Marin forskning i endring: Fjernmåling og overføring av data i sann tid

28. april seilte to moderne forskningsfartøy, eller «glidere» som vi kaller dem, inn til Andenes hvor Andøya Space Centre sto for henting og logistikk. De er en del av en flåte med moderne «forskningsskip» som har studert et av Norges viktigste havområder, områdene utenfor Helgeland, Lofoten og Vesterålen.

Vi bruker bevisst ordet «flåte» når vi skal karakterisere denne samlingen av relativt små fartøyer, og årsaken er at disse gliderne langt på vei kan erstatte langt større skip. Flåten bestod av tre autonome plattformer (gliderne) og forskningsfartøyet Helmer Hanssen.

Gliderne var utstyrt med de samme instrumentene som en finner på de mest moderne havforskningsfartøyene. Samtidig som vår forskningsflåte samler inn data på sokkelen og ut i Norskehavet samler Hurtigruten inn data fra kysten og Argo prosesserer data fra Lofotbassenget .

Men i motsetning til tradisjonelle forskningsfartøyer som lagrer dataene ombord, sender gliderne, Argobøyene og Hurtigruten informasjonen til en stor database mens de samles inn. Informasjonen er dermed, sammen med data fra satellitter, tilgjengelig i forskning, og overvåking bare noen timer etter at den er samlet inn.

Autonome plattformer og digitale løsninger i marin forskning

Innsamling av data fra autonome plattformer er fremtiden og nåtid.  Kysten av Nord-Norge, med sin enorme aktivitet og vitale betydning for nasjonalformuen og økonomi, krever en aktiv overvåking og forskning. Sammen med ConocoPhillips tok Akvaplan-niva for noen år siden ett initiativ for å bygge opp et nyskapende system som involverte flere forskningsinstitusjoner og norske teknologibedrifter (se faktaboks).

Systemet er bygd opp rundt ett sett med glidere (autonome plattformer) som drives med vind, bølgekraft og tetthetsforskjeller. Disse plattformene er utstyrt med de mest moderne instrumenter som samler inn miljødata fra overflaten til de store dyp og kan operere i månedsvis over store områder.

Dette skal gi bedre forskning og overvåking, være kostnadseffektivt og gi redusert CO2 -utslipp og redusere behovet for store og energikrevende forskningsfartøy.

Nyttig informasjon

Dataene som samles inn kan benyttes i værvarsel, bølge – og strømmodeller, i overvåking av planteplankton, raudåte, fiskelarver, pattedyr og andre viktige økosystemkomponenter, og til bruk i oseanografiske biologiske modeller ved ulykker, kritiske situasjoner, miljøkatastrofer, overvåking og forskning.

En kombinasjon av droner og glidere med tilpasset instrumentering vil ha vært ideell til overvåking av oppblomstring av giftige alger som den vi har sett de siste ukene. Målingen fra disse plattformene overføres kontinuerlig til en stor dataplattform, kvalitetskontrolleres og er tilgjengelig for bruk i løpet av noen timer.

Internasjonalt samarbeid

Samarbeidet med gliderne har vakt stor interesse i en internasjonal forskningsverden, blant annet fra Kina og Skottland. Teamene på FF Helmer Hanssen har hatt ulike oppgaver:

• Studere hvordan strømsystemene som danner de store virvlene (mesoscal eddies) påvirker økosystemstrukturen i løpet av våroppblomstringen.
• Samle inn data om næringssalter, artssammensetning hos planteplankton, klorofyll fordeling, sjøtemperatur og fotosyntetisk aktivitet. Disse dataene mates kontinuerlig inn i modeller slik at vi kan estimere hvordan total primær produksjon variere i tid og rom mens vi seiler.
• Studer adferden hos raudåte og storskala fordeling av raudåte.
• Studerer de mesopelagiske lagene med lysprikkfisk og energistrømmen i økosystemet.

Dynamikken i økosystemet mellom kyst og åpent hav

Det er miljøet utenfor Lofoten, Vesterålen og Helgeland vi studerer i år. Denne forskningen har to viktige elementer, et anvendt og et grunnforskningselement: utvikle de nye systemet med glidere og overføring av data i sanntid, og studere hvordan de store strømvirvlene strukturerer økosystemet (planteplankton, raudåte, fiskelarver, og fettrike mesopelagiske fiskelag).

