Vierasviesti: Kuinka Boaty McBoatface on tulossa tärkeäksi valtameritieteen kannalta

Vuonna 2016 Natural Environment Research Council (NERC) käynnisti kampanjan kerätäkseen joukkolähteen Ison-Britannian seuraavalle maailmanluokan napatutkimusalukselle.

Äänestys ei mennyt aivan odotusten mukaan. 

- karannut voittaja sen kuninkaallisen tutkimusaluksen (RRS) nimeksi, joka korvaisi RRS James Clark Ross ja RRS Ernest Shackleton oli "Boaty McBoatface". Yli 120,000 XNUMX äänellä nimi voitti mukavasti ennen ehdotuksia, kuten "Usain Boat" ja "It's Bloody Cold Here".

Laiva sai myöhemmin nimen RRS Sir David Attenborough, veteraanilähetystoiminnan ja luonnontieteilijän kunniaksi, mutta nimen Boaty McBoatface julkista suosiota ei voitu jättää huomiotta.

Seuraavana vuonna National Oceanography Center (NOC) ilmoitti, että sen kolme uutta autonomista vedenalaista ajoneuvoa (AUV) kantaisi ylpeänä nimeä. 

Näitä noin 3.5 metriä pitkiä ja 80 senttimetrin halkaisijaltaan olevia robottisukellusveneitä käytetään maailman valtamerten tutkimiseen ilman ihmislentäjän tarvetta keräämällä tietoja syrjäisiltä alueilta, joihin muuten ei päästäisi.

Viimeisten viiden vuoden aikana Boaty on toiminut ympäri maailmaa tukemaan ilmastotutkimusta. Tutkimusmatkat sisältävät 40 kilometrin matkan Etelämantereen jäähyllyjen alla tutkiakseen ilmastonmuutoksen vaikutuksia Thwaitesin jäätikölle.

Missä se kaikki alkoi

Ensimmäinen autonominen vedenalainen ajoneuvo osui mereen 1950-luvulla, ja se oli tarkoitettu käytettäväksi kaupallisiin, sotilaallisiin ja tiedustelutarkoituksiin. 

Laite, jonka on kehittänyt Sovellettu fysiikan laboratorio ja Washingtonin yliopisto Yhdysvalloissa, nimettiin SPURV (Special Purpose Underwater Research Vehicle). Arktisten vesien tutkimukseen suunniteltu runko oli alumiinia ja sen muoto oli torpedomainen. Tämän AUV:n ohjaus tehtiin akustisella viestinnällä, ja sitä käytettiin menestyksekkäästi valtameritutkimuksessa vuoteen 1979 asti.

National Oceanography Center (NOC) on kehittänyt meitä autosub AUV-mallisto 1990-luvulta lähtien. Tavoitteena on ollut hyödyntää olemassa olevaa vedenalaista ajoneuvoteknologiaa ja parantaa sen valmiuksia tutkimukseen eri tieteenaloilla, mukaan lukien fyysinen valtameri ja geotieteet.

Kesäkuussa 1996 NOC:n ensimmäinen automaattinen lähetystehtävä tapahtui Southamptonin NOC:n Empress Dockissa. Tämä alkoi sarjalla lyhyitä kokeita, joissa havainnollistettiin, kuinka AUV:ta voidaan ohjata etänä. 

Kuukautta myöhemmin ensimmäinen viiden minuutin autonominen tehtävä suoritettiin viikon koettelemusten aikana Portlandin satamassa Dorsetissa. Autosub sukelsi kolmeen metriin, piti vakiosuunnan ja hallitsi syvyyttä puolen metrin tarkkuudella vaaditusta.

Eteenpäin tähän päivään, ja AUV-kalustomme voi nyt sukeltaa jopa 6,000 XNUMX metriin ja navigoida kapeita kanavia pitkin jäätiköiden alla – alueilla, joille tutkimusalukset eivät ole aiemmin olleet saavutettavissa. Tämä nopea kehitys tarkoittaa, että AUV:t voivat viedä lukemat kaikkialle syrjäisistä alueista myrskyisille avomerille.

NOC:n AUV-laivasto voidaan varustaa erilaisilla antureilla, joiden avulla tutkijat voivat mitata tietoja, kuten lämpötilaa, suolapitoisuutta, valtamerten virtauksia ja merenpohjan muotoa. 

Ennen laukaisua AUV-autoihin ohjelmoidaan ohjeet minne mennä, mitä mitata ja mihin syvyyksiin mennä. Huippuluokan anturiteknologian avulla AUV:t voidaan ottaa käyttöön laivalta tai rannalta ja matkustaa satoja kilometrejä merelle kerätäkseen tärkeitä tietoja maapallon ilmastosta, mikä vähentää pitkien ja kalliiden miehistöretkien tarvetta.

AUV:t toiminnassa

AUV:t tarjoavat useita etuja tiedeyhteisölle. Niillä on pitkä akunkesto ja ne voivat kulkea pitkiä matkoja, mikä mahdollistaa niiden käytön kuukausia kerrallaan. Tämä antaa tutkijoille mahdollisuuden kerätä tietoja pitkien ajanjaksojen ajalta ja kehittää siten kattavampia havaintotietueita.

