Potężna
erupcja tongijskiego wulkanu Hunga Tonga-Hunga Ha'apai 15 stycznia 2022 roku
zaskoczyła wulkanologów, geofizyków, meteorologów oraz fizyków atmosfery. W jej
wyniku dotychczasowa wysepka wulkaniczna uległa nieomal całkowitemu
zniszczeniu. Erupcja wygenerowała fale tsunami docierające do różnych zakątków
ziemskiego globu oraz wyemitowała obłok erupcyjny, którego fragment sięgnął aż
mezosfery (wysokość 58 km).
Od
kilku tygodni w rejonie podmorskiej kaldery przebywa 12-metrowy bezzałogowy
statek USV "Maxlimer", który rejestruje fizyczne i chemiczne
parametry wody do głębokości 300 metrów oraz
przeprowadza pomiary batymetryczne. Co ciekawe, wśród międzynarodowej
ekipy badawczej znajdują się także polscy naukowcy z K2sea z siedzibą w Gdyni,
w tym doktor inżynier Karolina Zwolak, która kontroluje dane przesłane prosto z
pokładu USV "Maxlimer". Z racji tego, że jestem ogromnie ciekaw na
czym dokładnie polega jej praca naukowa nawiązałem z Karoliną kontakt.
Na
czym dokładnie polega Pani praca? W jaki sposób tworzona jest mapa podmorskiej
kaldery wulkanu w Tonga?
Opracowanie mapy Hunga Tonga-Hunga Ha'apai jest częścią projektu TESMaP - Tonga Eruption Seabed
Mapping Project. W ramach tego projektu dane w rejonie kaldery
wulkanu zbierane były przez 2 jednostki. W maju w rejonie kaldery pracowała
załoga nowozelandzkiego statku badawczego RV Tangaroa. W oparciu o zebrane
przez nich dane batymetryczne powstała mapa głębokowodnych obszarów wokół HTHH.
Sama kaldera uważana była za obszar wciąż niebezpieczny, długo pozostawała
strefą wyłączoną z nawigacji. Stąd pomysł wysłania tam jednostki bezzałogowej.
W lipcu, po przygotowaniu jednostki do pracy i serii prób na wodach Tonga, rozpoczęliśmy
zbieranie danych w najbardziej interesującej części akwenu.
USV
Maxlimer jest wyposażona w echosondę wielowiązkową. W maksymalnym uproszczeniu:
echosonda wysyła w kierunku dna morskiego sygnał hydroakustyczny i „nasłuchuje”
odbicia tego sygnału od dna morskiego. Głębokość określana jest na podstawie
pomiaru czasu od nadania do odebrania sygnału przy znanym rozkładzie prędkości
dźwięku w wodzie. Dzięki specjalnej geometrii przetworników nadawczego i
odbiorczego oraz zaawansowanym algorytmom przetwarzania odebranych sygnałów, z
jednego tzw. „pingu” echosondy otrzymujemy kilkaset punktów pomiarowych,
tworząc szczegółowa mapę ukształtowania dna pod jednostką.
Cały
ten proces nie jest automatyczny. Wymaga przede wszystkim dokładnego
zaplanowania trasy jednostki z uwzględnieniem parametrów pracy echosondy oraz
stałej kontroli jakości zbieranych danych i bieżącego modyfikowania ustawień. I
tu pojawia się moja rola. Opracowuję plany poszczególnych misji USV Maxlimer w
taki sposób aby efektywność jej pracy była jak największa, a jednocześnie misja
była dla niej bezpieczna z punku widzenia nawigacji – to ostatnie jest
szczególnym wyzwaniem w rejonie HTHH, ponieważ pracujemy na całkowicie
nieznanych wodach. Od czasu erupcji w tamtym rejonie nie było pomiarów pozwalających
na aktualizację map nawigacyjnych.
W
czasie gdy jednostka jest w morzu, koordynuję prace wachtowych hydrografów i
dbam o to, czy dane, które zbieramy są satysfakcjonującej nas jakości, czy
spełniamy swoje założenia badawcze. Ostatnim etapem, który jest wciąż przed
nami będzie analiza i tzw. „post-processing” zebranych danych oraz
wygenerowanie końcowych produktów: map i modeli, zgodnie z wymaganiami
kierujących całością projektu naukowców.
Jak
duży jest zespół? Jednostka jest bezzałogowa, czy to znaczy, ze w taki projekt
zaangażowanych jest mniej ludzi?
