Et skib, en hval – eller måske rystelser fra et jordskælv? Det kan være en udfordring at måle, hvad der foregår under bølgerne i havene omring Grønland, men den udfordring tager GEUS og Grønlands Klimaforskningscenter nu op i fællesskab.
Forskningsprojektet FATHOM - Fiber-optic and Acoustic Technology for Hazard and Ocean Monitoring er ikke kun rammen for et samarbejde mellem to institutioner men også en sammensmeltning af to teknologier. I GEUS har forskerne erfaring med at anvende Distributed Acoustic Sensing (DAS) på fiberkabler og hos Grønlands Klimaforskningscenter har man erfaring med at anvende Passive Acoustic Monitoring (PAM) i form af hydrofoner. Begge metoder bruges allerede i dag til at få indsigt i, hvad der sker under havoverfladen.
”Vi kombinerer to eksisterende metoder for at udvikle på dem begge og for at kunne skabe helt nye muligheder indenfor monitering af aktiviteter og signaler under havoverfladen,” fortæller Tine Larsen, seismolog ved GEUS og projektleder på FATHOM.
Udover at måle aktiviteter i havet, kan DAS også bruges til at forbedre moniteringen af de mange små jordskælv, der finder sted omkring Grønland, og som normalt kun måles af seismometre på land.
Ved DAS bruger man eksisterende fiberoptiske kabler som seismiske måleinstrumenter. Dette sker ved, at man med et særligt apparat sender laserpulser gennem kablerne og måler på bittesmå ændringer i refleksionerne forårsaget af rystelser. GEUS har hidtil arbejdet med at bruge teknologien på inaktive fiberkabler, såkaldte ”dark fibers”, men i FATHOM skal teknikken bruges på kabler, der samtidigt bruges til kommunikation. Det åbner dørene for mere omfattende brug. Teknikken giver moniteringsdata med høj rumlig opløsning over snesevis af kilometer, men kun i bestemte frekvensbånd.
”Vi kan indsamle store mængder data af god kvalitet. Men data er kun anvendelige, hvis vi kan tolke dem, og vi er delvist i nyt farvand her. I FATHOM vil vi arbejde med at validere dataene og skabe et katalog over kendte kilder, som vi kan holde nye målinger op imod,” fortæller Tine Larsen.
Og det er her at PAM eller hydrofonerne kommer ind i billedet. Hydrofoner er undervandsmikrofoner, der sænkes ned et bestemt sted, hvor de optager lyd. Når man henter instrumentet op igen, kan man hente data og afkode dem. Hydrofonerne giver data af ekstremt høj kvalitet og over et bredere frekvensbånd end DAS, men i et langt mere afgrænset geografisk område og sjældent med mulighed for at transmittere data i realtid.
”Vi bruger PAM til at overvåge dyrelivet og støj fra skibe i havet omkring Grønland, men vi vil gerne have data i realtid og fra et større område. Ved at kombinere vores målinger med DAS forventer vi at få bedre indsigt i havets lyde og aktiviteter, og ikke mindst udvikle nye metoder til at monitere under vand uden at påvirke dyrene” fortæller Malene Simon Hegelund, der er afdelingsleder ved Grønlands Klimaforskningscenter ved Grønlands Naturinstitut og har stor erfaring med bioakustik, som metoden kaldes.
Forskerne ser åbenlyse muligheder for forbedret monitering til havs, når man kombinerer de to metoder. Dels vil de kunne udvide det frekvensbånd, som vi samler data fra. Dels kan forskerne udvikle en automatisk genkendelsesmetode, der kan præsentere estimater på registreringer i realtid ved at validere datene op imod hinanden og op imod kendte kilder til signaler.
”Vi vil arbejde på at udvikle et dashboard, hvor man kan følge med i realtid i, hvad vi ud fra data estimerer, der foregår under havoverfladen,” opsummerer Tine Larsen.
Projektlederen understreger, at projektet i lige så høj grad handler om at identificere begrænsningerne ved metoderne som at finde ud af, hvad det kan.
”Når det handler om monitering, er det lige så vigtigt, at vi er skarpe på, hvad vi ikke kan sige noget om, og derfor vil vi presse metoderne og sætte dem på arbejde i FATHOM, så vi kan lære deres begrænsninger at kende,” fortæller Tine Larsen.
Projektet tager udgangspunkt i havet omkring Grønland men vil kunne anvendes andre steder.
FATHOM har modtaget medfinansiering fra Forsvarsministeriets Materiel- og Indkøbsstyrelse (FMI) via en bevillingsrunde målrettet projekter med relevans for Forsvarets opgaveløsning i Arktis og Nordatlanten. Projektgruppen vil løbende diskutere projektets resultater med blandt andre Forsvaret og forventer at kunne dele forskningsresultaterne offentligt til glæde for andre projekter.
Det grønlandske teleselskab Tusass støtter projektet ved at give adgang til deres søkabler, da projektet også forventes at kunne give vigtig viden til forbedret monitering af den kritiske undersøiske infrastruktur, som kablerne udgør. Derudover vil projektgruppen arbejde tæt sammen med det Marine Bioakustiske Laboratorie ved Aarhus Universitet, som Grønlands Klimaforskningscenter i forvejen har et tæt samarbejde med omkring undervandslydanalyser, samt Natural Resources Canada (NRCan), som GEUS i forvejen samarbejder med om bl.a. jordskælv i Arktis.
