Forskere mangler kritiske observasjoner fra havet under sjøisen i Polhavet, og uten dem forblir viktige spørsmål om klimaendringer, havstrømmer og økosystemer ubesvarte. Nansensenteret, amerikanske Scripps Institution of Oceanography, og samarbeidspartnere i EU prosjektet High Arctic Ocean Observation System (HiAOOS) utvikler nå et banebrytende nettverk av akustiske lydkilder. Dette nettverket gjør det mulig for undervannsfarkoster og autonome bøyer å beregne sin posisjon under isen ved hjelp av lyd.
Målinger fra under sjøisen i Arktis er nødvendige for å få et helhetlig bilde av hvordan klimaendringene påvirker havtemperatur og havstrømmer og dermed økosystemer. Samtidig har prosessene under isen selv betydelig innvirkning på klimaet. For å tette kunnskapshullene må det hentes inn store mengder av direkte observasjoner fra havet. Og det krever teknologi som fungerer i et av verdens mest utilgjengelige miljøer.
Utfordringen: Vanlig GPS virker ikke under is
Det finnes forskjellige måter å måle forhold i havet. Ubemannede undervannsfarkoster som glidere og drivende bøyer kan bære mange ulike sensorer for innsamling av data om blant annet temperatur, saltinnhold og strømmer i havet. Den mest utbredte observasjonsplattformen er Argo-bøyene. Slike bøyer driver med strømmene dypt nede i havet. Hver tiende dag stiger de opp til overflaten mens de gjør målinger, før de sender dataene via satellitt. Målingene blir levert med tid og posisjon fra satellitt-basert geoposisjonering, som for eksempel GPS.
I dag finnes det rundt 4000 Argo-bøyer i verdenshavene. Flere blir satt ut i Det nordiske hav, og noen av disse følger Atlanterhavsstrømmen nordover forbi kysten av Svalbard og inn under sjøisen i Polhavet. Når bøyene befinner seg under isen, fortsetter de å måle, men dersom overflaten er dekket av is, kan de ikke komme opp for å sende data, fastslå posisjon eller oppdatere tidsinnstillingene i instrumentene. Satellittsignaler kan heller ikke brukes til å posisjonere bøyene, siden radiobølger verken sprer seg i vann eller under is. Dette gjelder også for andre undervannsfarkoster som kan oppholde seg lenge under isen uten å kunne kommunisere med satellitter. Derfor er det nødvendig å finne en alternativ metode for posisjonering i isdekte områder.
Løsningen: Lyd som posisjoneringsverktøy
Lydbølger sprer seg med en fart på ca. 1500 meter per sekund, og signalene som NERSC bruker kan registreres på avstander ut til 1000 km fra lydkilden. Ved å plassere lydkilder på strategiske punkter i Polhavet, kan en beregne posisjonen til glidere og Argo-bøyer med høy presisjon. Prinsippet bak kalles trilaterasjon (se illustrasjon). Idéen er den samme som ved bruk av GPS over havoverflaten, men med lyd i stedet for radiobølger. Uten et tilsvarende system vil glidere og Argo-bøyer under det is-dekkede Polhavet ikke kunne registrere hvor data ble hentet inn og hvor de befinner seg.
Viktig forskningsprosjekt
EU-prosjektet HiAOOS er ledet av Nansensenteret og hadde oppstart i 2023. Målet er å utvikle, installere og operere et nettverk av rigger, som blant annet legger til rette for at glidere og Argo-bøyer kan beregne egen posisjon under isdekket for datainnhenting ved hjelp av lydsignalene som blir sendt fra riggene. Dette kan enten gjøres ombord på farkosten, eller i ettertid ved å analysere lydsignalene som har blitt tatt opp. Foruten lydkilder er infrastrukturen utstyrt med store mengder med instrumenter som åpner for kontinuerlig datainnsamling i et av verdens mest utilgjengelige miljøer. Den pågående forskningen bygger på kompetanse utviklet gjennom mange års erfaring med utplassering av avanserte observasjonssystemer i Arktis.
Et system som dekker hele den europeiske delen av Polhavet, ble utplassert sommeren 2024. Sommeren 2025 gjennomførte forskerne ved Nansensenteret den første testen av riggnettverket for geoposisjonering, og testen var svært vellykket. Vår ambisjon fremover, som ikke ligger så langt unna, er at glidere og Argo-bøyer skal kunne operere under sjøisen i lange perioder uten kontakt med satellitter, ved å bruke lydsignalene fra vårt nettverk.
Nansensenteret i førersetet
Gjennom HiAOOS-prosjektet leder Nansensenteret utviklingen og implementeringen av havobservasjonsteknologier som kommer hav- og klimaforskning til gode. Et godt samarbeid med nasjonale og internasjonale partnere fra både forskning og industri er helt avgjørende. Sammen med Scripps Institution of Oceanography i USA åpner Nansensenteret et nytt kapittel i utforskingen av Polhavet ved å gjøre Arktis mer tilgjengelig for det globale Argo-programmet og for forskere som bruker glidere og droner til å observere havet under sjøisen i Arktis. Vi får på den måten tilgang til kunnskap som lenge har vært utenfor rekkevidde. Denne innsikten er avgjørende for å forstå forholdene i havet og hvordan dette påvirker klimaet vårt.
