UNDER-ICE tokt til Framstredet med KV Svalbard

Etter nesten 3 uker i arktisk farvann har KV Svalbard gjennomført alle planlagte forskningsoppgaver for det norsk finansierte UNDER-ICE prosjektet. Alle rigger som skulle opp er nå kommet ombord. Toktleder Hanne Sagen ved Nansen Senter for Miljø og Fjernmåling (NERSC) er særdeles fornøyd med det. - Det er fantastisk at alt har gått så bra. Etter 2 år i sjøen så fikk vi alle instrumenter med oss hele tilbake. Nå har vi 2 år med enestående og viktige havdata fra  Framstredet som vi tar med oss tilbake til Bergen for analyse og tolkning.The scientific crew at the UNDER-ICE cruise with KV Svalbard to the Fram Strait in 2016.: Photo. Håkon Kjøllmoen, KV Svalbard.The scientific crew at the UNDER-ICE cruise with KV Svalbard to the Fram Strait in 2016.: Photo. Håkon Kjøllmoen, KV Svalbard.

Tekst: LT Håkon Kjøllmoen, KV Svalbard og Hanne Sagen, Nansensenteret

Sentinel 1A SAR Fram Strait. 30. June 07:12.: Sea ice in the Fram Strait is changing. Here is the sea ice distrubutions as of 30. June morning. KV Svalbard has deployed the Sail buoy near mooring U2 and its postion is shown, follow its voyage.Sentinel 1A SAR Fram Strait. 30. June 07:12.: Sea ice in the Fram Strait is changing. Here is the sea ice distrubutions as of 30. June morning. KV Svalbard has deployed the Sail buoy near mooring U2 and its postion is shown, follow its voyage.Arbeidet med å hente opp de fire første riggene gikk som smurt i pent vær og god sikt. Spesielt spennende var det å hente opp den nord-vestligste riggen, som var lokalisert under det drivende is-dekket. Typisk is drift ble beregnet til 25 m i minuttet. Her var det viktig å peile inn toppen på den kilometer lange riggen for å vite hvordan den stod i forhold til ankerpunktet. Deretter ble det å vente på en passende råk som ville passere over riggpunktet. Da riggen endelig ble løst ut og den gule oppdriftskulen 3 minutter seinere dukket opp midt i den 200 meter vide råken, var jubelen stor.After release the yellow buoy of the accoustic mooring breaks the surface in the 200 meter wide lead in the sea ice.: Photo: Agnieszka Beszczynska-Möller, IOPASAfter release the yellow buoy of the accoustic mooring breaks the surface in the 200 meter wide lead in the sea ice.: Photo: Agnieszka Beszczynska-Möller, IOPAS

Framstredet er unikt fra et klimaståsted. Stredet er den eneste dypvannsforbindelse mellom nordiske hav og det arktiske basseng. Øst i Framstredet strømmer varmt Atlanterhavsvann inn i Arktis, mens kaldt vann og is strømmer ut i vest. For å forstå endringene i Arktis er det viktig å måle hvor mye varme som går inn og ut av Arktis med havstrømmene. Dette er en utfordrende oppgave som adresseres i prosjektet UNDER-ICE finansiert av Norgesforskningsråd.

I UNDER-ICE prosjektet forsøker forskerne å forbedre havtemperatur målingene med bruk av storskala termometer basert på at lydsignaler går fortere i varmt vann enn i kaldt vann. Lydsignaler sendes ut fra to kilder og mottas på mikrofon-kabler (hydrofoner) 100-200 km borte. Enkelt forklart finnes gjennomsnittsfarten til lydbølgene ved å dele den kjente avstanden mellom lydkildene og mottakerne med den målte gangtiden. Lydfarten gjøres deretter om til gjennomsnittstemperatur langs de akustiske snittene. På denne måten måles gjennomsnittstemperaturen langs 8 snitt på kryss og tvers i Framstredet mellom 78 og 80 grader nord 8 ganger daglig i 2 år. Nøyaktigheten på temperaturmålingene er på 0,05 grader. De akustiske målingene av middel temperaturen sier lite om den variasjonen i hydrografien langs snittene. For å får et bedre bilde ble det droppet temperatur prober fra KV Svalbard hver 4 nautiske mil langs snittene.

Når de akustiske dataene fra riggene er bearbeidet til temperatur data kan resultatene sammenlignes med tilsvarende målinger fra perioden 2010-2012. Observasjon av midlere havtemperatur over store områder er viktig bidrag til overvåkning av havklimaendringer og validering av modeller for is- og havvarsling. De akustiske målingene i kombinasjon med akustiske modeller gir viktig informasjon om hvordan lavfrekvent lyd brer seg i en region med varierende is og hydrografiske forhold. Dette er kunnskap som er viktig bidrag til utvikling av undervanns GPS for bruk i Arktis.

