Svalbard'da Sessizliği Takip Etmek: İskandinav Bilim Adamları Suda Sessizce Hareket Eden Nesneleri Takip Etmenin Yeni Yöntemini Açıkladı

Bilim insanları Norveç Bilim ve Teknoloji Üniversitesi takip için bir yöntem açıkladı Sessizce hareket eden su altı ve yüzey nesneleri mevcut kullanarak fiber optik kablolar ölçmek su deplasmanı.

Tespit etmek için tasarlanan yeni tespit yaklaşımının arkasındaki bilim adamları balinalar onlar olmasa bile seslendirmeayrıca yöntemin izleme yeteneğini de gösterdi yüzey gemileri ve potansiyel olarak su altı gemileri gibi denizaltılargeleneksel olarak sessizliğe güvenen gizlilik.

Sessizce Hareket Eden Balinaların ve Diğer Nesnelerin Takibi

Araştırma ekibindeki çalışmakyazarlar, kaydetmenin ve yeniden yapılandırmanın zaten mümkün olduğunu açıklıyor deniz Deniz dibi fiber optik kabloları kullanarak balina sesleri de dahil olmak üzere memeli seslendirmeleri. Mevcut yöntemin çağrıldığını belirtiyorlar. dağıtılmış akustik algılama (DAS), bilim adamlarının balina davranışını pasif olarak izlemesine olanak tanıyarak "hem seslendirmelerin tespit edilmesini hem de birden fazla bireyin eş zamanlı izlenmesini sağlıyor."

Bununla birlikte, bu verilerin giderek artan bir şekilde takip edilmesinde değerli olabileceğini de ekliyorlar. nesli tükenmekte olan hayvanlar, "deniz memelilerini sessiz olduklarında takip etmek mümkün olmadı."

Çalışma yazarları, "Pasif akustik izlemenin temel sınırlamalarından biri, çoğu yöntemin yalnızca balinalar ses çıkardığında mevcut olan akustik verilere dayanmasıdır" diye açıklıyor ve bu sınırlamanın "sessiz balinaları tespit edebilen yeni algılama yöntemlerine olan ihtiyacı açıkça gösterdiğini" ekliyor.

Her ne kadar araştırmacılar DAS verilerini birleştirmek de dahil olmak üzere çeşitli yöntemler önerse de uydu Daha eksiksiz bir resim çizmek için gözlemsel veriler ve gözlem verilerinin yanı sıra, yeni, değerli verileri keşfetmek için mevcut veri kümelerini keşfetmeyi içeren bir "ikinci yol"a da dikkat çekiyorlar. akustik imzalar hayvanlar sessiz olsa bile.

Gemi ve Hayvanların Neden Olduğu Hidrodinamik Basınç Değişikliklerinin Tespiti

Ekip, deniz dibi fiber optik kabloları tarafından toplanan DAS verilerini yorumlamanın yeni yollarını araştırırken, düşük frekanslı gerilim değişimlerinin "bir dizi fiziksel mekanizmadan" nasıl kaynaklanabileceğini açıkladı. Bunlar arasında "hareketli nesnelerle ilişkili" hidrodinamik süreçler de yer alıyor.

Örneğin yazarlar, bir gemi okyanus yüzeyinde hareket ettiğinde suyu önüne ittiğini ve suyu da peşinden çektiğini açıklıyor. Su ortamındaki bu hareket, çevredeki su üzerinde hidrodinamik basınç alanı olarak tanımlanan bir gerilim oluşturur. Ekibe göre, hareketten kaynaklanan bu basınç alanı "su sütunu boyunca aşağıya doğru uzanıyor."

"Hareket eden balinalar ve gemiler tarafından üretilen suyun yer değiştirmesi, su sütunu boyunca uzanan, deniz tabanını dinamik olarak yükleyip boşaltan hareketli bir hidrodinamik basınç alanına neden olur" diye açıklıyorlar.

Hareket eden nesnelerin neden olduğu bu basınç alanındaki değişiklikler, okyanus tabanındaki çökeltilerin yanal ve dikey olarak deforme olmasına neden olur. Deniz tabanının altına gömülü fiberoptik kabloların bulunduğu alanlarda, DAS sistemi çökeltilerdeki bu "yanal deformasyonu" kaydeder ve bu da "DAS verilerinde gözlemlenebilecek gerilime dönüşür."

"Bu, hiçbir akustik sinyalin söz konusu olmadığı ve sessiz balinaları 'dinleyebildiğimiz' anlamına geliyor" diye yazıyorlar.

Testler Yüzey Gemilerinin ve Batık Balinaların Takip Edildiğini Gösteriyor

Ekip, yaklaşımlarını kalibre etmek için bir dizi saha deneyinde yüzey gemilerini "vekil" olarak kullandı. Araştırmalarına göre, dört sorgulama ünitesi (IU) "2022'de Svalbard'da yapılan DAS deneyi sırasında" kuruldu. Daha sonra, Mart 2025'te Longyearbyen'de başka bir ünite kuruldu. Çalışma daha yeni IU'lara odaklansa da ekip, tüm deneysel verilerin "bağlantının hidrodinamik basınç alanı imzalarının tespit edilebilirliğini nasıl etkilediğini ve artan kaynak-alıcı mesafesiyle sinyal özelliklerinin nasıl değiştiğini analiz etmek için kullanıldığını" belirtiyor.

