Jak flota napędzanych wiatrem dronów zmienia nasze rozumienie oceanu

Oceany są niezbadane - obecnie wiemy dużo więcej o innych planetach niż
o naszej własnej. Jak możemy lepiej zrozumieć ten ogromny, ważny ekosystem? Odkrywca Sebastian de Halleux opowiada, jak nowa flota napędzanych wiatrem i słońcem dronów zbiera niezwykle szczegółowe dane na morzu, ujawniając spostrzeżenia odnośnie globalnej pogody i kondycji zasobów rybnych. Dowiedz się więcej o tym, co takiego lepsze zrozumienie oceanu może oznaczać dla nas, mieszkańców lądu.

Wiemy więcej o innych
planetach niż o naszej własnej,

chcę wam dziś pokazać nowy typ robota,

stworzonego, aby pomógł nam
lepiej zrozumieć naszą planetę.

Należy do kategorii

znanej w społeczności oceanograficznej
jako bezzałogowy pojazd nawodny, USV.

Nie zużywa paliwa.

Napędzany jest siłą wiatru.

Mimo to może pływać
po całym świecie miesiącami.

Chcę podzielić się z wami
powodem jego budowy,

i co to dla was oznacza.

Kilka lat temu byłem na żaglówce
płynącej przez Pacyfik

z San Francisco na Hawaje.

Poprzednie 10 lat spędziłem
na ciągłej pracy,

rozwijając gry video
dla setek milionów użytkowników.

Chciałem spojrzeć na wszystko
z szerszej perspektywy,

zyskać trochę czasu na myślenie.

Byłem nawigatorem na pokładzie.

Pewnego wieczora, po długiej sesji
analizowania danych pogodowych

i wykreślaniu naszego kursu,

poszedłem na pokład i zobaczyłem
ten piękny zachód słońca.

Wówczas przyszła mi do głowy myśl:

Ile tak naprawdę wiemy o naszych ocenach?

Wokół mnie, jak okiem sięgnąć,
rozpościerał się Pacyfik,

fale silnie kołysały statkiem,

jakby nieustannie przypominały
o swojej niewyobrażalnej mocy.

Ile tak naprawdę
wiemy o naszych oceanach?

Postanowiłem się dowiedzieć.

Szybko odkryłem, że nie wiemy zbyt wiele.

Pierwszym powodem jest bezmiar oceanów,

pokrywają 70% planety.

Mimo to wiemy, że napędzają
złożone systemy planetarne,

jak pogoda w skali globalnej,

co ma wpływ na nas wszystkich na co dzień.

I czasami ten wpływ jest dramatyczny.

Mimo to, te działania
są w większości dla nas niewidzialne.

Ilość danych oceanicznych jest znikoma
według jakiegokolwiek standardów.

Na lądzie przyzwyczailiśmy się
do dostępu do mnóstwa czujników,

w zasadzie milionów.

Ale na morzu obserwacja in situ
jest rzadka i droga.

Dlaczego? Ponieważ zależy
od niewielkiej liczby statków i boi.

Jak małej? Było to właściwie
wielką niespodzianką.

Amerykańska Narodowa Służba
Oceaniczna i Meteorologiczna,

znana lepiej jako NOAA,

ma tylko 16 statków,

a globalnie na pełnym morzu
jest mniej niż 200 boi.

Łatwo jest zrozumieć, dlaczego:

oceany to bezlitosne miejsce

i aby zebrać dane bezpośrednio
potrzebny jest duży statek,

zdolny do transportu
ogromnej ilości paliwa

i licznej załogi,

każdy o wartości setek milionów dolarów

lub boi przymocowanych do dna oceanu
6,5 kilometrowym kablem

i obciążonych zestawem kół pociągowych,

co jest zarówno niebezpieczne w montażu,
jak i kosztowne w utrzymaniu.

Co z satelitami, zapytacie?

Satelity są fantastyczne,

nauczyły nas wiele
o całokształcie sytuacji

przez ostatnie kilka dziesięcioleci.

Jednak problem z satelitami

polega na tym, że widzą powierzchnię
oceanu tylko do głębokości 1 mikrona.

Mają stosunkowo słabą
przestrzenną i czasową rozdzielczość

i ich sygnał musi być korygowany,
z powodu pokrywy chmur i lądu

oraz inne czynniki.

Co więc dzieje się w oceanach?

Co próbujemy mierzyć?

Jak przydatny może być robot?

Powiększmy małą kostkę oceanu.

Jedną z rzeczy, którą chcemy
zrozumieć jest powierzchnia,

ponieważ jest ona

miejscem interakcji powietrze-morze.

To interfejs, przez który energia
i gazy muszą przeniknąć.