Prosjektene har allerede oppnådd oppsiktsvekkende resultater. Blant annet har vi vist at overføring av data i sanntid fra glideren kan forbedre havvarslene fra met.no. Under feltstudiet i 2017 er det for første gang kartlagt supersvermer av raudåte fra satellitt . Dermed får vi en mye bedre oversikt over dyreplanktonfordelingen i sann tid, som vi drar nytte av under feltstudiet i år.

Daglige data fra Storbritannia og Kina

Innsamlet data fra denne kampanjen viser klart at utveksling mellom store virvler spiller en veldig viktig rolle i transport av raudåte, trolig også for egg og torskelarver, fra kysten og sokkelen til åpent hav.

Disse store virvlene (mesoscal eddies) dannes langs hele kysten, men er spesielt fremtredende i havområdene utenfor Lofoten og Vesterålen.

De videre analysene vil vise hvordan disse påvirker utveksling av næringssalter, primærproduksjon og fordeling av dyreplankton og fiskelarver. Raudåta finnes i høye konsentrasjoner i virvlene utenfor sokkelkanten der det er store mesopelagiske lag med storkrill, lysprikkfisk, og pelagiske reker.

Data i sann tid

Det norsk-kinesiske forskningsteamet om bord på FF Helmer Hanssen kan laste ned data som samles inn fra de tre gliderne gjennom dataplattformen Enlighten i sann tid og laste ned daglige satellitt og strømdata fra Kina og Storbritannia.  Disse dataene kan så brukes i sanntid sammen med informasjon om strømsystemet, temperatur og saltholdighet som samles inn fra FF Helmer Hanssen. På denne måten får vi et øyeblikksbilde av strømsystemenes struktur. Samtidig samler satellitter inn forskjellige data som vi drar nytte av.

Radar Altimeter data viser høydeforskjeller i havoverflaten og brukes for å beregne geostrofiske strømmer. Ved hjelp av disse modelleres en såkalt Lagrangian Coherent Structures, altså sammenhengende strukturer i havet som overflatestimer av raudåte. Gjennom et samarbeid med NEODAAS i Storbritannia får vi i tillegg ferdig behandlede data fra VIIRS II-satellitten, som viser raudåtestimer basert på raudåtes røde farge.

Slik kan vi danne oss et bilde av hvordan de store virvlene som dannes utenfor Lofoten og Vesterålen påvirker de biologiske forhold mens vi seiler. Det er imidlertid til ettertanke at ingen norske forskningsfartøy overfører data i sanntid mens innsamlingen foregår. Dataene samlet inn på norske forskningsfartøy er i beste fall tilgjengelig uker og måneder etter at de er innsamlet, i verste fall opp til år etterpå.

Maritim aktivitet, ressurser og miljø

Farvannene fra Møre til Finnmark, med Lofoten og Vesterålen som sentrum, er de viktigste områdene for den tradisjonelle fiskerinæringa og fangst av pattedyr. Det er også et viktig område for hekkende sjøfugl, sel og ikke-kommersiell kval. Nord og sør for Lofoten og Vesterålen er det stor petroleumsaktivitet. På sokkelen ser vi et gryende og spennende fiskeri på raudåte og om noen år vil det kanskje utvikles fiskeri på krill og mesopelagiske fisk (lysprikkfisk).

Utenfor sokkelkanten seiler det hver dag et stort antall skip med farlig last (stykkgods, bulk, gasskip, oljetankere). Langs kysten er det en stor turisttrafikk med alt fra små båter til store cruiseskip. Store oppdrettsanlegg vil bli etablert de neste årene, det er en betydelig militær aktivitet og utenfor Andøya testes missiler, droner og raketter.

Forskning

Administrerende direktør i Forskningsrådet John-Arne Røttingen argumenterer i en kronikk 18.03.19 i forskning.no for en økning og kvalitetsforbedring av norsk polarforskning. Det er det ikke vanskelig å være enig i, men mens norsk polarforskning har hatt en stor økning i de siste 20 årene, har den marine forskningen langs kysten og i de norske havområdene blitt hengende etter. Det er langs kysten og de nære havområdene nasjonalformuen skapes hver dag og det er her det trenges en betydelig økning av forskningen. Det er et stort behov for økt forskning og denne forskningen bør konkurranseutsettes.