For første gang har forskere tatt i bruk en ubrukt fiberoptisk kabel for å registrere hvalskrikene som ekko over den norske skjærgården på Svalbard.

Forskere har lyttet til nordatlantiske blåhvaler, det største dyret på planeten, som roper til hverandre i det lune vannet i fjorden og i åpent hav.Hvalene vandrer fra så langt sør som subtropene til farvannet nord for Svalbard om sommeren, og fra slutten av juni til begynnelsen av august 2020, ropte blåhval og andre hvaler mer enn 800 ganger. (Andre arter fanget på bånd kan ha inkludert finnhval, knølhval og seihval.)

En allestedsnærværende tilstedeværelse på havbunnen – fiberoptiske kabler – fanget sangene. Kabler frakter enorme mengder data mellom kontinenter og under 1,2 millioner kilometer havbunn rundt om i verden. På land og til havs har nyere fremskritt innen akustikk gjort det mulig for forskere å utnytte dette globale nettverket for sine egne interesser: oppdage vulkansk rumling på Island, spore skip i Middelhavet og til og med registrere feiringen av Rose Parade i Pasadena, California.

Men fiberoptikk har aldri vært brukt til å oppdage hvalsanger før. Forskere er ofte avhengige av undervannsmikrofoner, eller hydrofoner, for å studere hvaloprop. Men hydrofoner koster penger å utplassere til sjøs, mens fiberoptiske kabler allerede er utplassert.

Den siste forskningen var basert på en reserve fiberoptisk kabel som krysser Isfjorden, en fjord på Svalbard. Forskere har plassert et laserpulsinstrument kalt en interrogator i enden av en 120 kilometer lang kabel i kystbyen Longyearbyen.

Avhøreren forvandlet kabelen til en overfølsom distribuert akustisk sensor. Ved å pulsere lasere inn i kabelen treffer laserne uendelig små urenheter i fibrene og spres tilbake. Da de akustiske bølgene av hvalsang presset lett på ledningen, kjente avhøreren hvordan tilbakespredningen endret seg litt, og avslørte et signal.

Dype vokaliseringer

Fiberoptisk avlytting kan ha en lang rekke bruksområder. En av fordelene med fiberoptikk fremfor tradisjonell havakustikk, for eksempel, er dens øyeblikkelige natur. Signalene går langs kabelen med lysets hastighet, og hvis algoritmene tolker dataene raskt, kan forskerne få en sanntidsforståelse av hvor hvalene er. (Hydrofoner, på den annen side, kan ikke overføre data eksternt mens de er under vann; å sende akustiske data over radiobølger bruker ganske enkelt for mye strøm.)

Forskere frykter at klimaendringer vil endre hvalvandring, og sanntidsovervåking kan bidra til å bestemme omfanget. Dataene kan også bidra til å vurdere helsen til hvalbestandene. Finnhval og andre bardearter har kommet seg etter at internasjonal hvalfangst opphørte i 1982, men siden utvalget av hvalarter er stort, sliter forskerne med å fange utvinningssuksessen deres.

«Denne teknologien tror jeg kan endre måten vi ser havet på,» sa hovedforfatteren. Lea Bouffaut, som fullførte sitt arbeid ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet. Bouffaut publisert forskning i Marine Science Frontiers.

I tillegg til å spore hvalers bevegelse og migrasjon, kan det fiberoptiske nettverket bidra til hvalbevaring. «Skipsstreik er et bevaringsproblem for mange hvalarter, spesielt i områder der store skipsleder krysser migrasjonsruter eller kritiske fôrings- og hekkehabitater,» sa Holger Klinck, direktør for K. Lisa Yang Center for Conservation Bioacoustics ved Cornell Lab of Ornithology. Selv om Klinck ikke var involvert i den nåværende studien, driver Bouffaut også forskning ved K. Lisa Yang Center.

«Denne informasjonen kan videresendes til fartøyer som opererer i området, og be dem om å bremse for å redusere risikoen for å treffe en hval,» sa Klinck.

Potensialet til fiberoptikk

Selv om studien var vellykket i det kystnære Nord-Atlanteren, sier forskerne at vi ennå ikke vil kunne lytte til hval midt i havet. Repeatere plassert langs fiberoptiske kabler forsterker telekommunikasjonssignaler, men blokkerer også interrogatorlasere. Foreløpig kan maskinen bare oppdage signaler fra land til første repeater, ofte rundt 50 til 70 kilometer offshore.

Og som med enhver ny teknikk, bør fiberoptisk avlytting testes sammen med eksisterende metoder, sa Klinck.

Bouffaut mottok midler fra Forskningssenteret for arktisk petroleumsforskning i Norge. En anvendelse av teknologien kan inkludere å utnytte hvalrop for å seismisk kartlegge havbunnen for ressurser, sa hun.

Forskere har også observert fjerne værforhold, et fenomen først viste seg mulig av oseanograf Walter Munk i 1963. «Vi var i stand til å se stormer som oppsto i Sør-Atlanteren 13 000 kilometer unna på den lavfrekvente delen av dataene, og vi var i stand til å bestemme avstanden til stormen,» sa erklært Martin Landro, forfatter av studien og geofysiker ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet. «Vi oppdaget minst fire eller fem forskjellige store stormer som skjedde, og vi var i stand til å gå tilbake til værdataene og identifisere dem ved navn.»

— Jenessa Duncombe (@jrdscience), personlig skribent

Sitat: Duncombe, J. (2022), Avlytting av kabler og hvalsanger, Eos, 103, https://doi.org/10.1029/2022EO220334. Lagt ut 22. juli 2022.

Tekst © 2022. AGU. CC BY-NC-ND 3.0
Med mindre annet er oppgitt, er bilder underlagt opphavsrett. Enhver gjenbruk uten uttrykkelig tillatelse fra opphavsrettsinnehaveren er forbudt.