Wissenschaftler absolvieren 1700 km autonome akustische Mission

Cefas 'Wave Glider Lyra segelte zu Beginn der 41-tägigen Mission los, nachdem er von RV Cefas Endeavour eingesetzt wurde. (Foto: Cefas)

Echogramm bei 200 kHz, das drei Tage lang akustische Daten von der Meeresoberfläche (oben) zum Meeresboden (wellenförmige rote Linie unten) zeigt, die von Lyra aufgenommen wurden. Beachten Sie den klaren Tag-Nacht-Zyklus des vertikal wandernden Zooplanktons. (Bild: Cefas)

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Ein hochmodernes Verfahren zum Kartieren und Zählen von Fischschwärmen wurde auf einer autonomen Meeresplattform in der Nordsee getestet und bietet eine neue Methode zur Erfassung von Fischbeständen.

Das britische Zentrum für Umwelt, Fischerei und Aquakultur (Cefas) und die US-amerikanische Firma Liquid Bootics, Liquid Robotics, haben einen ferngesteuerten Wave-Glider eingesetzt, getestet und geborgen, der Wissenschaftlern ermöglicht, qualitativ hochwertige Breitband-Fischakustik-Daten zu sammeln.

Im Rahmen einer Multi-Vehicle-Mission im Rahmen des UK NERC / Defra-geförderten AlterEco-Projekts wurde der Wave-Gleiter Lyra in der zentralen Nordsee etwa 270 km nordöstlich von Newcastle-upon-Tyne, UK von RV Cefas Endeavour eingesetzt. Sie verbrachte 41 Tage auf See und legte dabei wiederholt einen 64 km langen Transekt zurück, auf dem wertvolle Daten unter verschiedenen Bedingungen gesammelt wurden, bevor sie schließlich von RV Cefas Endeavour, 20 km von Lowestoft entfernt, geborgen wurden. Während des Einsatzes wurde der Wave Glider rund um die Uhr vom Operationsteam von Liquid Robotics von seinem kalifornischen Hauptquartier im Silicon Valley aus fast 9.000 km entfernt pilotiert und über 1.700 km auf See zurückgelegt.

Für diese Mission wurde die Lyra von Cefas mit dem neuen Breitband-Echolot Simrad EK80 mit zwei Wandlern (200 kHz und 70 kHz) ausgestattet, wobei eine Version der Elektronik verwendet wurde, die speziell für autonome Oberflächenfahrzeuge, den WBT Mini, entwickelt wurde. Das System war eigenständig mit einer eigenen dedizierten Batterie und wurde im Standalone-Modus verwendet. Lyra sammelte 23 Tage lang kontinuierlich akustische Daten über die Organismen in der Wassersäule mit sehr hoher Auflösung, mit denen die Wissenschaftler nun mehr über Zooplankton und Fischpopulationen in Großbritannien erfahren

Herkömmlicherweise erforderten solche Techniken die Verwendung von Vermessungsschiffen, aber Cefas-Technologen haben Ausrüstung in den Wave-Gleiter integriert, um die Möglichkeit zu erkunden, neue Plattformen zu verwenden, um das schiffsbasierte Monitoring zu ergänzen. Auf lange Sicht könnte dies ein Preis-Leistungs-Verhältnis und umfassendere Messungen bieten, um die Meeresumwelt zu verstehen.

Wie bei früheren Missionen wurde Lyra auch mit einem Cefas ESM2-Datenlogger ausgestattet, der Informationen über die physikalischen Eigenschaften der Meeresoberfläche sammelte, einschließlich Salinitäts-, Temperatur-, Sauerstoff-, Fluoreszenz-, Trübungs- und Sonneneinstrahlungsdaten in Abständen von fünf Minuten. Diese Daten werden verwendet, um die ozeanographischen Merkmale dieses dynamischen Gebiets zu untersuchen. Lyra wurde außerdem mit einem meteorologischen Sensor ausgestattet, der die Windgeschwindigkeit und -richtung, die Lufttemperatur und den Luftdruck aufzeichnet, um den Meereszustand und damit die Leistung des akustischen Systems bei verschiedenen Wetterbedingungen zu bestimmen.

