Южный океан играет ключевую роль в климате Земли, но те же самые порывистые ветры, большие волны и сильные течения, которые важны для физики океана, делают его опасным для океанографов.
Вместо этого их работа все чаще поручается океанским дронам, автономным плавучим транспортным средствам, которые собирают данные из Мирового океана. В связи с острой необходимостью лучше понять климат, чтобы предсказать, как он будет меняться из-за увеличения количества улавливающих тепло газов, ученые разрабатывают новые инструменты для измерения воды ниже тех мест, куда могут проникнуть спутники, а также в местах, которые слишком опасны или дороги, чтобы регулярно добираться с помощью исследовательского корабля.. Они также отправляют эти инструменты на все более амбициозные миссии.
Многие из этих новых инструментов выглядят как роботы-рыбы, но Вашингтонский университет отправил роботизированную доску для серфинга, чтобы покататься на волнах, собирая данные из Антарктиды в Южную Америку. Wave Glider, океанский робот с длительным сроком службы, предназначенный для работы в штормовых условиях и высоких широтах, может месяцами оставаться в море, патрулируя на предмет нелегального рыболовства, прослушивая сейсмические явления, собирая данные о погоде или океане и наблюдая за окружающей средой. В декабре прошлого года исследователи UW отправили его на первую в истории попытку пересечь ужасно бурные воды пролива Дрейка..
Течения, окружающие Антарктиду, которые представляют собой проблему для мореплавателей, также смешивают значительное количество тепловой энергии со всех океанов мира. Большая часть этого перемешивания происходит на высоте нескольких сотен футов, где ветер и волны в основном приводят поверхностный слой в цикл вращения.
«Южный океан и, в частности, пролив Дрейка, являются ключевыми местами, которые исторически недооценивались», - сказал первый автор Джим Томсон, океанограф из Лаборатории прикладной физики Университета Вашингтона.«Использование автономной платформы позволило нам сохранять устойчивость в регионе, а также отслеживать или нацеливаться на фронты и градиенты, которые делают это место таким интересным».
В недавней статье в Oceanography рассказывается о пилотном использовании Wave Glider для пересечения пролива Дрейка, примерно 500-мильного канала от оконечности Южной Америки.
Океанографы UW использовали коммерческий Wave Glider производства Liquid Robotics, калифорнийской дочерней компании Boeing Co., для серфинга по поверхности воды и сбора наблюдений. Исследователи добавили в коммерческую модель дополнительные датчики температуры, солености, атмосферного давления, влажности и ветра.
После испытательного запуска летом 2016 года у побережья Вашингтона в декабре прибор был развернут у Антарктического полуострова. Он провел около трех месяцев, петляя по легендарному проливу Дрейка, в то время как исследователи время от времени управляли инструментом удаленно с берега.
Как писали авторы исследования, именно здесь сильное антарктическое течение становится «месивом завихрений» и извивается вокруг своего центрального пути.«Зигзагообразный рисунок в середине пролива Дрейка был разработан для наблюдения за сильными фронтами и меандрами Антарктического циркумполярного течения, характерными для этого региона», - написали Томсон и соавтор Джеймс Гиртон, также из Лаборатории прикладной физики Университета Вашингтона.
A Wave Glider использует энергию волн, используя форму движения воды под поверхностью, чтобы вести транспортное средство вперед с минимальной мощностью. Благодаря волновой энергии для движения и солнечным панелям, заряжающим батареи для питания своих датчиков, плата может работать месяцами без обслуживания. Тем не менее, солнце в конце лета так далеко на юге не давало достаточно энергии для перезарядки батарей в конце экспедиции, и в конце марта исследовательское судно забрало прибор и его данные недалеко от Аргентины. Хотя плата не достигла Южной Америки, настоящей целью были собранные ею данные.
«Только что завершенная миссия стоила бы много миллионов долларов, чтобы завершить ее с кораблем», - сказал Томсон. «Автономный подход позволил нам собрать данные, которые никогда и никогда не собирались в этом отдаленном регионе».
Авторы все еще обрабатывают наблюдения, собранные во время путешествия, которое финансировалось Национальным научным фондом, чтобы понять смешивание в разных пространственных масштабах. Они надеются, что будущее финансирование даст еще один шанс собрать больше данных и перевести эту программу на регулярный ежегодный мониторинг пролива Дрейка.
"Дело не только в том, чтобы однажды успешно сделать это, но и в том, чтобы научиться выполнять эту процедуру. Мы делаем это и меняем правила сбора данных в этом важном регионе". - сказал Томсон.