Viac

1.4: Modern Ocean Science - Geosciences

1.4: Modern Ocean Science - Geosciences


Aj keď sa metódy a účely v strede toho, čo vnáša ľudstvo do oceánskeho prieskumu, v priebehu ľudskej histórie veľmi líšili, tento prieskum umožnil lepšie pochopenie obrovského priestoru, ktorým sú naše oceány. To sa urýchlilo počas prvej svetovej vojny, pričom obe strany navrhovali spôsoby, ako dokázať detegovať nepriateľské ponorky (National Geographic).

Vyzyvateľ Juan Fernandez (Wikimedia)

Mapovanie oceánskeho dna

Mapovanie morského dna sa zvyčajne vykonáva meraním hĺbky vody v určitom bode, ktoré sa historicky uskutočňovalo pomocou „olovenej čiary“. Tento proces bol mimoriadne časovo náročný a nepresný. Pokročilé mapovanie morského dna bolo možné v 20. rokoch 20. storočia vďaka príchodu podvodných zvukových projektorov (nazývaných „sonar“) (NOAA). Táto technológia bola vyvinutá s cieľom umožniť spojeneckým lodiam bojovať proti nemeckým ponorkám, predchodcom moderných ponoriek, pomocou premietania zvuku cez oceán a merania množstva echolokácie (OIC). Toto by používateľom mohlo poskytnúť merania vzdialenosti a smeru podmorských objektov.

Po 1. svetovej vojne prieskum pobrežia a geodetiky (z ktorého sa neskôr stala NOAA) zmenil vojenskú technológiu do hĺbky, aby mohli začať mapovať západné pobrežie textu Atlantiku a vytvárať prvé podrobné mapy oceánskeho dna (NOAA). . Aj s pokrokom v tejto technológii bolo mapovanie morského dna stále náročnou úlohou, pretože rané sonarové systémy mohli vykonávať iba hĺbkové merania priamo pod plavidlom, čo mapovalo namáhavý proces pohybu tam a späť po povrchu a spájania jednotlivých dátových bodov dohromady .

Keď sa krajiny na celom svete ponorili do druhej svetovej vojny, došlo k významnému pokroku v technológii sonarov, ktorý umožnil presnejšie a vylepšené merania oceánskeho dna. Údaje získané z týchto systémov boli rozhodujúce pri konštrukcii máp, ktoré obsahovali kľúčové prvky, ako sú stredomorské hrebene a hlbokomorské priekopy (NOAA). V 70. rokoch boli metódy presnejšie a efektívnejšie, keď americké námorníctvo odtajnilo sonar „s viac lúčmi“, ktorý umožňoval výskumným plavidlám vytvárať presnejšie a väčšie snímky oceánskeho dna. To spolu so zvýšením výkonu počítačového spracovania umožnilo výskumníkom zhromaždiť veľké množstvo údajov a rýchlo ich zostaviť do podrobných a presných máp.

Multibeam echosounder (Wikimedia)

Autonómne podvodné vozidlá (AUV)

Prvé americké ponorné vozidlo sa volalo „Korytnačka“. V Saybrooku v štáte Connecticut v roku 1775 skonštruovali David Bushnell a jeho brat malú drevenú ponorku v tvare vajca, ktorá sa efektívne využívala pri námorných bojoch (prvá, ktorá sa tak stala) v prístave v New Yorku (1776). Cez storočie technologického pokroku, neskôr, v novembri 1879, reverend George W. Garrett navrhol „Resurgam“; prvá moderná ponorka bola poháňaná parným strojom Lamm a mohla cestovať takmer desať hodín pomocou energie uloženej v izolovanej nádrži.

Korytnačia ponorka (Wikimedia)

S ponorkovým vývojom prišiel vývoj AUV’s, ktorý sa začal v 60. rokoch. V 70. rokoch bolo vyvinutých veľa testovacích ložísk v nádeji, že budú experimentovať s technológiou, aby sa preskúmalo a definovalo potenciál AUV. Napríklad laboratórium Marine System Engineering University z New Hampshire spolupracovalo s úsilím v závode amerického námorníctva v San Diegu na vývoji AUV s otvoreným vesmírom, EAVE. Následne Ústav problémov morskej technológie Ruskej akadémie vied zahájil svoj program AUV s vývojom vozidiel SKAT a prvých hlboko potápajúcich sa AUV L1 a L2. Spravidla existujú dva typy systémov AUV, systémy s posádkou a bez posádky, ktoré sa primárne používajú na vojenské misie a na vyšetrovanie a hodnotenie pod vodou a na zhromažďovanie údajov. Ako softvérové ​​systémy a inžinierstvo pokročili, financovanie sa rozširovalo a technologovia sa zbližovali (ako na medzinárodnom sympóziu ponorky technológií z roku 1980), AUV nakoniec dokázali vyrásť do operačných systémov prvej generácie schopných dosiahnuť stanovené ciele. Nové systémy vrátane Autonomous Oceanographic Sampling System poskytovali zdroje nevyhnutné pre komercializáciu trhu AUV, ktorá prekvitala v rokoch 2000 - 2010. Pokiaľ ide o technológiu AUV, systémy sa neustále menili v súlade s riešením nových technologických problémov alebo zistení.