Całość
projektu zarządzana jest przez ekspertów z NIWA (New Zealand’s National Institute for
Water and Atmospheric Research). W Tonga przebywa
zespół techniczny w minimalnym składzie. Bezpośrednim sterowaniem bezzałogową
jednostką pływającą zajmuje się zespół operatorów pracujących w Zdalnym Centrum
Kontroli, zlokalizowanym w Wielkiej Brytanii. Za dane dotyczące chemicznych i
fizycznych parametrów wody odpowiada amerykańsko-nowozelandzki zespół badaczy.
Natomiast część batymetryczna to domena mojej grupy. Jesteśmy związani z
projektem Seabed 2030, jesteśmy absolwentami Uniwersytetu New Hampshire w
Stanach Zjednoczonych, wydziału specjalizującego się w badaniach oceanicznych.
Hydrografowie pracują zdalnie z Australii, Polski, Irlandii, Egiptu i
Mauritiusu. Łącznie cały zespół to około 16 osób. Nie jest więc prawdą, że
„bezzałogowy” to znaczy bez ludzi. Taki projekt wymaga zaangażowania całkiem
sporej grupy ludzi, z tą różnicą, że pracują oni ze swoich biur a nawet ze
swoich domów, nie na pokładzie statku. W przypadku akwenu tak ryzykownego, za
jaki była uważana kaldera Hunga Tonga-Hunga Ha'apai, fakt odsunięcia ludzi z
niebezpiecznego rejonu jest wręcz kluczowy.
W
jaki sposób odbywa się koordynacja współpracy pomiędzy ekipą badawczą?
Cały
zespół spotyka się codziennie w formie telekonferencji. Podsumowujemy poprzedni
dzień, ustalamy, czy wszyscy są na bieżąco w tym, co będzie się działo przez
kolejne 24 godziny. Czy do wszystkich zadań jesteśmy przygotowani. Operatorzy
jednostki pływającej i hydrografowie pracują zmianowo, zapewniając obsługę
urządzeń w sposób zdalny przez 24 godziny na dobę. Komunikacja pomiędzy nimi
odbywa się w formie czatu, w kilku kanałach w zależności od tego czego dotyczy,
a jeśli jest taka konieczność – telefonicznie. Ponadto mamy oczywiście dostęp
do różnych form informacji w czasie rzeczywistym na temat aktualnego położenia
jednostki, parametrów jej ruchu czy chociażby aktualnych warunków
meteorologicznych.
Jakie
znaczenie mają dane batymetryczne. Dlaczego właśnie im poświęca się tak wiele
uwagi?
Dane
batymetryczne są podstawą map, w tym morskich map nawigacyjnych. Stanowią
wartość poznawczą same w sobie, informując o ukształtowaniu dna i stanowiąc
punkt wyjścia do modelowania procesów geofizycznych, jakie zaszły w danym
rejonie. Ponadto dane batymetryczne umiejscawiają innego rodzaju informacje,
takie jak zmienność parametrów fizycznych i chemicznych, w kontekście
geograficznym i geofizycznym, umożliwiając ich właściwa interpretację i analizę
ich związków z procesami wpływającymi na kształt dna morskiego.
Czy
projekt TESMaP to tylko badanie kaldery Hunga Tonga-Hunga Ha'apai, czy dane
zbierane są również w innych obszarach?
Po
zakończeniu prac w rejonie HTHH przenosimy się na Fonuafo‘ou –
odległy o 15 mil morskich na północ od HTHH kolejny podwodny wulkan, który
swoją aktywność po raz ostatni okazał w 1993 roku. Do roku 1949 wulkan ten był
wyspą, jego obecny kształt nie jest znany, informacje o zakresie głębokości,
jakich możemy się tam spodziewać pochodzą z jednego przejścia nad nim jednostki
wyposażonej w echosonde jednowiązkową, tzn generującą tylko jeden punkt
pomiarowy w każdego wygenerowanego sygnału akustycznego. Dane te sugerują, że
może być tam bardzo płytko, mapy nawigacyjne na bazie wspomnianego przejścia
ostrzegają wręcz przed niebezpieczeństwami nawigacyjnymi. Będzie ciekawie!
Dane
batymetryczne odsłaniają kształt kaldery Hunga Tonga-Hunga Ha'apai po
erupcji z 15 stycznia 2022 r.
Dane: NIWA/Seabed 2030/TESMaP Team, opublikowano
na:
https://www.teledynecaris.com/en/news/newsroom/teledyne-geospatial-partners-with-seabed-2030-to-study-submarine-impacts-of-volcanic-eruption-in-tonga/
Przynajmniej od 1 października trwają emisje popiołu z wulkanu Nishinoshima (Japonia). Czekam na pierwsze zdjęcia z pokładu samolotu czy statku. Podobnie jak na pierwsze fotki nowej wyspy wulkanicznej Home Reef (Tonga).