Bu deneylerde ekip farklı boyutlarda dört gemiyi inceledi. Dikkat çekici bir şekilde, tüm gemiler 70 ila 80 metre derinlikte gözlemlendi ve yaklaşık olarak aynı hızda hareket ediyorlardı. Kritik olarak, gemi boyutu, hız ve rota verileri dışarıdan doğrulanarak çalışmanın sonuçlarının kontrol edilmesi sağlanabilir.

"Gemiler yıl boyunca DAS verilerinde gözlemleniyor ve AIS, hangi geminin fiberin üzerinde ne zaman seyredtiğini doğrulamak için mevcut" diye açıklıyorlar.

Beklendiği gibi, DAS sinyal genliğinin "geminin büyüklüğüne göre ölçeklendiğini" buldular. Örneğin, gözlemledikleri en küçük gemi, arka plan gürültüsünün üzerinde zar zor duyuluyor ve bu da onu takip etmeyi en zor hale getiriyor. Bunun tersine, ekibin takip ettiği en büyük gemi olan buzkıran en net sinyali bıraktı.

Araştırmacılar ayrıca, 413 m su derinliğinde ve "fiber kablodan 550 m'ye kadar" bir yolcu gemisinden gelen hidrodinamik basınç ve hız sinyallerini gözlemleme yeteneğini de gösterdiler. Ancak ekip balinaları aradığında menzil çok daha sınırlıydı.

"Daha küçük mavi balinalar, fiber optik kablonun 40 metre yakınına dalış yapıldığında gözlemlenebilir" diye açıklıyorlar.

Özel bir test bölümü sırasında ekip, sessizce hareket eden birkaç balinanın tespit bölgesinden geçmesi olarak yorumladıkları şeyleri izledi. Gemileri doğruladıkları gibi kendilerinin de balina olduklarını bağımsız olarak doğrulayamasalar da ekip, "birden fazla analiz hattının, gözlemlenen sinyallerden balinaların sorumlu olduğu yorumunu desteklediğini" belirtiyor.

Ekip ayrıca, AIS verilerinin "incelenen zaman aralığında" hiçbir akustik gemi imzasının bulunmadığını doğruladığını belirtiyor. Bu sonucun "gözlenen düşük frekanslı sinyallerin gemilerden kaynaklanma olasılığını azalttığını" ekliyorlar.

Fiberden Uzaklık Arttıkça Sinyal Genliği Azalır

Bulgularının sonuçlarını tartışırken ekip, verilerinin, fiber optik kablolar tarafından yakalanan gözlemlenen düşük frekanslı tepkinin "gemileri ve balinalar gibi diğer büyük cisimleri hareket ettirerek suyun yer değiştirmesiyle oluşan hidrodinamik basınç alanlarının dönüştürülmesiyle tutarlı olduğunu" gösterdiğini söyledi.

"Bu algılama yöntemi, dünyanın en çok tehlike altındaki türlerinden birinin izlenmesine yönelik bir yaklaşım sağlıyor" diye açıklıyorlar ve bunun, su altındaki nesneleri tespit etmede, yüzeydeki gemileri tespit etmekten daha etkili olduğunu da ekliyorlar.

Çalışmanın yazarları şöyle yazıyor: "Tamamen suya batmış bir nesne daha simetrik bir basınç alanı oluştururken yüzeye bağlı bir gemi, hava-su arayüzü nedeniyle kesik bir alan üretir ve bu da basınç alanının aşağıya doğru boyutunu sınırlar."

Ekip, yenilikçi, sessiz nesne izleme yaklaşımlarının sınırlamalarını tartışırken, bunun yalnızca küçük gemileri ve balinaları yakın mesafeden takip etmek için etkili olduğunu belirtiyor.

"Kvitungen, bu çalışmada araştırılan en küçük gemidir ve yaklaşık 75 m su derinliğinde gürültü tabanının üzerinde zar zor gözlemlenmektedir" diye yazıyorlar. "Mavi balinalar daha da küçüktür ve fiberden yaklaşık 30 ila 40 m'den daha uzak mesafelerde tespit edilmeleri pek mümkün değildir."

Ekip ayrıca, daha büyük gemilerin küçük gemilere göre daha güçlü sinyaller üretmesine rağmen, "fiberden uzaklaştıkça sinyal genliğinin azaldığını" belirtiyor.

Diğer sınırlamalar, balinaların "anormal derecede uzun veya şaşırtıcı derecede küçük" olduğunu öne süren veri geri dönüşlerini içeriyordu. Ekip, görünüşte imkansız olan bu sonucun "daha kesin sonuçlar elde etmek için basit modelimizin daha fazla geliştirilmesi gerektiğinin altını çizdiğini" söyledi.

Çalışma “Deniz dibi fiber optik kabloları kullanarak sessiz balinaları tespit etmek" dergisinde yayınlandı Ulusal Bilimler Akademisi (PNAS) Bildirileri.

Christopher Plain, Bilim Kurgu ve Fantazi roman yazarı ve The Debrief'te Baş Bilim Yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kurun X, onun kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan şu adrese e-posta gönderin: [email protected].