Wellenbojen im arktischen Meereis

Programm für die Randeiszone (MIZ)

In den letzten Jahrzehnten hat sich die Arktis stärker erwärmt als jede andere Region, was zu einem erheblichen Rückgang der Meereismenge geführt hat. Die Kombination aus einer größeren eisfreien Fläche und einer mobileren Eisdecke hat zur Entstehung einer saisonalen Randeiszone (MIZ) in der Beaufortsee geführt.

Die MIZ-Initiative des Office of Naval Research umfasst ein integriertes Programm von Beobachtungen und Simulationen zur Untersuchung der Eis-Ozean-Atmosphäre-Dynamik mit mehreren autonomen Systemen einschließlich Wellenbojen.

IG-500A zur Untersuchung der Eigenschaften von Meereswellen

Das Programm umfasste 25 Wellenbojen zur Quantifizierung der Welleneigenschaften und -entwicklung auf hoher See und im Eis. Zwanzig Bojen wurden im Sommer eingesetzt, 5 im Winter. "Wir brauchten eine sehr schnelle und kosteneffiziente Lösung für die Messung gerichteter Wellenspektren im Ozean.

Die Zeit bis zum Einsatz war knapp, daher war eine integrierte Lösung, die uns sofort gute heben Zahlen liefert, unerlässlich. Die Lieferzeit der Geräte war ebenfalls entscheidend", erklärt Dr. Martin Doble, Ozeanograph an der französischen UPMC-Schule und Mitglied des Ozeanforschungsprogramms.

Die Sommerbojen, die zunächst in das Eis gebohrt wurden, wurden mit Solarzellen betrieben und mit IG-500A Trägheitssensoren ausgestattet, um sowohl entfernte als auch nahe Welleneffekte auf der lokalen Eisscholle zu erfassen. Nach dem Abschmelzen des Eises setzten die Sommerbojen die Messung der Eigenschaften des offenen Ozeans fort.

Die 5 Winterbojen wurden auf dem Eis installiert. Diese Bojen waren aus Aluminium gefertigt, um eine bessere Widerstandsfähigkeit zu gewährleisten, und enthielten genügend Batterien, um sie während der dunklen Wintermonate mit Strom zu versorgen. Jede Boje enthielt außerdem Verarbeitungs- und Steuerelektronik, eine SD-Karte, ein GPS sowie ein Iridium-Satellitenmodem und Antennen, um die aufgezeichneten Daten bei Bedarf an die Basisstation in Cambridge zu übertragen.

Die Daten von Sommerbojen (Wellen im offenen Ozean) und Winterbojen (Wellen im Eis) wurden ebenfalls zur Quantifizierung der Wellendämpfungsrate herangezogen.

Wann eine Temperaturkalibrierung sinnvoll ist

Die IG-500A Trägheitssensoren wurden hier für Wellenhöhe und -richtung verwendet. IG-500A misst in Echtzeit rollen, nicken, richtung mit einer Genauigkeit von 0,35° und heben mit einer Genauigkeit von 10 cm.

Jeder Sensor wird auf Vorspannung, Linearität, Verstärkung, Fehlausrichtung, Achsenkreuz und gyroskop-g von -40° bis +85°C kalibriert. Dadurch können sie auch in rauen Umgebungen zuverlässige Daten liefern, und was kann rauer sein als das arktische Eis? "Die Geräte waren zuverlässig und fielen unter den rauen arktischen Bedingungen nicht aus.

Die IG-500A laufen seit über einem Jahr ununterbrochen, ohne dass man den Strom wechseln muss, und die Zahlen sehen gut aus und liefern klare Ergebnisse", so Dr. Doble.