Schwierigkeiten und Lösungen verkabelter Meerestechnologie

Publications (Foto: J.-R. Lippels / Hereon)
Beitrag von Dr. Klas Ove Möller, Abteilung Marine Partikel und Plankton

Verkabelte Küstenobservatorien werden oft als zukunftsorientierte Meerestechnologie angesehen, die es der Wissenschaft ermöglicht, das ganze Jahr über Beobachtungs- und Versuchsstudien unter Wasser durchzuführen, unabhängig von der physischen Zugänglichkeit zum Zielgebiet. Darüber hinaus ermöglicht die Verfügbarkeit von Strom und einer Internetverbindung unter Wasser den Betrieb komplexer Versuchsanordnungen und Sensorsysteme über längere Zeiträume und schafft so eine Art Labor unter Wasser. Nach jahrzehntelangem erfolgreichen Einsatz im Bereich der terrestrischen und atmosphärischen Forschung ermöglicht die ferngesteuerte Observatorien-Technologie schließlich auch Meereswissenschaftlern, die sich schnell entwickelnde Kommunikationstechnologie zu nutzen.

Der kontinuierliche Betrieb von zwei verkabelten Observatorien in der südlichen Nordsee und vor der Küste Spitzbergens seit 2012 zeigt, dass auch hochkomplexe Sensorsysteme wie stereooptische Kameras, Video-Plankton-Rekorder oder Systeme zur Messung des marinen Carbonatsystems erfolgreich betrieben werden können – das ganze Jahr über ferngesteuert, um einen kontinuierlichen wissenschaftlichen Zugang zu schwer erreichbaren Gebieten wie der Polarmeer oder der Nordsee selbst unter harschen Wetterbedingungen zu ermöglichen.

Die Erfahrung zeigt jedoch auch, dass die Herausforderungen beim Betrieb eines verkabelten Küstenobservatoriums weit über die Bereitstellung von Strom und Netzanschluss unter Wasser hinausgehen. In diesem Manuskript werden die wesentlichen Entwicklungsstadien des Systems „COSYNA Shallow Water Underwater Node“ vorgestellt und die Schwierigkeiten und Lösungen, die sich im Laufe des Betriebs seit 2012 ergeben haben, unter technischen, organisatorischen und wissenschaftlichen Aspekten behandelt.

 

Fischer, P., Brix, H., Baschek, B., Kraberg, A., Brand, M., Cisewski, B., Riethmüller, R., Breitbach, G., Möller, K.O., Gattuso, J.-P., Alliouane, S., Poll, W.H. van de, & Witbaard, R. (2020): Operating Cabled Underwater Observatories in Rough Shelf-Sea Environments: A Technological Challenge. Front. Mar. Sci. 7:551, doi:10.3389/fmars.2020.00551

Abstract:

Cabled coastal observatories are often seen as future-oriented marine technology that enables science to conduct observational and experimental studies under water year-round, independent of physical accessibility to the target area. Additionally, the availability of (unrestricted) electricity and an Internet connection under water allows the operation of complex experimental setups and sensor systems for longer periods of time, thus creating a kind of laboratory beneath the water. After successful operation for several decades in the terrestrial and atmospheric research field, remote controlled observatory technology finally also enables marine scientists to take advantage of the rapidly developing communication technology. The continuous operation of two cabled observatories in the southern North Sea and off the Svalbard coast since 2012 shows that even highly complex sensor systems, such as stereo-optical cameras, video plankton recorders or systems for measuring the marine carbonate system, can be successfully operated remotely year-round facilitating continuous scientific access to areas that are difficult to reach, such as the polar seas or the North Sea. Experience also shows, however, that the challenges of operating a cabled coastal observatory go far beyond the provision of electricity and network connection under water. In this manuscript, the essential developmental stages of the “COSYNA Shallow Water Underwater Node” system are presented, and the difficulties and solutions that have arisen in the course of operation since 2012 are addressed with regard to technical, organizational and scientific aspects.

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