under-ice.nersc.no

The film  - "UNDER-ICE: Arctic Field Experiment with KV Svalbard 2014". 

A film has been produced with the goal to present the extensive teamwork behind the planning, preparation and implementation of a large international field experiment as the UNDER-ICE 2014. The other important aspect of the film is show the important impact a field experiment has on the transfer of knowledge and competence between institutions and generations within the fields of acoustics, oceanography and ocean engineering.

The UNDER-ICE field experiment is funded by the Research Council of Norway; GDF SUEZ, Norway; and Office of Naval Research, USA.

Sommeren 2014

Vellykket utsetting av storskala-akustisk termometer.

I prosjektet UNDER-ICE er det satt ut fem rigger med avansert akustisk utstyr for å ta temperaturen på Framstredet. Forskningsprosjektet ledes av Nansen Senter for Miljø og Fjernmåling, og utføres i samarbeid med flere norske og internasjonale partnere.

Forskere fra Nansensenteret har satt ut et nettverk av akustiske og oseanografiske rigger i Framstredet. Avansert måleteknologi skal brukes til å måle midlere havtemperatur over åtte seksjoner. Målingene dekker avstander på til sammen 1691 km fra overflaten og ned til 1500 m i løpet 9 minutter. Temperaturmålingene gjentas 8 ganger i døgnet. Et skip som går 10 knop ville bruke 4 døgn på å dekke samme distanse. Riggene skal hentes opp i September 2016.

Det akustiske nettverket består av to sendere – som ligner en orgel pipe – og tre akustisk mottakere som hver består av ti hydrofoner. En hydrofon er en mikrofon som er bygget for å lytte på lyd i havet. Nettverket former et storskala akustisk termometer i Framstredet. Orgelpipene sender ut et kjent lydsignal til bestemte tider, og hydrofonene måler nøyaktig hvor lang tid det tar fram til mottaker riggene. Enkelt sagt; når avstanden mellom orgel pipene og mottakerne er kjent, så kan en beregne lydfarten med stor nøyaktighet! I tempererte havområder er lydfarten 1500 m/s og i kaldt Arktisk vann er lydfarten ned mot 1440 m/s. Dette utnyttes til å bergene havtemperaturen med en nøyaktighet på 0.01 grader. Et akustisk termometer kan måle havtemperaturen flere ganger i døgnet året rundt – sommer som vinter. Helårs observasjoner er viktig for prosess forståelse, klimaovervåkning og for å vurdere om numeriske havmodeller gir realistiske beregninger av havtemperaturen.

Felteksperimentet er en del av forskningsprosjektet UNDER-ICE: Arctic ocean under melting ice som er finansiert av Norges forskningsråd og oljeselskapet GDF SUEZ E&P Norge AS. 

Under-Ice 2014 toktdeltakere   

Klargjøring av utstyr ombord på KV Svalbard

Kystvaktfartøyet KV Svalbard og Nansen Senter for Miljø- og Fjernmåling og samarbeidspartnere har vært på forskningstokt i Framstredet for å samle inn oseanografiske og akustiske data i nordre del av Framstredet og opp mot den undersjøiske vulkanske fjellkjeden kalt Gakkelryggen. I alt sju forskjellige institusjoner fra Norge, USA og Frankrike deltok på det to uker lange toktet fra Longyearbyen ut i Framstredet mellom Svalbard og Grønland og opp til 84º N og 4ºW.

 
 
2013 toktdeltakere

Toktet er fokusert på innhenting av oseanografiske og akustiske data langs 82ºN for planlegging av utsetting av et storskala akustisk termometer i Framstredet. I 2014 skal det settes ut akustisk måleutstyr på undervannsrigger for automatisk å kunne registrere gjennomsnittlig temperatur i vannmassene som strømmer inn og ut av Polhavet. Prinsippet er å måle hvor fort lyden går mellom faste undervannsstasjoner. Dersom vannmassene blir varmere går lyden fortere mellom stasjonene, temperaturen kan dermed måles ved hjelp av lydhastighet. Akustisk målte middeltemperaturer dekker store avstander fra overflaten ned til 1000 m i løpet av kort tid – for eksempel måles 300 km og 1000 km henholdsvis på 3.5 og 11 minutter. Et skip vil bruke minst en uke på slike lange seksjoner med konvensjonelle målinger med temperatur- og salt-sensorer som senkes ned i havet. Et akustisk termometer vil gi øyeblikks-temperaturmålinger av store havvolum flere ganger i døgnet året rundt – sommer som vinter. Vanligvis utføres skipsoperasjoner i Arktis i sommerhalvåret, og havforskerne mangler derfor havobservasjoner om vinteren. Det akustiske termometersystemet vil gi viktige observasjoner for klimaovervåkning og for å sjekke om numeriske havmodeller gir realistiske beregninger av havtemperaturen.

Samtidig som det akustiske systemet måler temperaturendringer i Framstredet, vil det også brukes til å registrere endringer i marine pattedyrs tilstedeværelse i ulike områder av Framstredet, og til å assistere navigering av ubemannede undervannsfartøyer. Når klimaet endrer seg i Arktis vil det endre det fysiske miljøet som sjøpattedyr og fisk lever i – både med økt havtemperatur, endrede isforhold og økt tilstedeværelse av mennesker. Registrering av vokaliseringen til pattedyr året rundt vil hjelpe forskerne til å avdekke endringer i vandremønsteret til dyrene. Samtidig registrering av ”forurensing” av lydmiljøet, havtemperatur og isforhold vil bidra til å forstå eventuelle endringer i dyrenes vandring. Under isen er satellittbasert GPS utilgjengelig, og operasjon av undervannsfarkoster og drivende bøyer under havisen er derfor avhengig av akustisk posisjonering for navigasjon og geoposisjonering av data. Posisjonering er helt nødvendig for å få brukbare målinger med ny teknologi under isen i Arktis.

Arbeidet som utføres er en del av et samarbeid med forskere i USA som peker framover mot en utvidelse av det akustiske systemet til å dekke det Arktiske basseng. Flere drivende akustiske målesystemer og lyttesystemer ble satt ut i april fra den russiske isstasjonen Barneo ved Nordpolen. Bøyene ble hentet inn i løpet av toktet på 84ºN. Dette var over 220 km i transitt innover i isen med KV Svalbard. Dette er det lengste et norsk skip har gått innover i isen i Arktis, og markerer norsk tilstedeværelse og forskning dypt inne i Arktis!

Samtidig ble det testet en ny strategi for forskningstokt i drivisen i Polhavet: isgående fartøy i kombinasjon med luftputebåt. I årets tokt fraktet KV Svalbard luftputebåten RH Sabvabaa opp til området i Framstredet hvor den ble brukt til å måle temperaturen i havet og til å lytte til lydsignaler. Luftputebåten er utstyrt som et fullverdig forskningsfartøy og har i løpet av fem sesonger kjørt omkring 2000 nautiske mil i drivisen. En av fordelene med luftputebåten er at det totale drivstofforbruket for operasjoner i ett år tilsvarer det en isbryter forbruker i løpet av en dag.  Undersøkelse av hav og is fra luftputebåten utføres i et uforstyrret miljø.

 Arbeidet er finansiert gjennom UNDER-ICE-prosjektet av Forskningsrådet GDF SUEZ E&P Norge AS.