211service.com
Wat ligt eronder?
De aardkorstplaten die onder kilometers oceaan liggen, zijn constant in beweging en verschuiven elke seconde onmerkbaar. Maar de seismologen die ze volgen, moesten vertrouwen op een onderzoeksschema dat werd gedicteerd door de kalender, in plaats van de klok.
Hun routine is al tientallen jaren niet veranderd: ze klimmen regelmatig aan boord van onderzoeksschepen die naar offshore-locaties varen als het weer het toelaat, laten een reeks sensoren vallen en keren weken of maanden later terug om de geregistreerde gegevens op te halen.
Het fundamentele probleem met dergelijke verzamelmethoden is echter dat het elke realtime-analyse verhindert en mariene seismologen vaak in het ongewisse laat als de huidige gebeurtenissen zich ontvouwen. Die dagen kunnen echter veranderen. De samenvloeiing van vooruitgang in sensortechnologie, glasvezelcommunicatie en software die de delicate balans van onderwaterinstrumentatie beheert, heeft permanente oceaanobservatoria tot een realiteit gemaakt.
Prototypes zijn nu in gebruik voor de kusten van de VS en Japan.
Met nieuwe aandacht voor hun inspanningen als gevolg van de verwoesting veroorzaakt door de tsunami in Zuid-Azië, waarschuwen oceanografen en seismologen dat het vermogen om aardbevingen en tsunami's te voorspellen een verre doelstelling blijft. Maar de verwerving van realtime gegevens van de grotendeels onbestudeerde delen van de aardkorst onder de oceanen van de wereld zal een uitgebreid beeld geven van seismische activiteit onder water die nog nooit is gezien.
De verschuiving in de oceaanwetenschap die het gevolg zal zijn van die nieuwe kennis, zeggen onderzoekers, zal niets minder dan tektonisch zijn.
De nieuwe informatie zal net zo fundamenteel zijn voor het bestuderen van de oceaan als satellieten voor het bestuderen van de aarde, zegt Frank Rack, directeur van oceaanboorprogramma's voor de Joint Oceanographic Institutions (JOI), een onderzoeksconsortium gevestigd in Washington, D.C.
JOI, opgericht in 1976, is een non-profitorganisatie van 20 academische instellingen die samenwerken aan onderzoek op het gebied van mariene geologie, geofysica en oceanografie.
Tot voor kort moesten mariene seismologen afzien van de onderzoeksvoordelen die worden geboden door de permanente observatoria die hun tegenhangers op het land genieten. Op schepen gebaseerde monitoring is inherent tijdelijk. Het bestuderen van de fysieke, chemische en biologische veranderingen op lange termijn die plaatsvinden in de oceaan vereist een gevestigde basis op en onder de zeebodem.
Het programma voor oceaanboringen van de JOI heeft geholpen om de leemte op te vullen en heeft volgens Rack 20 seismische en hydrologische observatoria op de oceaan gecreëerd. Door duizenden meters onder de onderzeese bodem te tunnelen en de 10 tot 30 inch brede boorgaten te vullen met meetapparatuur die beweging, druk en temperatuur detecteert, konden onderzoekers de kwaliteit van het opgenomen signaal verbeteren.
Het is een stillere omgeving voor seismometers, weg van de interferentie veroorzaakt door wind en waterstromen en in staat om subtielere gebeurtenissen te detecteren, zegt Rack.
Maar de observatoria zijn nog steeds afhankelijk van batterijvoeding en hebben op afstand bediende voertuigen nodig om de gegevens op te halen. Dat laat wetenschappers en onderzoekers nog steeds met een verontrustende kloof tussen het optreden van gebeurtenissen en hun detectie.
Een beter antwoord kan liggen in pogingen om de studie van mariene seismologie en andere aardwetenschappen te koppelen aan draadloze en optische netwerken, die zijn goedgekeurd door de National Science Foundation (NSF). Het bureau heeft de komende vijf jaar 250 miljoen dollar uitgetrokken voor een ambitieuze inspanning om een netwerk van observatoria op de zeebodem te ontwikkelen, genaamd de Ocean Research Interactive Observatory Networks (ORION).
Een van de meest uitdagende aspecten van het ORION-programma is het beheren van de stromen van realtime gegevens die het zal genereren uit duizenden instrumenten, zegt John Orcutt, adjunct-directeur van Scripps Institution of Oceanography en een vooraanstaand onderzoeker van de middleware die de ORION zal beheren. systeem.
Normaal gesproken stel je in de geofysica instrumenten in om een meting te doen en de resultaten vast te leggen, of je belt in op een telefoonlijn en downloadt de gegevens van tijd tot tijd, zegt Orcutt. Maar nu kunnen we een datagrid maken van sensoren die allemaal hun data doorsturen naar het systeem.
Het lastige is om intelligent te interageren met de sensoren. Dat is iets dat niet veel is gedaan. We gebruiken het voor seismologie, maar het is ook van toepassing op meteorologie, oceanografie - allerlei gebieden waarin je instrumenten op afstand gebruikt.
Hoewel de NSF-subsidie basisonderzoek dekt, wees Orcutt erop dat de potentiële commerciële toepassingen verkeersregeling kunnen zijn, met sensoren die onder wegen zijn begraven en die intelligente aanwijzingen aan bestuurders kunnen geven.
Zelfs NASA, die veel instrumenten op afstand moet beheren, heeft niet te maken gehad met iets van deze omvang, zegt Alan Chave, senior wetenschapper bij de Woods Hole Oceanographic Institution.
Chave zegt dat er een paradigmaverschuiving voor de studie van oceanen en mariene seismologie in het verschiet ligt, hoewel het niet in zijn generatie zal zijn, of misschien zelfs de volgende.
Succes vertegenwoordigt veel meer dan alleen een stapsgewijze verandering, beaamt Orcutt over de vooruitgang die ORION zou kunnen brengen. Het vertegenwoordigt een verandering in de oceanografie.