LOMROG III 2012
Beskrivelse af aktiviteter og forskningsprojekter
Indsamling af bathymetriske data
Richard Pedersen og Morten Sølvsten fra Geodatastyrelsen
Oden er udstyret med et flerstråle-ekkolod (multibeam)
og et penetrerende ekkolod (“chirp”). Under LOMROG III tilbagelagde Oden sammenlagt 3672 sømil. Både bathymetriske data fra Odens flerstråle-ekkolod og data fra det penetrerende ekkolod blev indsamlet kontinuerligt under hele toget. Data blev desuden suppleret med punktmålinger på havisen ved hjælp af Odens helikopter (læs mere).
Også under LOMROG III blev der gjort brug af den “Piruette” teknik, der blev udviklet for Oden under LOMROG I togtet for at kunne indsamle multibeam bathymetriske data under vanskelige isforhold. Teknikken går kort fortalt ud på at finde et sted, hvor isforholdene tillader Oden at dreje om sin egen akse for derved at indsamle multibeam data i en 360° sektor under skibet. Mere information om denne indsamlingsmetode i den 5. Feltrapport fra LOMORG I togtet i 2007.
Under LOMROG III togtet var det på flere kritiske steder langs den østvendte flanke af Lomonosov Ryggen nødvendigt at bryde isen i et område for at muliggøre dataindsamlingen.
De bathymetriske data indsamlet under LOMROG III vil blive integreret i en ny version af International Bathymetric Chart of the Arctic Ocean (IBCAO).
Oversigtskort der viser de bathymetriske data indsamlet under LOMROG III togtet. De fire profiler der dækker den flanke af Lomonosov Ryggen, der er vendt mod Amundsen Bassinet, er nummereret 1 til 4. Indsamlingen af data (profilerne 1 og 2) var fokuseret på at dække data ”hullet” mellem data indsamlet under LOMROG I i 2007, punktmålinger under LOMBAG i 2009 og LOMROG II. Baggrundskort IBCAO 3.0.
Efter aftale med den norske Fram 2012 ekspedition under ledelse af Yngve Kristoffersen fra Universitetet i Bergen, forsynede Oden ekspeditionens luftpudefartøj Sabvabaa med brændstof og andre forsyninger to gange under LOMROG III togtet. Et medlem af Fram 2012 ekspeditionen blev taget om bord på Oden på vej tilbage til Longyearbyen.
Indsamling af gravimetriske data
Indriði Einarsson fra DTU Space
Marine gravimetriske data afspejler bathymetrien samt densitetsfordelingen i jordens skorpe og kappe. Lave gravimetriske værdier kan være relateret til lave densiteter (aflejringer), undersøiske canyons eller grave, mens høje værdier relateres til høje densiteter (fx vulkanske bjergarter), undersøiske bjerge eller rygge. Samtidige målinger af vanddybder og gravimetri gør det muligt at fjerne det bathymetriske bidrag i det gravimetriske signal ved at antage at jordskorpen har en konstant densitet. Dette isolerer det ikke-bathymetriske signal og indikerer densitetsvariationer under havbunden, som bruges til at estimerer aflejringernes tykkelse.
Under hele LOMROG III blev der indsamlet gravimetriske data med et gravimeter som var installeret om bord på Oden. Disse data blev suppleret med 77 gravimetriske målinger på isen foretaget med et bærbart gravimeter. Som tidligere fungerede Oden som en udmærket platform for indsamling marine gravimetriske data. Alle data indsamlet under LOMROG III vil indgå i Kontinentalsokkelprojektets dokumentation data samt tilgå Arctic Gravity Project.
(Venstre) Marin gravimeter installeret i Odens pumperum (Foto: Indriði Einarsson). (Højre) Indriði Einarsson foretager en gravimetrisk måling på havisen (Foto: Thomas Varming, BMP).
Prøvetagning med bundskrab
Christian Marcussen fra GEUS
Jack Schilling fra NIOZ
og Per Trinhammer fra Institut for Geoscience, Aarhus Universitet
Bjergartsprøver indsamlet ved hjælp af et bundskrab fra Lomonosov Ryggen kan give værdifulde oplysninger om ryggens oprindelse og dermed styrke argumenterne for en naturlig forlængelse af den canadisk-grønlandske kontinentalsokkel ud på Lomonosov Ryggen.
Den 19. og 20. august 2012 blev der foretaget to bundskrab langs Lomonosov Ryggens østvendte skråning ved at udnytte isdriften. Bundskrabene blev gennemført på vanddybder mellem 3500 m og 2500 m. Det første bundskrab indsamlede ca. 100 kg prøver og det andet ca. 200 kg. Baseret på en præliminær visuel inspektion af prøverne stammer de indsamlede prøver fra selve ryggen og næste alle prøver er dækket af en jern-mangan skorpe. Kun enkelte istransporterede sten blev fundet i prøvematerialet.