Za posledné tri desaťročia sa priemysel zameral hlavne na tieto technológie: autonómia, energetické systémy / správa energie, 3D zobrazovanie, navigácia, spracovanie, senzory a komunikácia. V oblasti oceánskej vedy vozidlá ako ABE, AUTOSUB a ďalšie úspešne zhromaždili vedecky významné údaje. Táto technológia sa neustále vyvíja, pretože pre budúce programy získavania údajov sa vyvíjajú nové snímače pre oceánografiu. Americké námorníctvo navyše podporuje koordinované úsilie zvané AOSN s cieľom vytvoriť sieť viacerých AUV na získanie oceánografických údajov a informácií v časovom a priestorovom rozlíšení.

Autonomous Benthic Explorer in operation (Wikimedia)

Hlbokomorský vrtný projekt

V roku 1966 sa začala spolupráca medzi National Science Foundation a The Regents a Kalifornskou univerzitou. Cieľom bolo zahájiť projekt oceánskeho vŕtania s cieľom študovať oceánske dno a nájsť akékoľvek dôkazy o tektonike dosiek. Výsledkom tejto spolupráce bolo: Golmar Challenger, ktorá opustila prístav Orange v Texase v roku 1967. Štyri stôp dlhá loď bola vybavená dostatkom laboratórií, obytných priestorov a jedální, aby sa do nich zmestili stovky členov posádky. Najpozoruhodnejšou časťou lode bol však jej vrták. Bol schopný dosiahnuť pod vodou hĺbky 20 000 stôp, čo vedcom dalo šancu získať vzorky, ktoré predtým nebolo možné zhromaždiť.

The Golmar Challenger. (Wikipedia)

Loď a jej posádka začali prvých tridsať mesiacov odoberať a vrtať vo všetkých hlavných oceánoch, ako aj v Červenom a Stredozemnom mori. Samotné vzorky jadra mali dĺžku 30 stôp a priemer 2,5 palca. Keďže v tom čase išlo o taký pokrokový prostriedok na odber vzoriek, posádka našla niektoré z najdôležitejších objavov v oceánografii. Ich úsilie umožnilo objavenie soľných dómov a následne ropy na dne oceánu. Keď posádka vŕtala na stredooceánskych chrbtoch, vedci na palube zistili, že časti oceánskeho dna boli staré iba 200 miliónov rokov. To znamenalo, že morské dno sa recyklovalo od vzniku oceánov Zeme, čo poskytlo dôkazy o jeho rozšírení a kontinentálnom unášaní. S viac ako 300 000 najazdených námorných míľ sa zhromaždilo 19 000 jadier a preskúmalo sa približne 600 miest Golmar Challenger odišiel do dôchodku v roku 1983. V roku 1985 však projekt pokračoval pod novými titulmi Ocean Drilling Program a International Ocean Drilling Program. Namiesto Golmar Challenger bol ROZHODUJE SA, ešte väčšia loď s pokročilejším vrtným zariadením. Programy dodnes ROZHODUJE SA pokračovať v prevádzke a odoberať vzorky z celých oceánov Zeme. Vzorky jadier z týchto lodí sú uložené vo výskumných centrách po celom svete a mnoho oceánografov ich považuje za neoceniteľné.

The ROZHODUJE SA, ktorý sa používa dodnes. (Wikipedia)

ROZHODUJE SA expedičná mapa rokov 2013 - 2020 (Wikipedia)

Zdroje

  1. NOAA, Národný úrad pre oceán a atmosféru, oceanexplorer.noaa.gov

  2. NOAA, mapovanie morského dna

  3. OIC, konzultanti pre oceánske zobrazovanie, oicinc.com/history_sonars.htm

  4. Projekt hlbinného vŕtania DSDP - http://www.deepseadrilling.org/about.htm

  5. DSDP Glomar Challenger - http://www.iodp.tamu.edu/publicinfo/...hallenger.html

  6. História vŕtania inštitúcií v Woods Hole - http://www.divediscover.whoi.edu/his.../drilling.html

  7. [Welsh] Welsh, R., et. al. Pokroky v efektívnych ponorných akustických mobilných sieťach “Medzinárodné sympózium UUV, Newport RI, 24. - 28. apríla 2000

  8. Blidberg, D. Richard. „Vývoj autonómnych podvodných vozidiel (AUV); Stručné zhrnutie. “ Inštitút autonómnych podmorských systémov, 2007.

  9. https://divediscover.whoi.edu/history-of-oceanography/ocean-drilling/

  10. http://www.iodp.tamu.edu/publicinfo/glomar_challenger.html

  11. http://www-odp.tamu.edu/glomar.html


Pozri si video: Can sea creatures adapt to climate change? The Economist