Under‑Is Arctic‑observatorier: Data, Strøm og TDY

Vigtigheden af Arktis

Arktis har i lang tid været en stort set overset region på grund af dens næsten ubeboede tilstand, ekstreme kulde og vanskelige adgang. Den er dog en afgørende del af verden af flere grunde.

Den første grund er, at teknologisk fremgang og menneskehedens sult efter ressourcer har gjort Arktis økonomisk vigtigere i dag end nogensinde. Global opvarmning gør også disse ressourcer mere tilgængelige og åbner nye handelsruter.

Det er også en region, der grænser op til mange nationer, hver med deres egne strategiske interesser, og spændingerne mellem Rusland og NATO‑lande (Canada, Norge, USA og Danmark via Grønland) er stigende.

Kilde: Geological Survey Of Norway

Selv med klimaændringer er forståelse og overvågning af Arktis en enorm teknisk og videnskabelig udfordring.

Af denne grund skabes en ny generation af undervandsprober og droner til at analysere isdækket, kortlægge undervandsressourcer og overvåge regionen.

Arktisk opvarmning: Handelsruter, klima og nye ressourcer

Nye handelsruter

Arktis varmer fire gange hurtigere end det globale gennemsnit.

Dette har ført til, at den arktiske sommerperiode har meget mere isfri vand end før, og den resterende is er også meget tyndere, hvilket hjælper isbrydere med at gøre den sejlbart i flere måneder.

Kilde: BBC

Som følge heraf bliver den såkaldte Polar Silk Road, der forbinder Europa med Kina ved at passere gennem Rusland, en strategisk handelsrute. Den kan forbinde Kina og Storbritannien på lidt over 20 dage ved brug af et almindeligt ikke‑polar containerskib, takket være Ruslands isbrydere, der rydder isen på vejen.

“Ruten kunne hjælpe Kina med at øge eksporten af lithium elektronik, fotovoltaiske produkter og nye energikøretøjer.

Sea Legend, som på sin hjemmeside viser en flåde på 18 fartøjer, sagde, at de nye tjenester tog tre år at planlægge. De måtte overvinde udfordringer, herunder opgradering af skibets udstyr, personaleuddannelse og certificering samt udvikling af præcise vejr‑ og navigationsprognoser.

Vigtighed for klimaet

Massen af kold luft i Arktis er en vigtig faktor i globale vejrmønstre.

En ændring i det regionale klima kan også påvirke havniveauet. Smeltning af is på havet påvirker ikke direkte havniveauet, da dette allerede er flydende is. Men den arktiske iskap over Grønlands enorme overflade kunne forårsage en betydelig havnivåstigning, hvis den smeltede.

Desuden betyder mere smeltet is, at i stedet for højreflekterende is er overfladen meget mørkere, hvilket absorberer mere af solens energi og potentielt forårsager yderligere opvarmning, både lokalt og globalt.

Endelig kan for meget issmeltning forstyrre havstrømmen, især i Nordatlanten, som er en nøglefaktor i reguleringen af det globale klima.

Nye økonomiske zoner

Udover handelsruter skaber opvarmningen af de arktiske farvande nye muligheder for økonomisk aktivitet. For eksempel vil lettere navigation og varmere vand sandsynligvis åbne nye fiskerier.

Under et højt klimaforandringsscenario blev fremtidens (2091–2100) canadiske fiskeripotentiale projiceret til at stige til 6,95 (±5,07) millioner ton fangst.

Arktisregionen er også rig på mineraler og energi:

• 97 % af Ruslands platinreserver ligger i Arktis.
• 93 % af den jernmalm, der bruges i EU, produceres i Sverige.
• 50 % af Nordvestterritoriernes indkomst i Canada kommer fra minedrift.
• Regionen kan indeholde 13 % af verdens uudforskede konventionelle olie og 30 % af dens uudforskede konventionelle naturgas.

Samtidig indeholder den mest uudnyttede ressource i Grønland betydelige reserver af sjældne jordarter såsom neodymium og dysprosium, nok til at dække mindst et kvart af den fremtidige globale efterspørgsel på 38,5 millioner ton.

En situation, der tiltrak opmærksomhed fra en stormagt, mest berømt med Donald Trumps intention om på et tidspunkt at købe Grønland.

Grønland har også reserver af guld, jern, aluminium, uran, zink, bly, olie, gas osv.

Kilde: Geological Survey Of Norway

Undervandsressourcer kan også blive et nyt omstridt territorium, da Arktis er særligt rig på undervandsmineralaflejringer, der indeholder metalrige sulfider og mineralrige hydrotermale steder.

Hvorfor Arktis har brug for nye under‑isk data

Svært & dyrt at indsamle

Arktiske observatorier leverer datainfrastrukturen for sikker udvikling og miljøbeskyttelse. En bedre forståelse af de tilgængelige ressourcer og det omgivende økosystem er virkelig den eneste måde at bruge disse ressourcer ansvarligt på.