Esimerkiksi äskettäin johtimme a opiskella tutkia aukkoja tiedossa siitä, kuinka valtameri ottaa orgaanista hiiltä biologinen hiilipumppu. Tämä ratkaiseva prosessi näkee orgaanisen aineksen uppoamisen valtameren pohjaan kantaen mukanaan ilmakehästä ottamaa hiiltä.

Tiimi käytti autonomista vedenalaista tekniikkaa arvioidakseen hiilikierron osia pumpun tulevien ennusteiden päivittämiseksi. Tutkimus korosti eroa biologisen hiilipumpun voimakkuuden välillä nykyisessä sukupolvessa ilmastomalleja Käytetään IPCC (IPCC) arvioita. Uudessa tutkimuksessa tunnistettiin havainnot, joita tarvitaan nykyisten ja tulevien arvioiden epävarmuustekijöiden vähentämiseksi hiilidioksidin yleisestä kiertokulusta valtamerissä, mikä mahdollistaa vankemmat ilmastomallit.

Tänä vuonna tiimi integroi uusia lab-on-chip-antureita ja hiukkaskamerajärjestelmiä, jotta tutkijat voivat arvioida, kuinka hiili liikkuu valtamerissä. Uskomattomia innovaatioita on tehty AUV-autojen kattavuuden pituudessa tietyissä paikoissa, mikä parantaa entisestään ymmärrystämme eri vuodenaikojen vaihteluista.

Thwaitesin jäätikkö ja eläkkeellä olevat öljykentät

2022: n alussa insinöörit suuntasivat Thwaitesin jäätikölle Etelämantereella auttaakseen tutkijoita ymmärtämään jäähäviön syitä jotta voidaan paremmin ennustaa, kuinka sen heikkeneminen voi vaikuttaa merenpinnan nousuun. 

Thwaitesin ympärillä olevan epätavallisen paksun ja tiheän merijään vuoksi ryhmä suoritti tutkimuksensa viereisen Dotson-jäähyllyn ympärillä. 

Boaty McBoatface matkusti yli 40 kilometriä jäähyllyn alla mittaamalla merivirtoja, turbulenssia ja muita meriveden ominaisuuksia, kuten lämpötilaa, suolaisuutta ja liuennutta happea. Nämä tiedot – joita edelleen käsitellään – auttavat meitä ymmärtämään syvän veden ominaisuuksia kaukana jäähyllyjen alla ja tutkimaan, miten ne ohjaavat sulamisprosesseja. 

Pitkäaikaisen autosubin käyttö on auttanut muuttamaan tapaa, jolla keräämme tärkeitä meritietoja ilmastonmuutoksen vaikutusten ymmärtämiseksi.

Olemme myös alkaneet kokeilla Boaty-konseptia korkean teknologian vähävaikutteiseen seurantaan, jotta voidaan havaita mahdolliset ympäristövaikutukset vanhentuneilta öljykentiltä. 

Syksyllä 2022 Boaty sai tehtäväkseen valvoa Pohjanmeren teollisuusalueita. Autosub tutki useita käytöstä poistettuja öljy- ja kaasukohteita sekä Braemar Pockmarksin merensuojelualuetta – keräten tietoa vedestä, saasteista ja virroista sekä ottamalla kuvia merenpohjasta. 

Öljy- ja kaasulaitosten purkamisen yhteydessä autosubilla voi olla ratkaiseva rooli merialueiden arvioinnissa ja seurannassa ennen käytöstäpoistoa, sen aikana ja sen jälkeen.

Tämän hankkeen onnistumisen pitäisi mahdollistaa vallankumous tavassa, jolla meritutkimuksia tehdään, mikä tukee teollisuutta siirtymään kohti nollan nettotavoitteita.

Mikä on seuraava?

Tänä vuonna NOC pyrkii laajentamaan AUV-autojemme ominaisuuksia tukemaan laajempaa tieteenaloja. 

Integroimme uusia ja uusia antureita varustaaksemme autosukelluksemme, jotka ovat valmiita tukemaan tulevaa biogeokemiallista tutkimusta Pohjois-Atlantilla – sekä lisäämään niiden autonomiaa pitkän aikavälin käyttöönotoissa meren jään lähellä ja sen alla Etelämantereella.

Toisessa projektissa työskentelemme parhaillaan uuden toimittamiseksi Net-Zero Oceanographic Capability (NZOC) tutkimusohjelma. Tällä pyritään kehittämään valtamerien tutkimuskapasiteettia pienemmällä hiilijalanjäljellä.

Tämä edellyttää siirtymää teknologiaan, joka kattaa vihreitä polttoaineita, automatisoituja alustoimintoja, huippuluokan akkuteknologiaa, tekoälyn optimointia, uusia anturitekniikoita ja maailman johtavaa robotiikkaa.

Olemme innoissamme nähdessämme, mitä muita ensimmäisiä Boaty McBoatface voi saavuttaa tulevaisuudessa.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Lähde: https://www.carbonbrief.org/guest-post-how-boaty-mcboatface-is-becoming-instrumental-for-ocean-science/