Lydopptak fra riggene blir også brukt for å studere mulig lydforurensning (”støy”) i nordområdene fra oljeletingsaktivitet utenfor kysten av Norge. Tidsserier av lydopptak er informasjon som biologer kan bruke til å studerer endringer i tilstedeværelse av pattedyr og deres vandringer.  Det er spennende å høre hval lyder, spesielt fra de store hvalene Blåhval og Finnhval. De akustiske opptakene viser at disse dyrene forsvinner fra områder sør i Framstredet i mars/april og at de er tilbake i august/september. Lydopptakene i UNDER-ICE prosjektet vil gi informasjon om dyrene vandrer videre nordover i vår og sommermånedene. 

Sea ice drift from GPS tracker.: Photo: S. Muckenhuber, NERSC.Sea ice drift from GPS tracker.: Photo: S. Muckenhuber, NERSC.I Sentinel-1A SAR image of 18. July @ 08:01, overlaid the trajectories of three GPS in sea ice and two sail buoys in Fram Strait.: Image processing: M. Babiker, NERSC.Sentinel-1A SAR image of 18. July @ 08:01, overlaid the trajectories of three GPS in sea ice and two sail buoys in Fram Strait.: Image processing: M. Babiker, NERSC.forbindelse med årets tokt har vi satt ut GPS bøyer på isen for å  observere hvordan isen drifter. Disse målingene brukes til å undersøke om isdriftsberegningene basert på satelittbilder er riktige. Spesielt forskes det på å forbedre metoder for å trekke ut informasjon om isens driftsretning fra satellittbilder. Videre kan driftsobservasjonene brukes til å evaluere om is- og havsirkulasjonsmodeller leverer brukbare varsler. Denne informasjonen vil være viktig for navigasjon og operasjoner i områder helt eller delvis dekket av is.

Seilbøyen med havforsurnings-sensorer i fint driv mot sin første destinasjon etter en vellykket sjøsettning.: Foto: Jenny Ullgren, NERSC.Seilbøyen med havforsurnings-sensorer i fint driv mot sin første destinasjon etter en vellykket sjøsettning.: Foto: Jenny Ullgren, NERSC.Opptak av CO2 påvirker surhetsnivået i havet. Seilbøyer utstyrt med termometer, salt, PH og oksygenmålere har operert i sentrale deler av Framstredet for å fremskaffe data på surhetsnivået.  Seilbøyene ble satt ut tidlig på toktet. Etter utsetting ble seilbøyene fjernstyrt fra Bergen og de opererer uavhengig og uforstyrret av KV Svalbard. Seilbøyene sendte kontinuerlig data til forskere i Bergen via satelitt. Seilbøyene ble hentet opp i slutten av toktet.

Akustisk undervannskommunikasjon blir stadig viktigere for sivile og militære anvendelser. I utviklingen av slike kommunikasjonssystemer spiller de akustiske forhold en viktig rolle. Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) har lang erfaring med måling av kommunikasjonsforhold i ulike kystnære farvann, men har til nå ikke erfaring med akustisk kommunikasjon i sesongvis islagte farvann i Arktis. Forholdene i Framstredet er vesentlig forskjellig fra andre farvann når det gjelder lydoverføring og støy, samt andre faktorer som påvirker ytelsen til undervannskommunikasjonssystemer. På toktet har FFI gjort forsøk for å måle kommunikasjonsforholdene i issonen.  Dette har de gjort ved å sende kommunikasjonssignaler fra en sender låret fra skipet. Disse mottas av en hydrofon utplassert under isen.  Resultater fra forsøket vil gi svært nyttig informasjon til fremtidige undervannskommunikasjonsløsninger.

Oppgavene til besetningen under et forskningstokt går stort sett med til å få forskernes hverdag til å gli så sømløst som mulig. I isen er isbjørn en konstant trussel som må tas på med i beregningene. Isbjørnvakt er første som går ned på isen og den siste som forlater. IR kamera blir brukt for å finsøke området og er vanligvis første sensor som oppdager isbjørn. På den mest aktive dagen ble det observert 3 isbjørner. Å få se disse dyrene er høydepunkt for mange. Isbjørn og observasjoner av andre pattedyr blir registrert og sendt til Havforskningsinstituttet.

Nansensenteret vil takke Kystvaken, skipssjef Orlogskaptein Øystein Smaaberg og hans mannskap på KV Svalbard for et godt samarbeide og god hjelp under årets tokt til Framstredet. UNDER-ICE toktet 2016 ble avsluttet i Longyearbyen 21. juli, hvorfra mange gode vitenskapelige data kom med tilbake til Bergen for videre analyse og publisering.

UNDER-ICE har sin egen blog.