Men traditionelle dataindsamlingsværktøjer bliver sat på prøve i de arktiske vejrforhold:

• Overflade‑bøjer ødelægges af skiftende is.
• Satellitter kan ikke se gennem tykke issækkere.
• Mandskabsmissioner er dyre og farlige.

Det betyder ikke, at ingen af disse bruges. For eksempel så den 2019‑2020 Multidisciplinære Drivende Observatorium for Studiet af Arktisk Klima (MOSAiC) mere end 600 personer arbejde i Central‑Arktis for at indsamle data om vinteren, da isbrydere ikke kunne trænge igennem isen, da den var for tyk.

MOSAiC‑ekspeditionens forskere studerede atmosfæren, sne, havis, havet og det lokale økosystem. Men med et budget på 140 millioner $ er en sådan ekspedition en kuriositet.

Lignende er “Byen under isen” i Camp Century, Grønland, en relikvie fra den kolde krig. US Army Corps of Engineers byggede den militære base i 1959 ved at skære et netværk af tunneler i den næroverfladiske lag af isen.

Kilde: NASA

Faciliteten blev forladt i 1967 på grund af kompleksiteten og omkostningerne ved at etablere en permanent bosættelse i disse barske forhold.

Autonomt alternativ

Fremskridt inden for autonome køretøjer og batterisystemer har fuldstændigt ændret, hvordan Arktis kan studeres.

Med autonome undervandskøretøjer (AUV’er), der bruger langtidsholdbare batterisystemer, kan forskere placere observationspunkter under isen på meget længere afstande end tidligere.

De kan også bruge nye typer sonar‑ og LiDAR‑arrays, som både er mere kraftfulde og mindre energikrævende.

Endelig tillader real‑time satellit‑uplinks og AI‑drevne detektionsmodeller, at disse droner er meget mere kapable og uafhængige end tidligere, uden at skulle være fastgjort til et observationsskib eller en landbaseret station for at udføre deres mission.

Som resultat er kontinuerlig helårsovervågning af Arktis endelig mulig.

Geopolitik

Bedre overvågning er også et strategisk imperativ for militæret for at overvåge regionen og sikre, at hver nation ser sine territoriale rettigheder respekteret.

“Der har været så meget forandring i de sidste 10 til 20 år, med klimaændringer der driver øget aktivitet, geopolitisk forandring og teknologisk forandring i Arktis.

Den opvarmningsmæssige tendens giver også vores modstandere en større tilstedeværelse og adgang til regionen.”

Iris Ferguson – stedfortrædende assisterende forsvarssekretær for arktisk strategi og global modstandsdygtighed.

Dårlig kortlægning og ingen direkte tilstedeværelse kan føre til, at en nations krav på regionens ressourcer udfordres af en anden.

Samlet set vil under‑iske observatorier afgøre fremtidige territoriale tvister og ressourcevurderinger.

Så dette gør under‑iske droner og observationsprober til et centralt 21. århundredes geostrategiske megaprojekt.

Hvordan under‑iske arktiske observatørnetværk fungerer

Swipe to scroll →

Autonome under‑iske droner

Mens meget fokus på droneteknologi gives til flyvende droner, delvist på grund af deres stigende rolle i militære konflikter, som illustreret af krigen i Ukraine, udvikler undervandsdroner sig også hurtigt.

MOSAiC‑ekspeditionen har allerede brugt en tidlig version af denne teknologi til at analysere grænsefladerne mellem havis og havet.

Kilde: Nature

Den indsamler prøver af is, alger, zooplankton og måler istykkelse ved hjælp af sonar, billeddannelse, kemisk prøvetagning og opad‑rettet radar for at kortlægge smeltende is nedenfra.

Permanente havbundsstationer

Flytning af under‑iske droner er en fremragende mulighed for dynamisk analyse af det arktiske område og regelmæssig prøvetagning.

Dog kræver andre datapunkter en langt mere kontinuerlig observationsform, som kan opnås med havbundsmåle‑stationer.

De kan inkorporere diverse instrumenter til at overvåge forskellige fænomener:

• Mikroseismometre til at opdage geologisk aktivitet.
• Havkemi‑sensorer til at måle biologiske og miljømæssige ændringer.
• Metan‑ og CO₂‑detektorer til at vurdere områdets bidrag til klimaændringer.
• Hydrofoner til at opdage bevægelse af skibe og ubåde.

Traditionelt er sådanne havbundsstationer blevet drevet af kabel fra et nærliggende skib eller en jordstation. For eksempel brugte MOSAiC‑missionen leveret strøm (6 kW) fra skibet Polarstern via kabel til at opvarme installationerne og drive havbundsstationerne.

Men langsigtet observation af den dybe Arktis kræver en anden løsning. I stedet kan havstrøm eller tidevandskraft bruges til at generere en lille, men stabil strømforsyning til at drive disse sensorer.

Hvis strømproduktionen er tilstrækkelig, kan disse undervandsstationer også bruges som undervandskraftstationer og opladningspunkt for autonome undervandsdroner.

Akustiske kommunikationsnetværk

Da GPS ikke trænger igennem vand, og isen blokerer muligheden for nem adgang til overfladen med en flydende antenne, triangulerer under‑iske droner via akustiske modem og havbunds‑“beacons”.

