxifotobacterias.​

- fDOM (fluorescencia de la materia orgánica disuelta; proxy mas preciso que la CDOM, materia orgánica disuelta colorida) (rango 0 a 300 ppb QSU – Quinine Sulfate Equivalents, límite de detección 0,07 ppb QSU, resolución 0,01 ppb QSU): La Materia orgánica disuelta/Molécula orgánica disuelta proviene bien de la degradación de organismos muertos, o bien de la excreción de organismos vivos (plancton).

- DO óptico, oxígeno disuelto (rango 0 a 50 mg/L, precisión 0 a 20 mg/L ± 0,1 mg/L i.e. 0,1 % de lectura, y 20 a 50 mg/L ± 5% de lectura, resolución 0,01 mg/L): El oxigeno disuelto (OD) es la cantidad de oxigeno gaseoso que esta disuelto en el agua. El oxigeno libre es fundamental para la vida de los peces, plantas, algas, y otros organismos; por eso, desde siempre, se ha considerado como un indicador de la capacidad de un río para mantener la vida acuática.

- Turbidez (rango 0 a 4000 FNU, precisión 0-99 FNU con 0,3 FNU o ± 2% de lectura, 1000 a 4000 NFU con ± 5% de lectura, resolución 0-999 FNU = 0,01 NFU, 1000-4000 FNU = 0,1 FNU):La turbidez es una medida del grado en el cual el agua pierde su transparencia debido a la presencia de partículas en suspensión; La turbidez puede impactar los ecosistemas acuáticos al afectar la fotosíntesis (limita el paso de la luz solar), respiración y la reproducción de la vida acuática.

¿Cómo Funciona 'Mi Boya'?

El pontón catamaran (tiene dos cascos) XYLEM es mucho mas estable de que una boya clásica en condiciones de ventarrones y holeadas, bastante frecuentes en el Lago Titicaca. Mismo en estas condiciones permite de trabajar a bordo, programar, calibrar y reparar equipos. Alberga 4 paneles solares orientados en distintas posiciones capaces de generar toda la energía eléctrica necesaria al funcionamiento permanente de los equipos, así como la estación meteo Vaisala sónica (sin piezas móviles) en la parte superior, y en el compartimento central el perfilador vertical (cable que se envuelve alrededor de un cabrestante) al cual esta suspensa la sonda multiparamétrica sumergible YSI EXO2.
Los datos generados por ambos sístemas de captores son almacenados en dos dataloggers Campbell CR1000(uno para la sonda multiparamétrica y el otro para la estación meteo), y transmitidos de manera inalámbrica via Internet mediante un modem Sierra Airlink. La frecuencia de adquisición de los datos así como la frecuencia del perfilado vertical son completamente programables, con mínimos de 5 min y 1 hora, respectivamente. El pontón esta equipado de un GPS Garmin 16X-HVS (alta sensibilidad, 12 canales, salida NMEA 0183) para detectar una eventual deriva vinculada, por ejemplo, a la ruptura de uno de sus dos amarres, así como de una pantalla de radar y baliza Carmanah M650 de luces LED de alta potencia de 4 millas de alcance para evitar las colisiones nocturnas. Varios software permiten de sincronizar los sensores entre ellos y programar la emisión de sus datos (LoggerNet), programar y analizar los datos perfilados (YSI Profile Wizard y firmware escrito personalizado CR1000 Turn Key System) y generar alertas automáticas en caso de superar unos valores de umbral.