Glasfaserkabel säumen die Küsten der Kontinente und durchqueren die Ozeane und tragen Signale, die das Rückgrat der Kommunikation in der modernen Welt bilden. Während ihre Hauptaufgabe die Telekommunikation ist, haben Forscher Möglichkeiten untersucht, dieses riesige Netzwerk zu nutzen, um alles von Stürmen über Erdbeben bis hin zu Walen zu belauschen.
Durch die Arbeit mit zwei nahezu parallelen Glasfaser-Telekommunikationskabeln vor dem norwegischen arktischen Archipel Svalbard konnten Forscher die Positionen und Spuren von acht Finnwalen entlang eines Abschnitts des Kabels schätzen – fünf Stunden lang.
„Diese Arbeit zeigt, wie wir diese Wale auf einer Fläche von 1800 km2 gleichzeitig lokalisieren und verfolgen konnten – mit relativ geringen Investitionen in die Infrastruktur“, sagte Martin Landrø, Leiter des Zentrums für geophysikalische Vorhersagen an der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie (NTNU). und eines der Mitglieder des Teams, das die Arbeit erledigt hat.
Umwandlung von Glasfaserkabeln in Hydrophone
Das System, das die Forscher für diese Arbeit verwendeten, heißt Distributed Acoustic Sensing oder DAS. DAS verwendet ein Instrument namens Interrogator, um Laserimpulse in ein Glasfasersystem zu senden und die zurückkehrenden Lichtimpulse aufzuzeichnen, wodurch die Kabel im Wesentlichen in eine Reihe von Hydrophonen verwandelt werden.
Landrø und seine Kollegen begannen im Juni 2020, auf dem Höhepunkt der COVID-19-Pandemie, erstmals damit, die Fähigkeit von DAS zur Aufzeichnung von Unterwasservibrationen und -geräuschen in den Gewässern vor Svalbard zu untersuchen. Damals sammelten sie 40 Tage Aufzeichnungen und rund 250 Terabyte an Daten. Aus diesen Daten konnten die Forscher mehr als 800 Gesänge und Rufe der Wale identifizieren.
Diese Audiodatei ist das Geräusch eines der Finnwale, das von Forschern aus einem Glasfaserkabel aufgenommen wurde, das sich entlang der Küste von Svalbard, dem norwegischen arktischen Archipel, erstreckt. Die Frequenz des Tons wurde so hochskaliert, dass er für das menschliche Ohr hörbar ist:. Bildnachweis: Robin A. Rørstadbotnen, NTNU
Die Forscher haben auf dieser frühen Arbeit aufgebaut, um ihre Fähigkeit zu erweitern, verschiedene Walarten zu identifizieren und Echtzeitaufzeichnungen von den Glasfaserkabeln in Svalbard durchzuführen.
Für diese neueste Anstrengung, veröffentlicht in Grenzen der Meereswissenschaftenhatten die Forscher Zugang zu zwei nahezu parallel verlaufenden 250 km langen Glasfaserkabeln, die sich von Longyearbyen, der Hauptsiedlung auf Spitzbergen, bis nach Ny-Ålesund, einem Forschungsaußenposten im Nordwesten, erstrecken. Die gepaarten Kabel ermöglichten es den Forschern, die Wale auf einer Fläche von etwa 1800 km2 mit einer Genauigkeit von etwa 100 Metern zu lokalisieren.
„Dies zeigt, dass die beiden Glasfaserkabel ein sehr effektives Mittel zur Überwachung von Walen in der Arktis sind“, sagte Landrø.
Eine schmelzende Arktis
Als norwegisches Territorium in der Hocharktis bietet Svalbard Landrø und anderen Forschern eine wichtige Basis, um dieses sich verändernde Ökosystem zu studieren.
Das sagen neuere Forschungen voraus Bereits 2035 könnte die Arktis im Sommer eisfrei seinwas den Schiffs- und Kreuzfahrtverkehr auf der ganzen Welt erhöhen könnte.
Als kleines Beispiel sollen laut Visit Svalbard bis zu 35 Kreuzfahrtschiffe und zusätzliche kleinere Expeditionsschiffe im Jahr 2023 bis zu 75.000 Menschen nach Longyearbyen und Umgebung transportieren.
Könnte das Risiko eines Schiffsangriffs verringern
Wale verändern bereits die Art und Weise, wie sie die Arktis und Antarktis als Futterplätze nutzen, wobei einige Untersuchungen zeigen, dass Finnwale begonnen haben, das ganze Jahr über Zeit in arktischen Regionen zu verbringen. Das bedeutet, dass ein erhöhter Schiffsverkehr in diesen Gebieten auch die Wahrscheinlichkeit von Schiffsstreiks erhöhen kann. Die Nutzung des bestehenden Glasfaserkabelnetzwerks und des DAS könnte dazu beitragen, diese Möglichkeit zu verringern, sagten die Forscher.
„Die hier demonstrierten Fähigkeiten eröffnen das Potenzial für eine Walverfolgungsfunktion nahezu in Echtzeit, die überall auf der Welt angewendet werden könnte, wo es Wale und Glasfaserkabel gibt“, schrieben die Forscher. „In Verbindung mit der Schiffserkennung könnte mit einem ähnlichen Ansatz … ein Echtzeit-Kollisionsvermeidungssystem entwickelt werden, um Schiffsangriffe zu reduzieren.“
Mehr Informationen:
Robin André Rørstadbotnen et al, Simultane Verfolgung mehrerer Wale mit zwei Glasfaserkabeln in der Arktis, Grenzen in der Meereswissenschaft (2023). DOI: 10.3389/fmars.2023.1130898