Undervattensfarkoster dyker efter kunskap under havsisen

Från skepp, till satelliter, och nu undervattensfarkoster. Havsforskare har fått ett nytt verktyg för att studera världen under ytan. Från Göteborg ska Sebastiaan Swart koordinera en flotta som samlar unika data åt oceanografer, ekologer och klimatforskare.

Sebastiaan Swart

Doktor i fysisk oceanografi

Wallenberg Academy Fellow 2015

Lärosäte:
Göteborgs universitet

Forskningsområde:
Studier av havets processer, främst fysikaliska, med hjälp av självgående undervattensfarkoster

Världshaven har en enorm betydelse för klimatet på jorden. Utan vattenmassor som jämnar ut temperaturskillnaderna hade polerna varit ännu kallare och ekvatorn ännu hetare. Tack vare växtplanktons fotosyntes, absorberar haven ungefär lika mycket koldioxid som alla världens skogar tillsammans. Det innebär att samspelet mellan hav och atmosfär är avgörande för klimatförändringarna, och för vår förståelse av dem. Ändå vet forskare fortfarande ganska lite om havets processer under ytan. Inte minst gäller det de istäckta havsområdena vid polerna.

– Omkring Antarktis finns ett isbälte på många miljoner kvadratkilometer som växer och krymper med årstiderna. Det är lika stort som hela kontinenten Antarktis. Fastän det här området är helt avgörande för jordens klimat och ekosystem, har vi i stort sett inte några data därifrån. Det har varit tekniskt omöjligt att ta reda på vad som händer under isen. Fram till nu, säger Sebastiaan Swart.

”Som Wallenberg Academy Fellow får jag möjlighet att göra nyfikenhetsdriven forskning som dessutom är väldigt riskabel – men som har en väldig potential. Oceanografi är ett så litet fält, det är toppen att Stiftelsen stöttar det. Dessutom kan det bidra till att öka Sveriges roll på området, som varit ganska liten innan.”

Farkoster anpassas för arbete under isen

Han är oceanograf, havsforskare, och Wallenberg Academy Fellow vid Göteborgs universitet. Tillsammans med kollegor världen runt – framför allt i Sydafrika där han levde och arbetade fram till nyligen – har Sebastiaan Swart börjat utforska världshaven på ett helt nytt sätt. Han använder så kallade AUV, autonomous underwater vehicles; farkoster som styrs via satelliter och samlar data antingen på eller under havsytan.

Nu anpassar Sebastiaan Swart farkosterna så att de kan samla data även under isen. Det kräver att de själva kan avgöra om det finns öppet vatten ovanför dem. Det normala är nämligen att farkosten dyker, samlar data, och går tillbaka till ytan för att via satellit sända information och ta emot nya instruktioner. Med hjälp av ett slags ekolod ska nu farkosterna kunna undersöka om det verkar vara fritt fram. Annars fortsätter de att dyka tills de finner öppet vatten. Så länge de är under ytan har forskarna ingen direkt kontroll över dem.

– Det är ett riskabelt försök, men vi måste tro att de förr eller senare finner öppet vatten. Vi kan programmera dem att inte dyka mer än exempelvis femtio gånger. Därefter får de styra norrut för att komma bort från isen. Risken är stor att vi förlorar farkoster. Men lyckas vi, får vi oerhört värdefulla data, säger Sebastiaan Swart.

 

Både mer och billigare data

En AUV är ungefär lika stor som en människa, och väger omkring 60 kilogram. Det finns modeller som drivs med vågenergi från plattformar på ytan, men de som ska gå under isen drivs av litiumbatterier som räcker i upp till tio månader. För att spara på elektricitet drivs farkosten och instrumenten av teknik som kräver ett minimum av energi. Den sjunker och stiger genom att pumpa olja fram och tillbaka mellan en tryckkammare inuti farkosten och ett slags gummiblåsa på utsidan, vilket ändrar flytförmågan. Med oljan inuti kammaren sjunker farkosten, när oljan istället fyller blåsan får denna lägre densitet än vattnet, och blir som en ballong som drar farkosten uppåt.

Fram till för tjugo år sedan fick oceanografer det mesta av sina data från skepp. Men till Södra ishavet går få skepp, och bara under södra halvklotets sommar. Det betydde få och sporadiska data. De senaste decennierna har det varit möjligt att samla data med hjälp av satelliter, men de kan bara avläsa vad som händer på ytan. Undervattensfarkosterna ger helt nya möjligheter, och är dessutom mycket billigare än båtar. Bara bränslet till en isbrytare kostar omkring 200 000 kronor per dygn.

– Insamlingen av data från istäckta områden i Södra ishavet är unik för det här projektet. Ingen har tidigare kunnat göra det på den detaljnivå vi kommer ha. Det här projektet kan bland annat bidra på ett ovärderligt sätt till att förbättra klimatmodellerna, säger Sebastiaan Swart.

 

Gripen av upplevelserna i Södra ishavet

På farkosterna monteras utrustning som mäter bland annat temperatur, salthalt, syrehalt, ljus, fluorescens och strömmar. Varje mätapparat som läggs till gör farkosten tyngre. Å andra sidan utvecklas hela tiden nya, lättare sensorer, och även teknik som ska göra farkosterna tåligare och minska påväxten av vattenlevande organismer.

– Jag trodde inte påväxt skulle bli ett problem. Farkosterna dyker till tusen meters djup, och vad skulle vilja växa på något som går mellan så olika tryckområden? Men vi höll på att förlora en farkost för att den blev så tung, säger Sebastiaan Swart och visar en bild på hur farkosten såg ut när de tog upp den, täckt av en tjock skorpa av skaldjur.

Sebastiaan Swart trodde aldrig att han skulle bli oceanograf. Han studerade miljövetenskap och arkeologi, men fick möjlighet att följa med på en forskningsresa i Södra ishavet och blev gripen.

– Att komma till Antarktis var som att besöka en annan planet. Det var så vackert. Nu tycker jag det är otroligt fascinerande att få utforska det på avstånd. Vi slänger i en robot stor som en människa och lämnar den under helt löjligt hårda förhållanden – tio meter höga vågor, temperaturer under fryspunkten… och så skickar den data till mig på mitt bekväma kontor. Jag vet aldrig vad den kommer att hitta. Det är väldigt spännande.

Text Lisa Kirsebom
Bild Emma Bone och Magnus Bergström