Akustiske termometre på plass under isen i Polhavet

Det internasjonale forskerteamet som deltok på CAATEX-2019 toktet samlet på akterdekket til KV Svalbard. Foto: Håvard Sagen 20©19.Det internasjonale forskerteamet som deltok på CAATEX-2019 toktet samlet på akterdekket til KV Svalbard. Foto: Håvard Sagen 20©19.Forskningstoktet Coordinated Arctic Acoustic Thermometry Experiment (CAATEX) er gjennomført med kystvaktfartøyet KV Svalbard i Polhavet i perioden fra 14. august til 9. september. Hovedmålet med toktet var utplassering av tre akustiske rigger og en oseanografisk rigg som skal gjøre målinger i vannsøylen under havisen i det kommende året. Riggene står nå ute i Nansenbassenget og samler daglig inn data som vil bidra til ny kunnskap om hvordan temperaturen i havvannet under polarisen varierer i løpet av det kommende året. Flere drivende isbøyer er satt ut og disse samler inn med informasjon om isen og hvordan den vil vokse og varierer i tykkelse utover vinteren og igjen smelte i løpet av kommende sommersesong.

 

Kartfigur: KV Svalbard sin seilingsrute i Polhavet i perioden 14. august til 9 september, samt posisjon for utsetting av de fire oseanografiske og akustiske riggene og isstasjonene # 1 til 8. Illustrasjon: Espen Storheim, Nansensenteret 20©19.Kartfigur: KV Svalbard sin seilingsrute i Polhavet i perioden 14. august til 9 september, samt posisjon for utsetting av de fire oseanografiske og akustiske riggene og isstasjonene # 1 til 8. Illustrasjon: Espen Storheim, Nansensenteret 20©19.I løpet av det fire uker lange CAATEX-2019 toktet til Polhavet ble fire akustiske riggene satt ut i Nansenbassenget nord for Svalbard. De fire riggene (se kartfigur NERSC 1-4) er rundt 4000 m lange og står forankret vertikalt i vannsøylen ved hjelp av store oppdriftskuler. De tre akustikk riggene (NERSC1-3) er del av et større internasjonalt nettverk av tilsvarende rigger som skal måle midlere havtemperatur på tvers av hele Polhavet fra områdene nord for Svalbard til Beauforthavet nord for Alaska. Riggene er videre utstyrt med oseanografiske instrumenter for målinger av salt og temperatur, havstrøm, isparametere og trykket på bunnen. Den oseanografiske riggen (NERSC-4) er en del av det Europeiske Horizon2020 INTAROS: Integrated Arctic Observation System prosjektet, inkluderer lignende instrumentering for måling av fysiske havparametere, men også instrumenter for måling av karbon og alger (bio-geokjemi) og passiv måling av lyd i havet. Slike punktmålinger er viktige for prosess-studier på lokalskala i ulike deler av Arktis. Måleprogrammene i CAATEX og INTAROS er tilrettelagt for å skaffe nødvendige og unike data som vil bidra til å øke kunnskapen om egenskapene til vannmassene under havisen i Polhavet og deres variasjoner i løpet av ett år. Når de fire riggene tas opp igjen i 2020 vil de ha unike og komplementerende målinger som kan benyttes sammen med data fra andre oseanografiske rigger i andre deler av Polhavet.

 

Den akustiske kilden koples til riggen under utsettingen av NERSC-01 på 4000 meter dypt vann i Nansenbassenget. Foto: Hanne Sagen, Nansensenteret 20©19.Den akustiske kilden koples til riggen under utsettingen av NERSC-01 på 4000 meter dypt vann i Nansenbassenget. Foto: Hanne Sagen, Nansensenteret 20©19.Et nøkkelspørsmål er hvordan temperaturen og prosessene i vannet under havisen har endret seg i de siste tiårene? Denne kunnskapen er vesentlig for å vite hvordan utbredelsen og tykkelsen av sjøisen også påvirkes av endringer i temperaturen og prosesser i vannmassene under havisen. Tilsvarende transarktiske temperaturmålinger ble sist samlet inn på nitti-tallet og CAATEX målingene vil derfor kunne gi unik informasjon om eventuelle temperaturendringer i vannmassene under havisen i løpet av de siste 20 årene.

I løpet av CAATEX toktet ble det satt ut fire bøyer på havisen (se kartfigur - ITP, SIMBA-1&2, JASCO). Alle bøyene driver nå med isen over Polhavet og samler kontinuerlig inn miljøinformasjon om havet under isen, om sjøisens beskaffenhet og om lufta nær isen. Dataene fra disse isbøyene vil kunne gi informasjon om, hvor og i hvilken del av året isen smelter mest fra undersiden som er i kontakt med et varmere havvann eller om hvor og når den smelter fra overflaten i kontakt med varmere luftlag. En av bøyene (JASCO) mottar de akustiske signalene mens den driver med isen, og skal på den måten skanne temperaturen i ulike områder av Polhavet.

