Systemy czujników nowej generacji z komunikacją sieciową do monitorowania zmian w oceanach in-situ
Procesy obserwowane w środowisku morskim mają charakter biologiczny, geologiczny lub chemiczny; mogą zajść w zaledwie kilka sekund lub trwać kilkaset lat, obejmując obszar od kilku mikronów do wielu kilometrów. Dlatego też skuteczne pobieranie próbek z oceanów, które zajmują ponad 70% powierzchni naszej planety, jest trudnym i czasochłonnym zadaniem pochłaniającym dużą ilość zasobów. Większość metod pobierania próbek opiera się na drogich analizach laboratoryjnych i badaniach terenowych, w trakcie których dane pobierane są na ograniczonym obszarze przez określony czas, co skutkuje niską rozdzielczością próbkowania. Zespół finansowanego z funduszy unijnych projektu NeXOS zaproponował rozwiązanie tego problemu, opracowując niedrogie, kompaktowe i wielofunkcyjne systemy czujników z możliwością wdrożenia na wielu platformach, w tym w pływakach, podwodnych szybowcach, zakotwiczonych systemach obserwacyjnych i statkach, takich jak promy. Czujniki działają w oparciu o technologie optyczne lub akustyczne i dokonują pomiaru parametrów wskazanych w wytycznych dotyczących dobrego stanu środowiska (Good Environmental Status, GES) zawartych w unijnej dyrektywie ramowej w sprawie strategii morskiej. Jak twierdzi koordynator projektu, dr Eric Delory: „Umożliwią one naukowcom pomiar większej liczby zmiennych istotnych w kontekście zmian klimatu – w szczególności parametrów związanych z zakwaszeniem oceanów i obiegiem węgla – oraz wesprą badania nad ekosystemami i bioróżnorodnością, od fitoplanktonu po wieloryby”. Dwa z nowych czujników wniosły istotny wkład we wspólną politykę rybołówstwa, dostarczając zmiennych ważnych z perspektywy stosowania w zarządzaniu rybołówstwem podejścia opartego na ekosystemie. Zwiększona niezawodność i identyfikowalność danych Zespół przygotował usługi pochodne dla Globalnego Systemu Obserwacji Oceanów i europejskiej wspólnej polityki rybołówstwa. Nowe możliwości integracji pakietu czujników NeXOS pozwolą gromadzić dane w wybranej lokalizacji w czasie rzeczywistym bez konieczności delegowania specjalisty w celu montażu urządzeń czy dokonania pomiarów. „Standardowy opis w postaci metadanych pozwala śledzić i łatwo dostarczać wszystkie dane zbierane przez pakiet czujników NeXOS do globalnych brokerów danych” – wyjaśnia dr Delory. Partnerzy projektu opracowali również inteligentny, energooszczędny system przeciwporostowy wykorzystujący proces elektrochlorowania, który podnosi jakość danych i zwiększa niezawodność czujników, umożliwiając ich długoterminową eksploatację. System obniżył koszty utrzymania urządzeń i podwyższył jakość gromadzonych danych, ograniczając zakłócenia związane z porastaniem konstrukcji przez organizmy poroślowe. Co ważne, udało się to osiągnąć bez wprowadzania do środowiska morskiego potencjalnie szkodliwych chemikaliów wchodzących w skład środków przeciwporostowych. Bardziej precyzyjne prognozy dotyczące zdrowia oceanów Wskutek coraz większej aktywności człowieka hałas przedostający się do środowiska morskiego staje się rosnącym problemem. Akustyka pasywna może pomóc nam lepiej poznać jego wpływ na środowisko, a w dalszym rozrachunku – ograniczyć go. „W ramach inicjatywy NeXOS stworzyliśmy nowe czujniki akustyki pasywnej w postaci inteligentnych hydrofonów, które umożliwiają pomiar hałasu generowanego przez źródła biologiczne i działalność człowieka, a także wskazują ogólny poziom hałasu pod wodą. Przetestowaliśmy je w podwodnych szybowcach, pływakach Argo i na zakotwiczonych platformach obserwacyjnych” – dodaje dr Delory. Metody wykorzystujące naturalne zjawiska optyczne, takie jak fluorescencja i absorpcja, mogą posłużyć nam do monitorowania długoterminowego, ponieważ pozostają niezależne od warunków świetlnych otoczenia. Dostarczą nam informacji o wielu elementach środowiska morskiego, włączając w to zarówno zanieczyszczenia, jak i rozpuszczoną lub cząsteczkową materię uczestniczącą w obiegu węgla w przyrodzie. „Zespół inicjatywy NeXOS wsparł rozwój innowacji poprzez opracowanie nowych, kompaktowych, energooszczędnych, wielofunkcyjnych czujników optycznych wykorzystujących fluorescencję, absorpcję i techniki spektrofotometryczne, a następnie zademonstrował je w podwodnych szybowcach” – komentuje dr Delory. „Rozmieszczanie czujników NeXOS z pokładów promów na sieciach rybackich i niedrogich, niezależnych platformach zwiększy nasze możliwości w zakresie pobierania próbek ze środowiska morskiego, a tym samym ograniczy niepewności podczas prognozowania parametrów lub wskaźników zdrowia oceanów” – podsumowuje.
Słowa kluczowe
NeXOS, ocean, czujnik, pobieranie próbek, unijna dyrektywa ramowa w sprawie strategii morskiej
