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Forscher haben gerade eine neue Methode entwickelt, um die Ausdehnung des Packeises mit Hilfe von Glasfaserkabeln zu untersuchen – eine geniale Idee, die eine zugängliche Technologie in einer unzugänglichen Region nutzt.
In der Zeitschrift The Seismic Record vom 8. August berichten Forschende der Universität von New Mexico in den USA über die Ergebnisse einer Methode zur Erkennung von Meereis, die sie mit Hilfe eines Unterwasserkabels entwickelt haben, das schwarze Fasern verwendet. „Ein ungenutzter Strang der Glasfaserkabel, die von Telekommunikationsunternehmen eingesetzt werden, um arktische Gemeinden zu verbinden“, sagt Michael Delaunay, Spezialist für Unterseekabel am Arctic Policy and Security Observatory.
Während der Eisschmelze im Juli 2021 und der Neubildungsphase des Packeises im November desselben Jahres sendeten die Forscher Signale in das Quintillion-Unterwasserkabel, das von der Nordküste Alaskas aus in einem 37 Kilometer langen Abschnitt im rechten Winkel zur Küstenlinie verläuft. Ihr Ziel war es, die verschiedenen Arten von Wellen zu identifizieren, die das Kabel empfängt, und ein spezifisches Signal für das Packeis zu definieren.
Wenn der Wind die Wasseroberfläche aufwirbelt und Wellen bildet, sendet die Meeresoberfläche niederfrequente Wellen aus, die von den Kabeln aufgefangen werden. Unter dem Eis fehlen diese, so dass nur ein hochfrequentes Signal übrig bleibt, dem die Forscher in künftigen Studien besondere Aufmerksamkeit schenken wollen.
Ihre Ergebnisse sind so genau, dass sie im Herbst die Bildung von Packeis innerhalb weniger Stunden entlang des Kabels erkennen. „Es war wirklich überraschend zu sehen, dass sich das Meereis so stark verändern kann […]“, sagte Peña Castro, Hauptautorin der Studie. „Einige Kollegen hatten erwähnt, dass diese schnellen Veränderungen üblich sein könnten, aber die zeitliche Auflösung von Satelliten bedeutet, dass es selten vorkommt, dass plötzliche Schwankungen im Meereis beobachtet werden.“
Die Forscher verglichen ihre Ergebnisse mit Methoden zur Bewertung der Eiskonzentration anhand von Satellitendaten. Letztlich sind die beiden Methoden sehr ähnlich. Die wenigen Unterschiede liegen vor allem in ihrer Empfindlichkeit gegenüber der Meereiskonzentration. In Zukunft könnten sich die beiden Beobachtungssysteme ergänzen: Die Satelliten decken ein größeres Gebiet ab, aber die Kabel sind auf einer Zeitskala genauer. Diese Daten sind auch für die Beurteilung der Entwicklung des Klimawandels von entscheidender Bedeutung und könnten für Navigationshilfen sehr nützlich sein. „Sie könnten auch für die lokale Fischerei von Nutzen sein“, so Michael Delaunay.
Andere Kabelnetze könnten genutzt werden, um weitere Gebiete zu erschließen. „In der Hudson Bay gibt es zwei Abschnitte und ein dritter sollte bald in Betrieb gehen, das Verlegeschiff müsste bald vor Ort sein“, erklärt er, „das EAUFON-Projekt besteht darin, 14 Gemeinden in Nunavut bis 2025 zu verbinden. Es gibt außerdem noch Grönland, wo die Regierung ihr Netz mit einem möglicherweise kommenden dritten Kabel redundant machen will.“
Diese neuen Abschnitte wären nützlich, falls die ersten versehentlich oder absichtlich unterbrochen werden. „Zwei Betriebsunterbrechungen in den Jahren 2019 und 2022 sowie die drohenden Kabelunterbrechungen aus Russland nach dem Ausbruch des Ukraine-Konflikts haben sie dazu veranlasst, nach Finanzmitteln zu suchen, um ihr Netz redundant zu machen“, erinnert er. Europa hat gerade neun Millionen Euro für die Vorstudie der Arbeiten bereitgestellt. Das Forschungsschiff Explora wird daher im November auslaufen, um den Meeresboden zu untersuchen. Es gibt auch laufende Projekte in Russland, die derzeit schwieriger zu überwachen sind. Diese Infrastrukturen könnten also zu neuen Untersuchungsobjekten werden, um die Entwicklung des Meereises in der Arktis zu verfolgen.
Diese neuen Nutzungsmöglichkeiten von Technologien wirken sich bereits auf die Herstellung neuer Seekabel aus. In den Kästen, die die Abschnitte miteinander verbinden, können spezielle Sensoren untergebracht werden. „Letzte Woche wurde die Herstellung eines SMART-Repeater-Prototyps angekündigt, der temperatur- und druckempfindliche Geräte sowie einen Beschleunigungsmesser enthält. Alcatel Submarine Networks hat sich bereits verpflichtet, diese Geräte einzusetzen, und vielleicht werden sie auch im Far North Fiber-Kabel verwendet, das Asien und Europa über die Arktis verbinden soll, was bei einem so langen Kabel und in der Arktis eine Premiere wäre“, schließt Michael Delaunay.
Der Far North Fiber umfasst das Seekabel im Norden Alaskas, an dem Forscher der Universität New Mexico 2021 arbeiteten. Im Juni dieses Jahres wurde es von einem gestrandeten Eisberg durchtrennt, wodurch Städte und Dörfer im Norden und Westen der Halbinsel ohne Internetverbindung waren. Ende Juli brach ein Wartungsschiff auf, um zu versuchen, das Kabel zu reparieren, in der Hoffnung, von eisfreien Gewässern profitieren zu können.
Camille Lin, PolarJournal
Link zur Studie : Peña Castro, A.F., Schmandt, B., Baker, M.G., Abbott, R.E., 2023. Tracking Local Sea Ice Extent in the Beaufort Sea Using Distributed Acoustic Sensing and Machine Learning. The Seismic Record 3, 200–209. https://doi.org/10.1785/0320230019