Gjesteinnlegg: Hvordan Boaty McBoatface blir instrumentell for havvitenskap

I 2016 lanserte Natural Environment Research Council (NERC) en kampanje for å samle et navn til Storbritannias neste polarforskningsskip i verdensklasse.

Målingen gikk ikke helt som forventet. 

De løpsk vinner for navnet på det kongelige forskningsskipet (RRS) som skulle erstatte RRS James Clark Ross og RRS Ernest Shackleton var «Boaty McBoatface». Med mer enn 120,000 XNUMX stemmer vant navnet komfortabelt foran forslag, inkludert "Usain Boat" og "It's Bloody Cold Here".

Skipet ble senere kalt RRS Sir David Attenborough, til ære for veterankringkasteren og naturforskeren, men den offentlige populariteten til navnet Boaty McBoatface kunne ikke ignoreres.

Året etter, the National Oceanography Center (NOC) kunngjorde at det tre nye autonome undervannsfarkoster (AUV-er) ville stolt bære navnet. 

Disse robotubåtene – rundt 3.5 meter lange og 80 cm i diameter – brukes til å utforske verdenshavene uten behov for en menneskelig pilot, og samler data i avsidesliggende områder som ellers ville vært utilgjengelige.

De siste fem årene har Boaty blitt distribuert over hele verden for å støtte klimaforskning. Ekspedisjonene inkluderer å reise 40 km under antarktiske ishyller for å undersøke virkningene av klimaendringer på Thwaites-breen.

Hvor det hele startet

Det første autonome undervannsfartøyet traff havet på 1950-tallet, og var rettet mot å bli brukt til kommersielle, militære og etterretningsformål. 

Enheten, utviklet av Anvendt fysikklaboratorium og University of Washington i USA, ble navngitt SPURV (Special Purpose Underwater Research Vehicle). Designet for forskning i de arktiske farvannene, var skroget laget av aluminium og det hadde en torpedo-lignende form. Kontroll av denne AUV-en ble utført ved akustisk kommunikasjon og ble vellykket brukt i oseanografisk forskning frem til 1979.

National Oceanography Center (NOC) har utviklet vår autosub utvalg av AUV-er siden 1990-tallet. Målet har vært å ta eksisterende undervannsfarkostteknologi og forbedre dens evner for forskning på tvers av disipliner, inkludert fysisk oseanografi og geovitenskap.

Tilbake i juni 1996 fant NOCs første autosubmisjon sted ved Empress Dock ved NOC i Southampton. Dette startet med en serie korte forsøk for å demonstrere hvordan AUV-en kunne fjernstyres. 

En måned senere fant det første fem minutter lange autonome oppdraget sted i løpet av en uke med forsøk ved Portland Harbor i Dorset. Autosuben dykket til tre meter, holdt konstant kurs og kontrollerte dybden til innenfor en halv meter av det som var nødvendig.

Spol frem til i dag og vår flåte av AUV-er kan nå dykke opp til 6,000 meter og navigere gjennom trange kanaler under isdekker – områder som tidligere har vært utilgjengelige for forskningsskip. Denne raske utviklingen betyr at AUV-er kan ta avlesninger overalt fra avsidesliggende områder til stormfulle åpne hav.

NOCs flåte av AUV-er kan utstyres med en rekke sensorer, som lar forskere måle data som temperatur, saltholdighet, havstrømmer og havbunnens form. 

Før de lanseres, programmeres AUV-ene med instruksjoner om hvor de skal gå, hva de skal måle og hvilke dybder de skal gå til. Ved hjelp av toppmoderne sensorteknologi kan AUV-er utplasseres fra skip eller land og reise hundrevis av mil ut i havet for å samle viktige data om jordens klima, noe som reduserer behovet for lange og kostbare ekspedisjoner med mannskap.

AUV-er i aksjon

AUV-er tilbyr flere fordeler for vitenskapssamfunnet. De har lang batterilevetid og kan dekke lengre avstander, noe som gjør at de kan brukes i flere måneder av gangen. Dette gjør det mulig for forskere å samle data over lengre perioder og dermed utvikle mer omfattende observasjonsregistreringer.