SIMBA isbøye som driver med havisen og sender daglig oppdatert miljøinformasjon om tilstanden og temperaturen i isen, snødekket og havvannet under isen. Foto: Hanne Sagen, Nansensenteret 20©19.SIMBA isbøye som driver med havisen og sender daglig oppdatert miljøinformasjon om tilstanden og temperaturen i isen, snødekket og havvannet under isen. Foto: Hanne Sagen, Nansensenteret 20©19.Det ble gjennomført is-stasjoner på ni lokasjoner med omfattende observasjoner av sjøisens egenskaper, og havvannet under isen. På is-stasjonene ble is-kjerner boret og tatt med for å studere strukturen til isen i laboratoriet hjemme. Videre ble det foretatt målinger av havstrømmer og turbulens under isen, målinger av lys og alger, samt passive målinger av lyd. Større områder rundt KV Svalbard ble overfløyet med droner utstyrt med ulike fjernmålingssensorer for å kartlegge sjøisen. Dronedataene vil blant annet være vesentlig for å validere den satellittbaserte informasjonen om sjøisen. Regelmessige observasjoner av sjøisen ble gjennomført fra KV Svalbard gjennom hele toktet ved bruk av Arctic Shipborne Sea Ice Standardization Tool (ASSIST) utviklet av International Arctic Research Center i Fairbanks.

 

 

The entire crew and scientists at KV Svalbard during the CAATEX cruise at the North Pole. Photo: Håvard Sagen 20©19.The entire crew and scientists at KV Svalbard during the CAATEX cruise at the North Pole. Photo: Håvard Sagen 20©19.Samarbeid er en forutsetning

For å kunne gjennomføre forskning i Nansen- og Amundsen-bassengene var det en vesentlig og nødvendig forutsetning at Kysktakten fristilte skipstid med KV Svalbard til bruk i norsk polarforskning. I forbindelse med avslutningen av toktet i Longyearbyen sier direktør Sebastian Mernild:

- Nansensenteret vil takke Kystvakten for at CAATEX prosjektet fikk skipstid med KV Svalbard og spesielt en stor takk til skipssjef Geir-Martin Leinebø og hans besetning for godt samarbeid gjennom hele planleggingsprosessen og gjennomføringen av toktet.

Prosjekt- og toktleder Hanne Sagen har samarbeidet med Kystvakten og KV Svalbard i en rekke forskningstokt de siste 10 årene. Hun utrykker stor takknemlighet for det langvarige samarbeidet og sier videre:

- Det er en flott opplevelse å oppleve samarbeidet mellom forskere og besetning på KV Svalbard gjennom de ulike utfordringene og aktivitetene under CAATEX toktet. Jeg ser fram til videre samarbeid forhåpentlig i forbindelse med den spennende opphenting av riggene om ett år - i 2020. Det er da vi skal høste fruktene av årets tokt! Tilslutt vil jeg rette en stor takk til Meteorologiskinstitutt sin istjeneste for levering av værmelding og satellittbilder i nær sanntid, og til Andreas Kjøl fra Kystverket for videre analyse isinformasjonen ombord i KV Svalbard.Oppdatert isinformasjon fra satellitter i nærsanntid var avgjørende for en vellykket gjennomføring av CAATEX toktet.


Klargjøring av NORCE sin drone to innsamling av isinformasjon i området omkring KV Svalbard. Foto: Hanne Sagen, Nansensenteret 20©19.Klargjøring av NORCE sin drone to innsamling av isinformasjon i området omkring KV Svalbard. Foto: Hanne Sagen, Nansensenteret 20©19.Det 26 dager lange felteksperiment med KV Svalbard til Polhavet er koordinert av forskningsleder Dr. Hanne Sagen ved Nansensenteret og gjennomført i samarbeid med åtte andre norske og internasjonale forskningsinstitusjoner. Utsetting CAATEX riggene og de drivende bøyene skjer i samarbeid mellom Nansensenteret, Scripps Oceanographic Institution, Woods Hole Oceanographic Institution, Norsk Polar Institutt, Naval Postgraduate School, Finish Meterological Institute, og Defence Research and Development Canada. Som en del av INTAROS prosjektet bidro Institute of Oceanology Polish Academy of Science, sammen med Nansensenteret, Forsvarets Forskningsinstitutt, Geofysisk Institutt ved Universitetet i Bergen, og National Institute of Ocean Technology (India) med egen instrumentering og riggutstyr til den fjerde oseanografiske riggen (NERSC-4). Studenter og forskere fra Institutt for fysikk og teknologi og Geofysisk institutt ved Universitetet i Bergen, Norsk polarinstitutt, NORCE, og Nansensenteret deltok i feltarbeidet på isstasjonene. Universitetet i Bergen foretok automatiske luftmålinger gjennom hele toktet. Forskningen i forbindelse med toktet er primært finansiert av Norges forskningsråd og Office of Naval Research (ONR) gjennom CAATEX prosjektet, men med store forskningsbidrag fra de deltakende institusjoner gjennom blant annet EU Horizon 2020 prosjektet INTAROS: Integrated Arctic Observation System. CAATEX og INTAROS prosjektene er koordinert av Nansensenteret.

 

Andre omtaler av CAATEX prosjektet sin forskning og toktet til Polhavet: