Shkencëtarët përdorin kabllo me fibra optike për të studiuar ngricën e përhershme të detit në Arktik

Arktiku është i largët, me kushte shpesh të vështira dhe klima e tij po ndryshon me shpejtësi duke u ngrohur katër herë më shpejt se pjesa tjetër e Tokës. Kjo e bën studimin e klimës së Arktikut sfidues dhe jetik për të kuptuar ndryshimin global të klimës.

Shkencëtarët në Laboratorët Kombëtarë Sandia po përdorin një fibër ekzistuese kabllo optike jashtë pikës Oliktok në shpatin verior të Alaskës për të studiuar kushtet e Arktiku fundi i detit deri në 20 milje nga bregu. Christian Stanciu, drejtuesi i projektit, do të prezantojë gjetjet e tij më të fundit të premten, më 15 dhjetor në Takimin e vjeshtës të AGU në San Francisko.

Qëllimi i tyre është të përcaktojnë strukturën sizmike të miljeve të detit të Arktikut. Duke përdorur një teknikë në zhvillim, ata mund të dallojnë zonat e shtratit të detit ku zëri udhëton më shpejt se në pjesën tjetër të shtratit të detit, zakonisht për shkak të më shumë akullit. Ata kanë identifikuar disa zona me shumë akull, tha Stanciu, një gjeofizikan Sandia.

Shkencëtarët përdorën gjithashtu kabllon për të përcaktuar temperaturat në shtrirjen e shtratit të detit dhe monitoruan ndryshimet e temperaturës gjatë stinëve. Këto të dhëna, ndryshe nga të gjitha të mbledhura më parë, u futën në një model kompjuterik për të konkluduar shpërndarjen e permafrostit nëndetëse, tha Jennifer Frederick, një gjeoshkencëtare kompjuterike. a>

“Një nga risitë e këtij projekti është se ne tani mund të përdorim një fibër të vetme për të marrë të dhëna akustike dhe të temperaturës”,” ka thënë Stanciu. “Ne zhvilluam një sistem të ri për të mbledhur në distancë të dy llojet e të dhënave duke përdorur një fije fije. Ne’po marrim disa rezultate interesante.”

Ashtu si gjeli i pjekur i mbetur i ulur në pjesën e pasme të frigoriferit që nga Dita e Falënderimeve, ngrirja e përhershme e Arktikut është një banket që pret të shkrihet. Në mënyrë të veçantë, me shkrirjen e lëndës dikur të gjallë që ishte ngrirë gjatë epokës së fundit të akullit, mikrobet fillojnë ta tresin atë dhe të prodhojnë gazra të mbeturinave si metani dhe karboni dioksidi, tha Frederiku. Shkencëtarët po studiojnë se sa i madh është një banket mikrobial i ngrirë në Arktik dhe sa ndikim të madh mund të kenë këto gaze në klimën globale.

Për të studiuar ngricën e përhershme në shtratin e detit Arktik, studiuesit përdorën impulse të dritës lazer që rrëzuan një kabllo telekomunikacioni nëndetëse me fibër optike të varrosur në brigjet e Alaskës, që shkon në veri nga Oliktok Point. Defektet e vogla në kabllo bënë që drita të kthehej përsëri në një sistem sensor.

Duke kapur këtë dritë në dy gjatësi vale, ose ngjyra, dhe duke i krahasuar ato, studiuesit mund të përcaktojnë temperaturën e kabllit çdo oborr, tha Frederick. Kjo quhet sensori i temperaturës së shpërndarë.

Duke parë dritën e një gjatësi vale të ndryshme, studiuesit mund të zbulonin kur kablloja ishte tendosur nga një valë zanore që kalonte. Ky i ashtuquajtur ndijim akustik i shpërndarë dha informacion rreth strukturës së shtratit të detit në thellësi prej një deri në tre milje, tha Stanciu.

Duke përdorur këtë metodë, shkencëtarët besojnë se kanë identifikuar fundin e ngricës së përhershme të detit në rreth një çerek milje të thellë. Ata gjetën gjithashtu një zonë tjetër me sasi jashtëzakonisht të mëdha akulli, ndoshta në përputhje me një pingo ose “puçërr akulli,” një kodër me kube e formuar nga akulli që shtyhet lart, shtoi ai. Analiza e të dhënave për matjet është bërë kryesisht nga praktikanti i Sandia Brandon Herr.

“Fakti që ne mund të monitorojmë vazhdimisht temperaturën, tani mund të marrim ndryshime nga viti në vit dhe nga stina në stinë”,” tha Frederiku. “Po kërkojmë posaçërisht për pika të ngrohta të pashpjegueshme. Ne mendojmë se do të jemi në gjendje të shohim zona të depërtimit në fund të detit – disi si burime që dalin nga toka, përveç në fund të detit. Ne jemi të interesuar për to, sepse ata janë bartës të lëngjeve më të thella, të pasura me karbon dhe janë një tregues i ngrohjes dhe ndryshimit.”

Sandia ka mbledhë të dhëna klimatike nga Alaska veriore për më shumë se 25 vjet. Projekti aktual i kërkimit filloi rreth një vit më parë dhe ndërton punën e mëparshme në të njëjtin kabllo me fibër optike nga gjeofizianët e Sandia, Rob Abbott dhe Michael Baker.

Një risi e fundit nga ekipi i Stanciu është një sistem plotësisht funksional që lejon mbledhjen e të dhënave në distancë pothuajse në kohë reale. Kjo minimizon kohën dhe koston e udhëtimit në Oliktok dhe rrezikun e humbjes së të dhënave kur sistemi është i pambikëqyrur, tha Stanciu. Të dhënat akustike dhe të temperaturës nuk mund të mblidhen në të njëjtën kohë, por njëra ose tjetra tani mund të mblidhen vazhdimisht.

Një sfidë që ekipi zgjidhi gjatë vitit të parë të projektit ishte përcaktimi se si të kalibronte të dhënat e temperaturës nga kablloja me fibra optike, tha Frederick . Në mënyrë tipike, sistemet e shpërndara të sensorit të temperaturës ndërtohen me sisteme të vetëkontrollit si fibra që dyfishohen në vetvete për shkak të tepricës ose me termometra të integruar. Megjithatë, duke qenë se ekipi po përdor një fibër të errët të telekomunikacionit, ata kishin nevojë për modele llogaritëse për të vërtetuar ndryshimet e temperaturës sezonale që zbuluan. Analiza e të dhënave për këtë është bërë kryesisht nga praktikant Sandia, Ethan Conley.

Frederick përdor të dhënat nga sensori i temperaturës së shpërndarë dhe rezultatet nga modelimi i sensorit akustik të shpërndarë për të ofruar kufizime për një kod modelimi gjeofizik të zhvilluar nga Sandia. Kodi modelon lëngjet dhe gazrat që rrjedhin nëpër tokë nën tokë. Frederick përdor këtë kod për të modeluar 100,000 vjet histori gjeologjike për shtrirjen e studiuar të detit të Arktikut, duke përfshirë temperaturën mesatare të epokës më të fundit të akullit dhe sa është rritur niveli i detit. Rezultatet e modelit janë harta të shpërndarjes aktuale të permafrost nëndetëse.

Kufizimet e sistemit të hetuesve që përdor ekipi, duke përfshirë fuqinë e lazerit dhe ndjeshmërinë e sensorëve, i pengojnë shkencëtarët të mbledhin të dhëna më shumë se 18-25 milje në det të hapur, tha Frederick. Me përmirësime në sistem, ajo shpreson ta shtyjë distancën më larg.

“Ky projekt ka shumë pjesë të ndryshme,” tha Frederiku. “Unë’po shikoj temperaturën dhe Christian po shikon akustikën për të marrë një model nëntokësor. Me të vërtetë ju duhen të gjitha këto pjesë për të thënë diçka në lidhje me pamjen më të gjerë të shpërndarjes aktuale të permafrostit dhe nëse ne po shohim ndryshime si depërtimet dhe se si kjo luan në pamjen më të madhe të emetimeve të gazeve serrë. Të jesh në gjendje të përdorësh mjete të reja dhe t’i shtysh ato në ekstremin e tyre për të parë se çfarë mund të mësojmë është vërtet interesante.”