Dette kan være en ekstra funktion af en under‑isk havbundsstation, som fungerer som et fast punkt, som dronerne kan bruge til at orientere sig.

Satellitintegration

Akustisk kommunikation kan bruges til at indsamle og centralisere data, men den skal stadig undslippe havet og under isen for at nå forskerne.

Løsningen er at bruge en datahub, der koncentrerer det akustiske signal til ét punkt, og derefter bruge et kabel til at forbinde til et overflade‑data‑uplink‑system.

Kilde: ResearchGate

Data‑uplinkene kan forbindes til en polær‑orbit‑satellit, Iridium‑netværket eller fremtidige arktisk‑fokuserede konstellationer.

AI‑klimamodeller

Alle de data, der indsamles i realtid og året rundt, skal derefter integreres i nyttige forudsigelsesmodeller.

Sandsynligvis vil næste generations arktiske klimamodeller i vid udstrækning bruge AI‑teknologi til at forbedre deres forudsigelseskapacitet. De vil igen blive brugt af meteorologer, rederier, militære/marine operatører, fiskeriregulatorer og miljøagenturer.

Konklusion: Hvorfor under‑iske arktiske observatorier er vigtige

Den nye generation af under‑iske observatørsystemer, fra undervandsdroner til undervandsstationer, vil revolutionere vores forståelse af Arktis. Dette vil være første gang, vi kan få kontinuerlig observation af regionen i vintermånederne og med et meget mere detaljeret billede af sommermånederne.

Dette er ikke kun et videnskabeligt projekt, men vil have enorme konsekvenser for både økonomisk aktivitet og de geopolitiske & militære forhold i Arktis.

Så uanset om det handler om at overvåge metanudslip, istykkelse, lokale økosystemer og fiskeri, opdage værdifulde mineralforekomster eller overvåge kommercielle og militære skibsaktiviteter, er det sandsynligt, at under‑iske observationer vil blive en meget vigtig teknologi i slutningen af 2020’erne og frem mod 2030’erne.

Investering i arktisk overvågning

Teledyne Technologies

Teledyne Technologies (TDY ) blev grundlagt i 1960 og er et teknologikonglomerat, der fører inden for undervandsdroner og generel maritim instrumentering.

Dette omfatter hydrofoner, sonar, fiskesporing, måling af is og bølger osv. Det kan bruges til alle slags videnskabelige programmer til søs.

Kilde: Teledyne

Teledynes undervandskøretøjer bruges af initiativer som Real-Time Aquatic Ecosystem Observation Network (RAEON), et canadisk forskningsnetværk, der udsender Teledyne Slocum‑glidere og andre autonome platforme til at overvåge akvatiske økosystemer i realtid.

Blandt Teledynes AUV’er er den selvstændige, lav‑logistik Gavia‑platform (500 m–1 000 m dybderegulering), Osprey‑platformen (2 000 m dybderegulering) og SeaRaptor‑platformen (3 000 m eller 6 000 m dybderegulering), som kan bruges til både civile og militære anvendelser (inklusive minedemning).

Den leverede også forsyninger og instrumentering til de canadiske og europæiske polare forsknings ekspeditioner.

Kilde: Teledyne

Blandt de mest bemærkelsesværdige andre videnskabelige projekter, som virksomheden har deltaget i, er NASA’s mission til Jupiters måne Europa, Habitable Worlds Observatory (HWO) som skal lanceres i slutningen af 2030’erne, eller Mars‑roveren Perseverance.

Virksomheden er også aktiv inden for digital billeddannelse & sensorer, luft‑ og rumfarts‑ og forsvarselektronik og avanceret maskineri og systemer. Disse sensorer og systemer kan bruges af mange industrier, fra sundhedssektoren til forsvar eller energi.

Kilde: Teledyne

Virksomheden er vokset gennem en blanding af nye FoU‑projekter og opkøb, med 74 opkøb siden 2001.

Kilde: Teledyne

Denne strategi har drevet hurtig top‑line vækst, med omsætning, der steg fra cirka 875 millioner $ i 2004 til over 4,6 milliarder $ i 2020 og et anslået ca. 5,6 milliarder $ i 2024 ifølge nylige investorpresentations.

Virksomhedens største marked er USA (ligeligt fordelt mellem offentlige og kommercielle sektorer), efterfulgt af Europa.

Kilde: Teledyne

Dagens Teledyne er en leder i at bringe autonome og automatiserede systemer ud i den virkelige verden, også under de ekstremt krævende forhold på åbent hav eller i Arktis. Efterhånden som Vesten reindustrialiserer og relokaliserer sin forsyningskæde, vil virksomheder som Teledyne sandsynligvis drage fordel af tendensen og blive en endnu vigtigere industriel national champion for USA.

Dette gør Teledyne til en solid “picks & shovels” aktie for undervands‑ og rumforskning, perfekt tilpasset dette megaprojekt.

Seneste nyheder og udviklinger om Teledyne (TDY) aktien