Indhaling af bundskrab 2 og eksempler på de indsamlede bjergsartsprøver. Fotoet nederst til højre viser en stor sten (LOMROCK) indsamlet under bundskrab 2 (Fotos: Thomas Funck og Christian Marcussen).
Indsamling af seismiske data
Thomas Funck, John R. Hopper fra GEUS
Per Trinhammer fra Institut for Geoscience, Aarhus Universitet
og Thomas Varming fra Råstofdirektoratet i Nuuk
Indsamling af seismiske data i Amundsen Bassinet og på østflanken af Lomonosov Ryggen havde også høj prioritet under LOMROG III. De vanskelige isforhold i denne del af det Arktiske Ocean gør det nødvendigt både at bruge seismisk udstyr specielt udviklet til dataindsamling i isfyldt farvand samt at tilpasse de seismiske operationer til forholdene (læs mere om indsamling af seismiske data i isfyldt farvand).
Oden indsamler seismiske data langs en på forhånd brudt rende i Amundsen Bassinet (Foto: Thomas Funck).
I løbet af LOMROG III togtet blev der indsamlet 498 km refleksionsseismiske data. Desuden blev i alt 63 sonobuoy udsat, hvoraf 59 sendte data tilbage til Oden. Sonobuoy data bruges blandt andet til at bestemme lydhastighederne i de aflejringer, der ligger under havbunden, for derved at kunne beregne deres tykkelse.
De seismiske data, der er blevet indsamlet under de tre LOMROG togter, indgik som en vigtig del af dokumentation for kravet om udvidelse af kontinentalsoklen ud over 200 sømil i området nord for Grønland. Kravet er indgivet til FN.
Refleksionsseismisk linje indsamlet i Amundsen Bassinet, der viser den generelt set gode datakvalitet.
Oceanografi: CTD-målinger
Steffen M. Olsen og Rasmus Tonboe, begge fra Center for Ocean og Is, Danmarks Meteorologiske Institut
Det oceanografiske program under ekspeditionen omfattede løbende CTD-målinger (Conductivity, Temperature, Depth) i vandsøjlen, samt indsamling af vandprøver. Ud fra målingerne udledes den vertikale fordeling af salt og massefylde, som sammen med trykket er bestemt operationelt til at understøtte indsamlingen af bathymetriske og seismiske data i forbindelse med Kontinentalsokkelprojektet, og at støtte de danske og svenske forskningsprojekter med oceanografiske data, indsamling af vandprøver samt oceanografisk rådgivning.
Opgaven blev udført med succes ved måling på samlet 42 lokaliteter hvoraf 29 var is-stationer, der gjorde brug af mobilt, modulært CTD-udstyr i stand til at nå 2000m og mobiliseret med Odens helikopter. Disse stationer blev gennemført på 4 timer på isen sammen med et svensk marinbiologisk forskningsprojekt, der forudsatte samhørende CTD-målinger. Tretten skibsstationer, der også dækkede den nedre del af vandsøjlen der generelt udviser mindre variabilitet, blev gennemført med brug af et skibsbaseret CTD-udstyr monteret i en 24 flaskers vandhenter karrusel. En række projekter udnyttede denne mulighed for indsamling af vandprøver fra veldefinerede vandlag og var involveret i planlægningen og fordelingen af vandprøverne på hver station. I enkelte tilfælde blev benyttet en mere simpel sonde med løbende datalagring (læs mere om et tilsvarende program under LOMROG II togtet i 2009).
Oceanografiske data indsamlet af DMI vil indgå i en række videnskabelige projekter med fokus på strukturen af den øvre arktiske haloklin, en for Arktis særegen lagdeling der kraftigt hæmmer udvekslingen af varme mellem det kolde blandingslag under havisen og kernen af den varme atlantiske strømning i 300-500m dybde. En serie vandprøver blev indsamlet for diskrete lag for hver CTD-måling med henblik på analyse og senere karakterisering af den komplekse sammensætning af dette lag. Dette inkluderer den isotope sammensætning, næringssalte og opløst organisk materiale.
Kort der viser positionen af CTD stationerne under LOMROG III togtet. (S) skibsstationer (X) en-gangs prober og (H) helikopter isstationer.
Danske følgeforskningsprojekter
Havisalgers fotobiologi og strukturerende effekter i det Arktiske Ocean
Lars Chresten Lund-Hansen og Brian Sorrell, begge fra Institut for Bioscience,
Aarhus Universitet i samarbejde med Hans Ramløv fra Roskilde Universitet og Søren Rysgaard fra Grønlands Naturinstitut
Isalgers bidrag til den globale produktion af kulstof er vanskelig at estimere, men den kan være op til 5%. Formålet er at undersøge gradienter i algebiomassen og algernes adaptation til lysintensiteten, at undersøge transmissionen og dæmpningen af lys gennem sne og is og i hvilket omfang dæmpningen er styret af sneen eller isen. Formålet er også at undersøge hvilke pigmenter der findes i isalger, at undersøge den rumlige fordeling af alger i havisen i forhold til isens struktur og indholdet af antifryseproteiner.