Słońce emituje energię,

która jest absorbowana
przez oceany jako ciepło,

a następnie częściowo
uwalniana do atmosfery.

Gazy zawarte w powietrzu, jak CO2,
rozpuszczają się w oceanach.

Około 30% ogólnej ilości
CO2 ulega absorpcji.

Plankton i mikroorganizmy
uwalniają tlen do atmosfery

w takich ilościach, że co drugi nasz
oddech pochodzi z oceanu.

Część ciepła powoduje parowanie,
w wyniku którego tworzą się chmury,

z których powstają opady.

Zmiany ciśnienia powodują
powierzchniowy wiatr,

który przenosi wilgoć poprzez atmosferę.

Część ciepła przechodzi w głąb oceanu

i jest magazynowana w różnych warstwach.

Ocean działa jako pewnego
rodzaju boiler o skali planetarnej,

magazynujący całą energię,

która później może być uwolniona w postaci
gwałtownych wydarzeń jak huragany

lub długoterminowych zjawisk jak El Niño.

Warstwy te mogą ulec wymieszaniu
wskutek pionowych prądów wstępujących

lub prądów poziomych,
które są kluczowe w transporcie ciepła

z tropików do biegunów.

I oczywiście jest tu życie morskie,

zajmujące największy objętościowo
ekosystem na planecie,

od mikroorganizmów, poprzez ryby,
do ssaków morskich,

jak foki, delfiny i wieloryby.

Ale to wszystko jest dla nas,
w większej części niewidoczne.

Trudność w badaniu
zmiennych oceanicznych w skali

stanowi energia

niezbędna do umieszczenia
czujników w głębi oceanu.

Próbowano już wielu rozwiązań:

od urządzeń uruchamianych falami

do dryfterów powierzchniowych,

do napędzanych słońcem
napędów elektrycznych:

każdy z nich z innymi wadami.

Przełom w zespole nadszedł
z mało prawdopodobnego źródła:

pościg za światowym rekordem szybkości
lądowych, napędzanych wiatrem jachtów.

10 lat naukowych badań
i doskonalenia zajęło wymyślenie nowej,

oryginalnej koncepcji skrzydła,

które zużywa tylko trzy waty
mocy do kontroli,

a może napędzać pojazd wokół globu

z pozornie nieograniczoną swobodą.

Dostosowując koncepcję skrzydła
do pojazdu morskiego,

zapoczątkowaliśmy oceanicznego drona.

Są większe niż wyglądają.

Wysokie na 4,5 metra, długie na 7 metrów,
i są zanurzone na 2 metry głębokości.

To jakby nawodne satelity.

Są wyposażone w pełen zestaw
naukowej klasy czujników,

mierzących wszystkie niezbędne zmienne,

zarówno oceanograficzne
jak i atmosferyczne,

a łącze satelitarne na żywo transmituje
te wysokiej rozdzielczości dane

z powrotem na brzeg w rzeczywistym czasie.

Nasz zespół ciężko pracował
przez ostatnie kilka lat,

prowadząc misje w kilku
najtrudniejszych warunkach oceanicznych

naszej planety,

od Arktyki do tropikalnego Pacyfiku.

Przepłynęliśmy długą drogę
do polarnego lodowca szelfowego.

Wpływaliśmy w atlantyckie huragany.

Opłynęliśmy przylądek Horn

i lawirowaliśmy między platformami
wiertniczymi Zatoki Meksykańskiej.

To naprawdę wytrzymały robot.

Pozwólcie, że podzielę się z wami
ostatnią naszą pracą,

wykonaną wokół Wysp Pribyłowa.

Jest to mała grupa wysepek
w środku zimnego Morza Beringa

pomiędzy Stanami a Rosją.

W morzu Beringa występuje mintaj,

który ma suche i białe mięso,
którego możecie nie znać,

ale być może próbowaliście go,
jeżeli lubicie paluszki rybne czy surimi.

Surimi wygląda jak mięso z kraba,
ale w rzeczywistości to mintaj.

Połów mintaja stanowi
największą część narodowych połowów,

zarówno pod względem
wartości, jak i ilości:

około 1,4 miliona ton
ryby odławia się każdego roku.

W ciągu paru ostatnich lat
flota dronów oceanicznych

ciężko pracowała na Morzu Beringa,

mając za cel pomóc ocenić
rozmiar zasobów mintaja.

To pomaga polepszyć system limitów
stosowany do zarządzania rybołówstwem,

pomaga zapobiec wyginięciu
zasobów rybnych

oraz chroni ten wrażliwy ekosystem.

Drony analizują łowiska
wykorzystując akustykę,

czyli sonar.

