Jak opracować mapę dna oceanu?
Mapowanie powierzchni Ziemi to stosunkowo prosty proces. Wystarczy kilka prostych narzędzi geodezyjnych i udanie się do określonego punktu, a następnie wykonanie pomiarów, by ustalić, gdzie znajduje się w stosunku do poprzedniego punktu (lub trzech). Wystarczy zrobić to odpowiednio wiele razy, by zbudować dokładną mapę terenu. Nowe technologie, w tym drony i satelity, ułatwiają realizację takich przedsięwzięć. Pozostaje tylko problem 70 % kuli ziemskiej, którą pokrywa woda. „Woda zdecydowanie utrudnia możliwości prowadzenia takich pomiarów i wymaga zastosowania wielu zróżnicowanych metod czy technologii”, wyjaśnia Knut Hartmann, dyrektor operacyjny EOMAP, spółki specjalizującej się w mapowaniu i monitorowaniu środowisk wodnych. Jednym z kluczowych narzędzi do mapowania oceanów są łodzie. „Łodzie mogą być wyposażone w zamontowane na pokładzie sonary emitujące sygnały, które odbijają się od dna i tworzą w ten sposób mapę dźwiękową, dzięki której możemy ustalić parametry takie jak głębokość i cechy topograficzne”, wyjaśnia Hartmann. Choć niektóre jednostki badawcze są niewielkie i potrafią działać autonomicznie, większość statków wykorzystywanych do mapowania dna oceanu jest bardzo duża. Choć dzięki temu doskonale nadają się do mapowania rozległych i głębokich oceanów, duże rozmiary uniemożliwiają wykorzystanie ich do mapowania bardzo płytkich wód obszarów przybrzeżnych. „Zwykle zakładamy, że dysponujemy dokładnymi mapami głębokiego oceanu, jednak rzeczywistość jest zupełnie inna. W większości przypadków nie mamy map ani możliwości monitorowania nawet płytszych wód przybrzeżnych, które są niezwykle ważne z wielu powodów", mówi Hartmann. Mapowanie płytkich wód można zrealizować przy pomocy mniejszej łodzi, która w ramach procesu musi poruszać się zygzakiem po całym obszarze. Zdaniem Hartmanna proces ten jest czasochłonny, kosztowny i „szalenie złożony”. Bardziej praktycznym podejściem do mapowania płytkich obszarów przybrzeżnych jest wykonywanie pomiarów z powietrza. Geodeci używają w tym celu laserów zainstalowanych na pokładach jednostek latających, mierząc czas potrzebny na przeniknięcie światła przez wodę i odbicie go z powrotem. „To całkiem ciekawy proces, jednak wymaga wykorzystania bardzo zaawansowanych technologicznie urządzeń. Przez to jego wykorzystanie nie zawsze jest praktyczne”, zauważa Hartmann. Trzecią opcją jest wykorzystanie satelitów. „Czujniki na pokładach satelitów wykorzystują różne części fali elektromagnetycznej do wykonywania pomiarów, umożliwiając między innymi pomiar promieniowania emitowanego przez powierzchnię oceanu lub wysyłanie sygnałów na Ziemię, a następnie pomiar sygnału powrotnego”, wyjaśnia Hartmann. Wiele zbiorów takich surowych danych satelitarnych, w tym danych pochodzących z unijnego programu obserwacji Ziemi Copernicus, można pobrać bezpłatnie. Można połączyć je z obrazami satelitarnymi o bardzo wysokiej rozdzielczości, co umożliwia zarówno opracowywanie dokładnych i precyzyjnych map dna morskiego, jak i zapewnia powtarzalność procesu bez konieczności wykorzystywania urządzeń w miejscu wykonywania pomiarów. Każda technika ma swoje zalety i wady, a większość projektów mapowania wykorzystuje wiele zróżnicowanych rozwiązań.
Potrzeby mapowania i monitorowania
Pozostaje kluczowe pytanie - po co w ogóle mapować dno oceanu? „Dzięki mapowaniu zdobywamy wiedzę na temat podwodnej topografii, jesteśmy w stanie znaleźć podwodne siedliska i zasoby oraz ulepszyć nasze modele oceanów i wód przybrzeżnych, uzupełniając tym samym braki dotyczące większości dna morskiego”, wyjaśnia Hartmann. Opracowanie mapy to tylko pierwszy krok. „Monitorowanie, czyli proces, który obejmuje ciągłe mapowanie, pozwala nam stale obserwować dany obszar i pozwala na wykrywanie zmian, co w dobie zmiany klimatu oraz naturalnych i spowodowanych przez człowieka czynników wpływających na środowisko nabiera kluczowego znaczenia”, dodaje Hartmann. Opracowanie dokładnych map jest również niezbędne w celu do budowy i utrzymania infrastruktury, takiej jak morskie elektrownie wiatrowe i kable głębinowe. Mapy odgrywają także kluczową rolę w łagodzeniu skutków klęsk żywiołowych, takich jak powodzie przybrzeżne i tsunami. Choć istnieje sposób mapowania dna morskiego i jego monitorowania, przed nami wciąż długa droga. Do tej pory udało nam się zmapować tylko 25 % dna oceanu, a monitorowanie obejmuje niewielki odsetek. Dzięki rozwijanym technologiom i globalnym inicjatywom, takim jak Seabed 2030 i finansowany ze środków Unii Europejskiej projekt 4S, Hartmann jest przekonany, że mapowanie dna oceanu nie tylko będzie prostsze i bardziej dostępne, ale dodatkowo uda się zwiększyć rozdzielczość i osiągnąć bardziej zaawansowane możliwości monitorowania. Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o badaniach Hartmanna: Nowe narzędzie analizuje głębokość płytkich wód z kosmosu.
Słowa kluczowe
4S, satelitarne, dno morskie, siedlisko, wodne, płytkie wody, dron, obserwacja Ziemi, mapowanie, monitorowanie, dno oceanu, Seabed 2030