For eksempel ledet vi nylig en studere å undersøke hull i kunnskap om hvordan havet tar opp organisk karbon gjennom biologisk karbonpumpe. Denne avgjørende prosessen ser at organisk materiale synker til bunnen av havet og bærer med seg karbonet det har tatt opp fra atmosfæren.

Teamet brukte autonom undervannsteknologi for å vurdere elementer av karbonsyklusen for å oppdatere fremtidige projeksjoner av pumpen. Studien fremhevet forskjellen mellom biologisk karbonpumpestyrke i den nåværende generasjonen av klimamodeller Brukes til Mellomstatslig panel for klimaendringer (IPCC) vurderinger. Den nye forskningen identifiserte observasjonene som kreves for å redusere usikkerheten i nåværende og fremtidige estimater i den totale syklusen av karbon i havet – noe som muliggjør mer robuste klimamodeller.

I år integrerer teamet nye lab-on-chip-sensorer og partikkelkamerasystemer for å gjøre det mulig for forskere å vurdere hvordan karbon beveger seg gjennom havet. Utrolige innovasjoner har blitt gjort i lengden på dekningen AUV-er kan få på spesifikke steder, noe som ytterligere forbedrer vår forståelse av variasjonene mellom ulike årstider.

Thwaites-breen og pensjonerte oljefelt

Ved starten av 2022, ingeniører dro ut til Thwaites-breen i Antarktis for å hjelpe forskere med å forstå årsaker til istapet for bedre å kunne forutsi hvordan forverringen kan bidra til havnivåstigning. 

På grunn av uvanlig tykk og tett havis rundt Thwaites, utførte teamet sin studie rundt naboisen Dotson. 

Boaty McBoatface reiste mer enn 40 km under ishyllen, og målte havstrømmer, turbulens og andre egenskaper til sjøvannet, som temperatur, saltholdighet og oppløst oksygen. Denne informasjonen – som fortsatt behandles – vil hjelpe oss å forstå egenskapene til dypvannet langt under ishyllene og undersøke hvordan de driver smelteprosessene. 

Bruken av autosub med lang raseri har vært med på å endre måten vi samler inn viktige havdata for å forstå effekten av klimaendringer.

Vi har også begynt å prøve ut konseptet med å bruke Boaty for høyteknologisk overvåking med lav innvirkning for å fange opp eventuelle miljøpåvirkninger ved utgåtte oljefelt. 

Høsten 2022 fikk Boaty i oppgave å overvåke industriområder i Nordsjøen. Autosuben utforsket flere nedlagte olje- og gassanlegg samt Braemar Pockmarks Marine Protected Area – samlet data om vannet, forurensninger og strømmer, i tillegg til å ta bilder av havbunnen. 

Ettersom olje- og gassanlegg avvikles, kan autosubs spille en avgjørende rolle i å vurdere og overvåke marine områder før, under og etter avviklingsoperasjoner.

Suksessen til dette prosjektet bør muliggjøre en revolusjon i måten marine undersøkelser utføres på, og støtte industrien i overgangen mot sine netto-null-mål.

Hva er neste?

I år jobber NOC med å utvide mulighetene til våre AUV-er for å støtte et bredere spekter av vitenskapelige disipliner. 

Vi vil integrere nye og nye sensorer for å utstyre våre autosubs klar til å støtte kommende biogeokjemisk forskning i Nord-Atlanteren – i tillegg til å styrke deres autonomi for langsiktige utplasseringer nær og under havis i Antarktis.

I et annet prosjekt jobber vi for tiden med å levere en ny Nett-null oseanografisk kapasitet (NZOC) forskningsprogram. Dette har som mål å utvikle havforskningsevne med et mindre karbonavtrykk.

Dette vil kreve en overgang i teknologi som spenner fra grønt drivstoff, automatisert fartøysdrift, banebrytende batteriteknologi, AI-optimalisering, nye sensorteknologier og verdensledende robotikk.

Vi er spente på å se hvilke andre nyvinninger som Boaty McBoatface kan oppnå i fremtiden.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• kilde: https://www.carbonbrief.org/guest-post-how-boaty-mcboatface-is-becoming-instrumental-for-ocean-science/