Första distributionen av en tidigare version av Ice-tethered acoustic Buoy (ITAB), Mars 2017. Kredit:U.S. Navy
Forskare från US Naval Research Laboratory utvecklade isbundna akustiska bojar för att övervaka den akustiska och oceanografiska miljön i det föränderliga Arktis. Bojarna tillhandahåller kritiska oceanografiska data för att förbättra förutsägelsemöjligheterna för havs- och klimatmodeller.
Dessa bojar validerade de arktiska forskarnas sunda förökningsteorier och kommer att fortsätta att vägleda och validera teoretiska studier i Beauforthavet från mars 2020 till mars 2021.
"Vårt jobb, i realtid, gör tomografin i havet med bojar, "sa Altan Turgut, forskningsfysiker med NRL. "Var fjärde timme assimilerar de data i havsmodellerna."
Havsakustisk tomografi är en teknik som använder ljudvågor till bildavsnitt av havstemperatur och ström.
Bojarna är ett praktiskt alternativ till mer traditionella akustiska och oceanografiska mättekniker, eftersom de tillhandahåller övervakning och driftskapacitet i realtid. Dessutom, de möjliggör akustisk kommunikation och navigering under is för mobilplattformar som segelflygplan och autonoma undervattensfordon.
Turgut och hans kollegor började undersöka effekterna av förändrade isegenskaper 2016 på mellanfrekventa ekolodsprestanda i det moderna Arktis. Medelfrekventa ekolod har ett frekvensintervall som liknar de vanligaste fågelsångerna.
US Naval Research Laboratory-byggda Billboard Array är ett akustikinstrument utrustat med 64 mottagarelement. Det differentierar och förstärker ljud från olika håll. Arrayen gav anmärkningsvärda akustiska data under både säsongsbetonade oceanografiska förhållanden och havsisförhållanden under det månginstitutionella kanadensiska bassängen Acoustic Prorogation Experiment (CANAPE) i Beaufort- och Chukchi-havet. Upphovsman:U.S. Navy
Forskarna deltog i flera multiinstitutionella arktiska expeditioner för att bedöma effekten av förändrad havsis på mellanfrekventa ekolodsprestanda.
Turgut och hans team använde flera NRL-byggda akustiska och miljömässiga förtöjningsinstrument under det månginstitutionella kanadensiska Basin Acoustic Prorogation Experiment (CANAPE) i Beaufort- och Chukchi-havet på nordöstra och nordvästra stranden av Alaska.
Två källplatser överförde mellanfrekvenssignaler var fjärde timme i 40 minuter och en Billboard Array spelade in akustiska data under det årslånga experimentet.
Billboard Array är ett akustikinstrument utrustat med 64 mottagarelement som ligger i ett 7 meter vid 4 meter vertikalt plan. Det differentierar och förstärker ljud från olika håll. Arrayen gav anmärkningsvärda akustiska data under både säsongsbetonade oceanografiska förhållanden och havsisförhållanden.
"Resultat från CANAPE visade att gynnsamma ljudöverföringar är möjliga inom ett kallt och fräschare vattenskikt på 100 till 200 meters djup, "Turgut sa." Ljuden avgränsades av varmt Stilla sommarvatten uppifrån och varmt atlantiskt vatten underifrån. "Forskarna utvecklade också den första matematiska modellen för att simulera och förutsäga ljudutbredning under isen som kallas Arctic Parabolic Equation.
Komponenter i ett amerikanskt marinforskningslaboratorium utvecklade ce-tethered acoustic Buoy (ITAB). Upphovsman:U.S. Naval Research Laboratory
"Denna modell simulerar exakt interaktionen mellan ljudvågor och havsisen som har varit ett utmanande numeriskt problem, "sa Michael Collins, NRL -matematiker som utvecklade den arktiska paraboliska ekvationen.
Vetenskapliga bevis tyder på att arktisk havsis fortsätter att förändras. Den nuvarande haviskompositionen är tunnare, yngre och minskade med en hastighet av 13 procent på sommaren och tre procent på vintern per decennium.
"Interaktionen mellan havet och atmosfären ökar och liknar dem på lägre breddgrader med mer öppet hav och sköra tunna isförhållanden, "Sa Turgut." Därför, akustiska mätningar av ny iskomposition och hydrografi nära ytan skulle vara avgörande för exakta förutsägelser av havs- och klimatmodeller i Arktis. "
