Opbygning af et detaljeret kort over havbunden for at afsløre verdenshavenes ukendte

Havforskere føler ofte, at de fumler i mørket. Det globale hav dækker omkring 71 procent af vores planet og er centralt for livet, som det eksisterer på Jorden. Men kun omkring 20 procent af havbunden er hidtil blevet direkte kortlagt.

Opmålingsskibe udstyret med ekkolod kaldet multibeam ekkolod bliver brugt til at måle havbundens dybde for bedre at forstå den. Men opgavens størrelse er enorm. Et enkelt undersøgelsesskib ville tage omkring 350 år at kortlægge det meste af havbunden, der er dybere end 200 meter. og det ville tage yderligere 620 år at kortlægge de mere lavvandede områder.

Vi skal kortlægge havet hurtigere. I dag, havopmåling, eller hydrografi, er central for store internationale initiativer, herunder en, der sigter mod at se hele havbunden kortlagt i hidtil uset detaljer inden 2030.

En mere detaljeret og nøjagtig global model af vanddybden ville afsløre havbundens form, og dataene kan bruges til at forstå havbundens sammensætning. Dette vil øge sikkerheden ved søfart, informere sikkerheds- og forsvarsoperationer, forbedre oceanografiske og klimaundersøgelser, støtte forskellige sektorer af den bæredygtige havøkonomi og vejlede beslutninger om bevarelse af levesteder. Men det kan også komme med risici og omkostninger.

Ukendt hav

I 2007 som co-op-studerende, der arbejder ved Geological Survey of Canadas Pacific Geoscience Center nær Victoria, f.Kr., Jeg hjalp med at kortlægge havbundens levesteder og farer ud for vestkysten.

At se på disse digitalt kortlagte områder af Canadas undersøiske terræn mellem det nordlige Vancouver Island og grænsen til Alaska var som at kigge ud af vinduet på et fly. Jeg kunne se fremtrædende kløfter og imponerende bjerge gemt dybt under bølgerne. På den relativt lavvandede kontinentalsokkel lå de nedsænkede rester af kystnære landformer som flodbredder, strande og deltaer. Oprindelige folk kan have gået der, da havniveauet var meget lavere under den sidste istid.

Vi undersøgte havbundens dybde, kendt som batymetri, som var blevet indsamlet af Canadian Hydrographic Service med et højopløseligt multistråle-ekkolod monteret på undersiden af ​​et forskningsskib. Disse ekkolodssystemer udsender ping i et vifteformet mønster og lytter efter tilbagevendende havbundsekkoer. Havets dybde beregnes ved at måle tiden mellem et ping og returneringen af ​​dets ekko. Men efterhånden som lydstråler spredes gennem dybere vand og "maler" mere havbundsterræn, opløsningen af ​​kortet falder.

Den detaljerede batymetri fra multistråle-ekkolodundersøgelser ud for vestkysten mindede mig om Star Treks planetariske scanninger. Men det, der fascinerede mig mest, var hullerne. Der var store områder, under både lavt og dybt vand, der manglede enhver højopløsnings-batymetri. Hoppe inkognitum — ukendt hav.

Der er stadig enorme landskaber spredt ud over det meste af vores planets faste overflade, som intet menneske nogensinde har set eller udforsket.

Kortlægning af hullerne

Havkortlægning er nu central for to store internationale initiativer, United Nations Decade of Ocean Science for Sustainable Development (2021-30) og Nippon Foundation-GEBCO Seabed 2030-projektet. Sidstnævnte sigter mod at se hele havbunden kortlagt inden 2030 gennem frivillige databidrag fra regeringer, industri, forskere og andre. Selvom nogle regeringer hævder, at det kan tage længere tid at færdiggøre detaljerede nearshore-undersøgelser.

Multibeam-batymetri er meget mere detaljeret end satellithøjdemålingskortene over havbundsterræn, der giver meget af baggrundsbillederne til tjenester som Google Maps. Satellitbatymetri har en gennemsnitlig opløsning på omkring otte kilometer – hvor en pixel repræsenterer et område på otte kilometer gange otte kilometer i størrelse. Det betyder, at hele ubådsbjerge måske ikke erobres.

Det meste af Mars' højdeoverflade, som mangler en kuvert af vand, er blevet kortlagt med rumsondekameraer til en opløsning mellem 0,25 meter og seks meter. Det betyder, at vi har et klarere billede af terrænet på den fremmede verden end vores egen havbund. Imidlertid, multistråle-ekkolod kan laves om til et gitter med få meters opløsning eller bedre, når det indsamles fra skibsundersøgelser på lavt vand eller fra dyk på dyb havbund med robotkøretøjer.

Seabed 2030 bathymetriproduktet vil bestå af gitter, der varierer i opløsning efter dybdezoner. På tværs af de dybeste områder af havet (seks kilometer til 11 kilometer), undersøgelsesindsatsen kunne destilleres til en enkelt dybdeværdi for hvert 800 meter gange 800 meter område. For hav, der er mindre end 1,5 kilometer, projektet ville bestemme dybden på 100 meter gange 100 meter enheder (100 meter gitteropløsning).

Før lanceringen af ​​Seabed 2030 i 2017, kun omkring seks procent af havbunden var blevet tilstrækkeligt kortlagt. På bare fem år, opgørelsen af ​​detaljeret areal er mere end tredoblet til 20,6 procent. Meget af disse hurtige fremskridt skyldes den offentlige frigivelse af eksisterende data.

Seabed 2030's mål kunne nås hurtigere, hvis flåder, olieselskaber, velhavende yachtejere og andre er villige til at dele alle deres tidligere ikke-udgivne batymetriske data.

Havgrænsen

Hav- og rumudforskningskoncepter konvergerer. Virksomheder og regeringer bruger nu autonome (ubemandede) køretøjer på udvidede missioner. Disse robotinspektører kan overvåges og dirigeres fra missionskontrolcentre på land, eller søsat fra bemandede forskningsfartøjer. At sætte færre mennesker til søs reducerer omkostningerne, sikkerhedshensyn og kulstofemissioner.

Data fra fjerntliggende køretøjer kan uploades via satellitinternet til skyen. Så kunne automatiserede databehandlings- og klassificeringsværktøjer, der udnytter kunstig intelligens, frigøre havkortlæggere på land for at bruge mere tid på at løse videnskabelige og anvendte problemer.

Samfundet kan have stor gavn af en stigning i mængden og kvaliteten af ​​havbundsdata. Med et opgraderet kort over havbundens form og tekstur, vi vil forbedre simuleringer af, hvordan vandet styres af en uregelmæssig havbund, og hvordan det bremser på grund af bundfriktion. Dette kan hjælpe os med at lave mere præcise forudsigelser om tidevand, tsunamier, bølger og stormfloder. Det vil også hjælpe os med at forstå, hvordan varmeoverførsel fra havstrømme påvirker vejr og klima.

Da mere detaljeret batymetri fortolkes sammen med komplementære datasæt, vi lærer, hvilke havbundsregioner der bør beskyttes for at bevare den marine biodiversitet. Vi vil også opdage forekomster af mineraler til elbilbatterier og mobile enheder.

En strøm af kortdata afslører "planethav." Kan menneskeheden styre det med større visdom, end vi har tidligere?

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.