Arktis er et interessant område fordi klimatrendene ses veldig tydelig så langt nord. Derfor er det et viktig sted for å oppdage miljøtrender og se klimaendringer.
Observasjonspyramiden. Samme område overvåkes på flere nivåer på samme tid. Illustrasjon: Institutt for teknisk kybernetikk, NTNU
Som professor i marinbiologi Geir Johnsen sier om observering av planteplankton:
– Vokser de? Er de i god form? Er de døende? Eller har de masse energi? spør Johnsen.
Han kurset 20 masterstudenter i marin biologi og to doktorgradsstudenter i innsamling av prøver og analyse av funnene i Kongsfjorden. Doktorgradsstudentene forsker til daglig på småsatellitter.
Nå har NTNU AMOS, som er et senter for fremragende forskning på autonome marine operasjoner og systemer, vært del av et banebrytende forsøk.
Senteret testet ut hvordan en småsatellitt, en ubemannet drone, autonome båter- og undervannsroboter kan brukes samtidig med at biologene tar prøver for å kartlegge et område. Dette kaller de en observasjonspyramide.
Dette er observasjonspyramiden
- På samme tid og sted brukes ulike fartøy og verktøy med forskjellige typer sensorer til å danne en mer overordnet og kontinuerlig forståelse av livet i havet.
- NTNUs aller første forskningssatellitt HYPSO-1, som har et hyperspektralt kamera som kan fortelle om ulike typer algeoppblomstring – og gjennom analyse si hva slags typer det er.
- En luftdrone også utstyrt med hyperspektralt kamera, såkalte UAV (Unmanned Aerial Vehicles)
- Ubemannede båter med både hyperspektralt kamera, akustikk og flere andre typer sensorer, såkalte USV (Unmanned Surface Vehicle).
- Undervannsroboter som kan gå helt ned til havbunnen med sensorer som kan fortelle om både plante- og dyreliv, saltholdighet i vannet, temperatur og mye mer, såkalte AUV-er (Autonomous Underwater Vehicles).
- Biologer tar vannprøver for å gi artsdetaljer, fotosyntesemålinger, helsetilstand og optiske fingeravtrykk for å identifisere og verifisere det de ubemannede fartøyene registrerer av data stemmer med det de finner i fjorden. Dette var en del av UNIS kurset «Light and primary production in the Arctic».
Flere kartla samme område samtidig
Mens alle ventet på finvær, slik at småsatellitten kunne ta gode hyperspektrale bilder av fjorden, ble luftdronen med et hyperspektralt kamera, to autonome båter, den ene med hyperspektralt undervannskamera og den andre med akustikk, samt undervannsroboter med ulike typer sensorer, testet, programmert, kalibrert og forberedt til premieren: Å kartlegge samme område samtidig.
De skannet havet fra himmel til havbunn, hentet opp vannprøver og gjorde ulike tester i samme område på samme tid.
Da finværet kom, var alle i full vigør. De skannet havet fra himmel til havbunn, hentet opp vannprøver og gjorde ulike tester i samme område på samme tid.
Målet var å treffe vårblomstringen i Kongsfjorden, og alt tyder på at de klarte det.
Alle dataene som er samlet inn skal nå brukes til 20 mastergrader i biologi og ti doktorgrader i marin teknikk, teknisk kybernetikk og marinbiologi.
Miljøovervåkning og flere muligheter
De ulike nivåene av observasjoner kan blant annet brukes til å oppdage og følge med på både vanlige og skadelige algeoppblomstringer, hva global oppvarming gjør med livet i havet og generell miljøovervåkning på en mer kontinuerlig måte.
Asgeir J. Sørensen ledet forskningsinnsatsen i Ny-Ålesund. Han er professor i marin teknikk og leder for Senter for fremragende forskning NTNU AMOS. Foto: Eirik Sivertsen
– Konseptet kan videreutvikles og strømlinjeformes, særlig når det gjelder rask tolkning av data. Vi har jobbet sammen med biologer for å tilpasse den spesielt til hva de trenger. Men vi ser en rekke andre muligheter for bruk også, sier Asgeir J. Sørensen, professor og leder for NTNU AMOS.
En driver for utvikling er et mangeårig samarbeid med SINTEF og Equinor. De har utviklet metoder og teknologi for integrert miljøkartlegging og overvåking innen offshore olje og gass og fornybar energi til havs.
Sørensen nevner at oppdrettsnæringen kan ha stor nytte av mer effektive og automatiserte systemer. Disse kan overvåke og kartlegge forholdene som påvirker fiskehelsen og miljøet rundt merdene.
Teknologien og systemene kan også brukes til å styrke kunnskapen om ferskvannssystemene i Norge, slik som den nasjonale miljøovervåkningsinnsatsen i Mjøsa.
- Les også: Slangerobot blir filmhelt
Kystvakt under havoverflaten?
– Kan vi tenke oss en automatisert kystvakt under vann som både passer på havets helse og annen trafikk i havrommet?
Dennis D. Langer er doktorgradsstudent i marin kybernetikk. Han tok kurset i marinbiologi for å skjønne mer av hva sensorene han er med på å utvikle faktisk skal undersøke. Foto: Live Oftedahl
Når hyperspektrale skanninger fra satellitt og luftdroner kombineres med ubemannede fartøy over og under vann, og alt dette brukes samtidig, får man langt mer data på kortere tid.
– Det gir mer kunnskap og gjør at vi bedre kan forstå hva som faktisk skjer i havet, sier Sørensen.
Han trekker også fram verdien i det tette tverrfaglige samarbeidet og kunnskapsdelingen som skjer når en rekke masterstudenter, doktorgradskandidater og post-docs i ulike disipliner tromles sammen på denne måten.
Dette kan gi grunnlag for en helt ny industri, verdiskaping og arbeidsplasser i Norge i nær framtid.
– Dette kan gi grunnlag for en helt ny industri, verdiskaping og arbeidsplasser i Norge i nær framtid, avslutter Sørensen.
Testingen av observasjonspyramiden foregikk gjennom et tett samarbeid med Universitetet i Tromsø og UNIS – Universitetssenteret på Svalbard og flere institutter på NTNU. Denne forskningen er også en del av Arven etter Nansen-prosjektet. Forskere fra både USA og Australia var til stede for å se observasjonspyramiden i aksjon.
