Hidrofons, kas novietots aptuveni puskilometru zem Boforta jūras, septiņus gadus nepārtraukti klausījies Arktikas zemūdens skaņās. Ieraksti atklāj, cik būtiski zemūdens akustiskā vide mainās gada laikā — un šī informācija ir svarīga zinātniekiem, kuri cenšas pamanīt zemestrīču, sprādzienu un cilvēku darbības radītus signālus.

Losalamosas Nacionālās laboratorijas pētnieki analizēja nepārtrauktos ierakstus, lai reģionam izveidotu ilgtermiņa akustisko etalonu. Šādi ilgstoši novērojumi Arktikā joprojām ir reti, jo skarbie apstākļi apgrūtina ilgstošu sensoru darbību.

Septiņi gadi zem Boforta jūras

Pētījumā izmantoti dati no vienas ASV Nacionālās okeānu un atmosfēras pārvaldes (NOAA) Ocean Noise Reference Station stacijām. Sensors atrodas 500 metru dziļumā zem jūras virsmas un reģistrē skaņas, kas izplatās cauri ūdenim.

Šāds ilgtermiņa skatījums pētniekiem sniedz to, kā Arktikā parasti trūkst: iespēju noskaidrot, kā izklausās normāli zemūdens apstākļi, pirms tajos parādās kāds neparasts notikums. Būtiska nozīme šajā akustiskajā vidē ir jūras ledum, kura ietekme īpaši izteikta Arktikas ziemā.

Kustīgs un deformējošs ledus rada ievērojamu zemūdens troksni. Vasarā aina mainās — par dominējošu skaņas avotu kļūst viļņi. Šīs sezonālās pārmaiņas var sarežģīt notikumu atklāšanu: signāls, kas vienā gadalaikā izceļas, citā var būt grūtāk atšķirams.

“Lai kaut ko neparastu varētu droši konstatēt, vispirms ir jāsaprot, kas ir normāli,” sacīja pētījuma vadošā autore Siobhan Niklasson.

Dabas un cilvēku radītais troksnis

Niklasson un viņas kolēģi septiņu gadu ierakstus izmantoja, lai izpētītu, kā šie apstākļi mainās gada gaitā. Analīze parāda, kā gada laikā mainās akustiskais fons, un pētnieki tajā identificēja arī seismisko izpēti, kurā ar gaisa lielgabaliem tiek pētīta ģeoloģiskā uzbūve zem jūras dibena. Šādi pētījumi Arktikas skaņu ainavai pievieno vēl vienu cilvēku radīta trokšņa avotu.

Hidrofonu priekšrocība ir spēja uztvert skaņas, kas jūras ūdenī izplatās lielos attālumos. Tas padara tos noderīgus attālu Arktikas teritoriju novērošanā. Zemestrīces var radīt zemūdens akustiskos signālus, kas sasniedz sensorus tālu no notikuma vietas, bet sprādzieni atkarībā no to atrašanās vietas un apkārtējiem apstākļiem var radīt atšķirīgus signālus.

Akustisko ainu papildina arī kuģu satiksme, viļņi, vējš un jūras dzīvnieku darbība. Lai šīs skaņas atšķirtu, nepietiek tikai pamanīt trokšņa pieaugumu. Zinātniekiem nepieciešams pietiekams fona datu apjoms, lai noteiktu, vai konkrētais signāls patiešām liecina par ko neparastu.

Arktikas pārmaiņu uzraudzība

Losalamosas pētījums nodrošina šādu kontekstu vienā Arktikas vietā un parāda, kā vides apstākļi ietekmē to, ko spēj uztvert novērošanas sistēmas. Šī nozīme kļūst arvien lielāka, mainoties aktivitātei Arktikā. Jūras ledum atkāpjoties, kuģiem un izpētes ekspedīcijām kļūst pieejami ūdeņi, kurus lielu gada daļu agrāk bija grūti sasniegt.

Vairāk kuģu un resursu izpētes darbību var radīt papildu akustisko slodzi. Vienlaikus pieaugošā ģeopolitiskā interese par reģionu palielina pieprasījumu pēc uzticamas uzraudzības. Ilgāks akustisko novērojumu periods ļautu šīs pārmaiņas salīdzināt ar izveidotu bāzes līniju, kā arī labāk saprast, kad dabiskais troksnis nomāc pētniekiem interesējošos signālus.

Pētījuma mērķis nav izveidot vienotu sistēmu visas Arktikas uzraudzībai. Tā vietā tas piedāvā detalizētu atskaites punktu to skaņu interpretācijai, kas ierakstītas zem Boforta jūras. Septiņi nepārtrauktas klausīšanās gadi pētniekiem sniedz skaidrāku priekšstatu par šo zemūdens vidi un var palīdzēt noteikt, kas izceļas brīžos, kad Arktika kļūst neparasti skaļa.

Pētījums publicēts žurnālā Journal of the Acoustical Society of America.