Iskerner og havvand blev indsamlet dagligt mellem 2. august og 11. september 2012 (læs mere).
(Venstre) Bunden af en iskerne med synlige brune “klatter” af isalger. De nederste 2 cm af iskernen blev skåret af og placeret med bunden op i den blå holder for at holde isen på plads under optagelserne.(Højre) Skitsen i midten viser opsætningen med stykket af is under Imaging-PAM kameraet. ”Light” er lyskilden der udsender lys ved en bestemt (blå) bølgelængde, der får algerne til at fluorescerer og sende (rødt) lys tilbage der opfanges af kameraet, og dermed giver metOden en 2-dimensional fordeling af algerne i isen som et helt almindeligt foto. Med denne metode kan isalgernes fotosynteseparametre også måles. Selve apparatet er bygget ind i en beskyttende (kulde og transport) trækasse, men også for at beskytte isalgerne mod sollys, som vil forstyrre målingerne. Den blå holder ses under kameraet. (Fotos: Lars Chresten Lund-Hansen).
Forskningsprojekt om havsistemperatur
Gorm Dybkjær og Rasmus Tonboe, begge fra Center for Ocean og Is, Danmarks Meteorologiske Institut
Havis-temperatur projektet, som blev gennemført på LOMROG-III togtet, havde til formål at indsamle et stort datasæt af samtidige målinger af sne- og istemperaturer målt fra satellit, skib og direkte fra isen. Analyser af dette datasæt vil give os værdifuld viden om de fysiske sammenhænge mellem luft, sne, is og vandtemperaturer. Denne viden er vigtig til udvikling af termodynamiske modeller og i forbindelse med udvikling af algoritmer til remote sensing baserede målinger.
Sne- og istemperaturer blev målt med infrarød- og mikrobølge sensorer, som var installeret på Odens øverste dæk, Monkey Island. Desuden blev der målt temperaturer fra 8 massebalancebøjer monteret på havisen mellem Grønland og Nordpolen, samt ved in situ sne- og ismålinger, som blev udført næsten dagligt under hele togtet (læs mere).
Alle samtidige målinger fra LOMROG-III toget samles i en match-up database, som vil hjælpe til forståelsen af smelte- og fryseprocessor i Arktis. Dette arbejde bidrager til forståelse og kalibrering af satellit-baserede sne- og istemperaturmålinger, som blandt andet anvendes af ocean- og vejrmodeller. Dette vil I sidste ende medføre bedre prognoser fra disse modeller.
(Venstre) Oden set fra helikopter. På Monkey Island over broen ses de infrarød- og mikrobølge sensorer (rød pil), der var installeret under LOMROG III for at måle temperaturen af havisen. (Højre) Massebalancebøje nummer 4, der blev sat ud på positionen 88.35N 30.77W den 14. august 2012. The gule kasse indeholder data logger, satellit kommunikationsudstyr og batterier. Den hvide stav holder toppen af termistor strengen så en temperaturprofil kan måles fra ca. ½ meter over isoverfladen igennem sneen, isen og ned i havvandet (Fotos: Gorm Dybkjær).
Karakterisering af bioaktive Gram-positive sporedannende arktiske bakterier
Nikolaj Grønnegaard Vynne samarbejde med Lone Gram, begge fra DTU Systembiologi
Formålet med dette projekt var at indsamle prøver fra det Arktiske Ocean og fra disse isolere nye stammer af Gram-positive sporedannende bakterier. Det bioaktive potentiale af de isolerede bakteriestammer vil blive undersøgt, med særligt fokus på antibakterielle stoffer. Ombord på isbryderen Oden blev der indsamlet prøver af sediment, mudder, iskerner og vandsøjlen. I alt blev der taget 143 prøver, hvoraf 23 blev indsamlet af et svensk forskningsprojekt om bord på Oden (læs mere).
De indsamlede prøver vil blive analyseret ved Fødevareinstituttet, Danmarks Tekniske Universitet, og effekten af langtidsinkubering samt substratkomponenter vil blive evalueret. Resultater af studiet vil blive publiceret i et videnskabeligt mikrobiologisk tidsskrift.
(Venstre) Et Kovacs isbor drevet af en elektrisk boremaskine blev brugt til at indsamle iskerner (Foto: Markus Karasti). (Højre) En sedimentprøve podet på et næringsfattigt vækstsubstrat (Foto: Nikolaj Grønnegaard Vynne).