Vorläufige Ergebnisse deuten darauf hin, dass Beweise für tagaktive (Tag-Nacht) vertikale Wanderungen von Zooplankton und anderen Organismen in der Wassersäule sowie von Fischschwärmen gewonnen wurden. Zu Beginn des Einsatzes wurden an Bord der RV Cefas Endeavour Proben von Zooplankton gesammelt, die zur Identifizierung der akustisch nachgewiesenen Organismen verwendet werden.

Eine zweite AlterEco-Mission ist für Mitte August geplant. Hierfür prüfen die Cefas-Ingenieure die Durchführbarkeit der Integration des Echolots in Lyras Computersystem, damit sie zusammenfassende Daten über die Satellitenkommunikationsverbindung übertragen kann und die Möglichkeit bietet, geplante Missionseinstellungen zu ändern, wenn dies von Cefas-Wissenschaftlern verlangt wird.

Dr. David Pearce, Cefas Head of Profession, Marine Observations Systems und verantwortlich für diese Mission, sagte: "Als Cefas Lyra kaufte, war die Anwendung der Fischakustik die technisch sehr herausfordernde, aber mit der Möglichkeit, wichtige Daten zu sammeln ein kostengünstiger Weg. "

"Dieses sehr erfolgreiche Missionsergebnis war aufgrund der Entwicklungsarbeit möglich, die von einem multidisziplinären Expertenteam bei Cefas durchgeführt wurde, einschließlich Wissenschaftlern, Mechanik- und Elektronikingenieuren, Softwareentwicklern und Technikern."

"Diese autonomen Fahrzeuge könnten schließlich Elemente der schiffsbasierten Überwachung der Fisch- und Zooplanktongemeinschaft übernehmen, indem sie diese Bestandteile der Nahrungskette allein anhand der akustischen Daten identifizieren und so durch die Verkürzung der Dauer von schiffsintensiven Untersuchungen Geld sparen können. "

Dr. Jeroen van der Kooij, Fischereiwissenschaftler von Cefas Pelagic, fügte hinzu: "Nachdem ich die vorläufigen Daten gesehen habe, bin ich sehr erfreut über die Zukunft autonomer Fahrzeuge, wie dem Wave Glider, um wertvolle Zooplankton- und Fischereidaten zu liefern unsere zukünftigen wissenschaftlichen und Überwachungsanforderungen. "

"In den vergangenen sechs Jahren hatten wir das Privileg, mit CEFAS zusammenzuarbeiten, um das Meeresmonitoring mit unseren unbemannten Ozeangleitern" Wave Gliders "voranzutreiben", sagte Daniel J. Middleton, Executive Vice President für Global Sales und Business Development, Liquid Robotics. "Wir freuen uns, Teil ihres erfolgreichen AlterEco-Programms zu sein, um Wave-Glider in der turbulenten Nordsee einzusetzen. Die Mission lieferte qualitativ hochwertige Daten, die für das Verständnis der sich verändernden Meeresumwelt und ihrer Auswirkungen auf die Populationen von Fischen und Zooplankton entscheidend sind.

"Wir freuen uns zu sehen, wie die Adaption neuer Plattformen die Meereswissenschaften verbessert", sagt Tonny Algroy, Vertriebsleiter Underwater Science bei Kongsberg Maritime. "Unser Ziel ist es, das wissenschaftliche Echolot-System EK80 für jede Plattform zu optimieren, wobei die Messungen von Forschungsschiffen und neuen Plattformen konsistent sind."

Cefas-Wissenschaftler werden die Erfahrung aus dieser und einer zweiten bevorstehenden AlterEco-Mission nutzen, um das System der Fischereiakustik während der jährlichen pelagischen Untersuchung im Südwesten Großbritanniens (Peltic-Studie) auf RV Cefas Endeavour im Oktober zu erproben. Dies hilft bei der weiteren Auswertung von Anwendungen, auch in abgelegenen Gebieten. Lyra erweitert die Forschungs- und Überwachungskapazitäten von Cefas in Bereichen wie der Überwachung der Wasserqualität, der Bewertung von Fischereien, der Aquakultur und der Messung des Umgebungslärms.