Sonar przesyła falę dźwiękową w dół,

a następnie odbicie, echo fali dźwiękowej

od dna morskiego lub ławicy ryb,

daje nam wyobrażenie o tym,
co się dzieje pod powierzchnią.

Drony oceaniczne w gruncie rzeczy są
całkiem niezłe w tym monotonnym zadaniu,

tak więc siatkują
Morze Beringa dzień po dniu.

Ponadto, Wyspy Pribyłowa są zamieszkałe
przez liczną kolonię kotików zwyczajnych.

W roku 1950 kolonia liczyła
około 2 milionów osobników.

Niestety, obecnie ich
populacja szybko się zmniejsza.

Aktualnie pozostała połowa tej liczby,

i ich populacja nadal szybko spada.

Aby zrozumieć dlaczego,

nasz partner naukowy w Narodowym
Laboratorium Ssaków Morskich

zainstalował czujnik GPS
na kilku samicach fok,

przyklejając je do ich futra.

Czujnik mierzy pozycję i głębokość

i ma naprawdę wspaniałą małą kamerę,

która jest uruchamiana
po wpływem nagłego przyśpieszenia.

Mamy tu film zrobiony
przez artystycznie uzdolnioną fokę,

dający nam niespotykany wgląd
w podwodne polowanie,

głęboko na Arktyce.

To ujęcie jej zdobyczy, mintaja,

na sekundy przed jego zjedzeniem.

Praca na Arktyce
jest bardzo ciężka, nawet dla robota.

Muszą przetrwać burzę śnieżną w sierpniu

i zakłócenia od gapiów...

Ta mała nakrapiana foka
cieszy się przejażdżką.

(Śmiech)

Czujniki fok zarejestrowały
ponad 200 000 nurkowań w sezonie,

a przyglądając się bliżej,

widzimy drogi pojedynczych osobników
i następujące po sobie nurkowania.

Jesteśmy na drodze do odczytania,
co tak naprawdę się dzieje

na tym terenie żerowania

i jest to niesamowicie piękne.

Po nałożeniu danych akustycznych,
zebranych przez drony,

ukazuje się obraz.

Kiedy foki opuszczają wyspy,
płynąc z lewa na prawo,

obserwuje się, że nurkują stosunkowo
płytko, na około 20 metrów,

gdzie dron identyfikuje
populację małych, młodych mintajów

o niskiej wartości kalorycznej.

Następnie foki płyną dużo większy dystans
i zaczynają nurkować głębiej,

do miejsca gdzie dron identyfikuje
większego, bardziej dojrzałego mintaja,

który jest bardziej pożywny jako ryba.

Niestety, kalorie zużyte przez samice fok

na przepłynięcie dodatkowego dystansu

zostawiają je z niewystarczającą ilością
energii do wykarmienia młodych na wyspie,

prowadząc do zmniejszania się
populacji fok na wyspie.

Drony potwierdziły też,
że temperatura wody wokół wyspy

znacznie się podwyższyła.

Może to być jedną z sił napędowych
kierujących mintaja na północ,

rozpraszając go w poszukiwaniu
chłodniejszych regionów.

Analiza danych trwa,

ale już można zobaczyć,
że niektóre części układanki

tajemnicy kotika zwyczajnego

zaczynają pasować do siebie.

Patrząc na to z szerszej perspektywy,

jesteśmy również ssakami.

Oceany dostarczają
do 20 kg ryb na osobę na rok.

Zubożając zasoby rybne,
czego my ludzie możemy się nauczyć

z historii kotika zwyczajnego?

Poza rybami, oceany mają
codzienny wpływ na ludzi.

Napędzają globalne systemy pogodowe,

które oddziałują
na globalną produkcję rolniczą.

Mogą prowadzić do doszczętnej
zagłady życia i mienia

w wyniku huraganów, upałów i powodzi.

Nasze oceany są prawie całkowicie
niezbadane i niezmierzone,

i dziś w dalszym ciągu wiemy więcej
o innych planetach niż o naszej.

Jeśli podzielimy ten ogromny ocean
na kwadraty o wymiarach 6x6 stopnia,

każdy o długości 645 km,

uzyskamy 1000 takich kwadratów.

Tak więc po trochu,
współpracując z partnerami,

rozmieszczamy po jednym dronie,
w każdej z tych kratek,

z nadzieją, że pokrycie całej planety

da nam lepszy wgląd w systemy planetarne,

które wpływają na ludzkość.

Wykorzystujemy roboty do badania odległych
światów Układu Słonecznego

już od jakiegoś czasu.

Nadszedł czas, aby zmierzyć naszą planetę,

ponieważ nie możemy naprawić tego,
czego nie możemy zmierzyć

i nie możemy przygotować się
na to, czego nie wiemy.

Dziękuję.

(Brawa)