Infrastruktur

Foto/ill.:

Organiseringen av NorEMSO

NorEMSO-strukturen

Hver arbeidspakke (AP) blir ledet av to forskjellige institusjoner, slik at man kan heve kompetansen og styrke relasjoner på tvers av institusjonene.

• AP1 (leder/medleder): Ilker Fer and Benedicte Ferré
• AP1 (leder/medleder):  Øystein Skagseth and Ingunn Skjelvan
• AP1 (leder/medleder):  Kjetil Våge and Laura de Steur
• AP1 (leder/medleder):  Steffen Leth Jørgensen and Ingvar Henne

AP1 vil ha sterke forbindelser til EMSO ERIC. Lederne og medlederne av arbeidspakkene rapporterer om fremdriften til en utøvende komité som rapporterer til en styringskomité, og et rådgivende styre.

Rådgivende styre:

Juanjo Dañobeitia, direktør EMSO
Mairi M.R. Best, an international expert in Earth/ocean observing, Canada
Pierre Testor, Pierre and Marie Curie University, Frankrike

Svinøy

Svinøysnittet krysser de to nordgående greinene av den norske Atlanterhavsstrømmen i et område der strømmene flyter tett. Den østlige greina er en barotrop strøm (Norwegian Atlantic Slope Current - NwASC) som flyter nordover der kontinentalsokkelen bøyer ned mot dypet. Den vestlige greina er en baroklin jetstrøm som følger den sub-arktiske fronten (Norwegian Atlantic Front Current - NwAFC). I EMSO-prosjektet vil vi fortsette strømmålingene i NwASC slik at vi kan estimere hvor mye atlantisk vann som beveger seg nordover i dette området og hvordan transporten varierer over tid. Vi vil også undersøke hvor mye vann som transporteres nordover i den vestlige strømmen (NwAFC) og hvordan dette varierer over tid.

Strømmålinger i NwASC og påfølgende beregninger av volumtransport startet i 1995 som en aktivitet ved Geofysisk institutt ved Universitetet i Bergen (UiB). Måleaktiviteten på Svinøysnittet har vært del av ulike prosjekter opp gjennom årene: Norges forskningsråd finansierte aktiviteten fra 1995-1997, EU-prosjektene VEINS og ASOF tok over etter 1997, og fra 2007 ble målingene finansiert fra ulike kilder takket være engasjementet til prof. Kjell A. Orvik ved UiB. Dataserien av volumtransport over Svinøysnittet er nå en del av EMSO, men snittet er også av interesse i andre prosjekter. Svinøysnittet har siden 1977 vært en integrert del av måleprogrammet for faste snitt ved Havforskningsinstituttet (HI) der både hydrografi og plankton blir overvåka. I EMSO-prosjektet bidrar også glidere til å overvåke Svinøysnittet.

Vitenskapelige disipliner i EMSO: fysisk oseanografi

Generell informasjon

Posisjon: Fra 63°N 4°E og mot nordvest i den sørlige delen av Norskehavet
Avstand fra land: 100 km vestover fra norskekysten
Største vanndyp: 500 til 3000 m
Målinger fra stasjonen: 1995-2020 (UiB), 2020 (HI) og 2020 (første riggutsett i EMSO-prosjektet).
Finansiert av: Norges forskningsråd
Drevet av: Havforskningsinstituttet, Øystein Skagseth (oystein.skagseth@imr.no)
Webside: https://www.uib.no/en/noremso/140162/infrastructure#moored-observation-systems
Status: EMSO-rigg satt ut i mai 2020  
Regional prosjektleder: Ilker Fer, Universitetet i Bergen (ilker.fer@uib.no) 
Stasjon PI: Øystein Skagseth, Institute of Marine Research (oystein.skagseth@hi.no)

Vitenskapelig målsetning

I EMSO-prosjektet er hovedmålet med Svinøy-riggen å fortsette strømmålingene i NwASC slik at overvåkningen av volumtransport av nordgående atlantisk vann kan fortsette. Hovedriggen (S1) som er forankret på ca. 500 m dyp ved 63N, 4E viser seg å fange variabiliteten i volumtransporten som skjer månedlig eller sjeldnere. Et annet mål er å inkludere den vestlige greina av atlantisk vann (NwAFC) i måleområdet og slik også bestemme volumtransporten som denne strømmen står for. Dette skal gjøres ved å sette ut fire rigger der hver av dem har strømmålere som er festet nær bunnen for å unngå tråling. Disse målingene vil bli kombinert med målinger fra faste hydrografiske snitt (4-6/år) og satellittmålinger av havoverflata.

Beskrivelse av infrastruktur

Målinger fra hovedriggen (S1) blir brukt til å estimere hvordan volumtransport av NwASC varierer på skalaer lengre enn en måned. I tillegg vil fire strømmålingsrigger plasseres på dypene 1000, 1500, 2000, og 2500 m. Alle strømmålerne er Aanderaa Seaguard-instrumenter.

Foto/ill.: Øystein Skagseth

Foto/ill.: Øystein Skagseth

_{Til venstre: skisse av strømmålerriggen S1 og til høyre: kart som viser Svinøysnittets plassering.}

Stasjon M

Stasjon M er plassert ved 66°N 2°E i Norskehavet i den vestlige greina av den Norske atlanterhavsstrømmen (Norwegian Atlantic Front Current - NwAFC) som er en baroklin jetstrøm. Havområdet er dynamisk med et øvre lag av relativt varmt og salt atlantisk vann som på sensommeren typisk er påvirket av den ferske kyststrømmen. I EMSO blir en enkel rigg med ulike måleinstrumenter brukt til å overvåke variasjonen på stasjonen.

Stasjon M som også kalles OWS M (Ocean Weather Station M) ble opprettet i 1948 som en av 13 værstasjoner i Nordatlanteren. Stasjonene ble opprettet fordi lufttrafikken mellom Europa og Amerika økte og det var behov for bedre værmeldinger. Mellom 1948 og 2009 var det permanente værskip som sto for innsamling av data. Etter 2009 brukes ulike forskningsskip til å samle inn data fra stasjonen 4-6 ganger i året og til å sette ut og ta opp måleriggen. Diskrete målinger av karbon i hele vannkolonna startet i 2001 og i årene 2005-2009 og 2011-2021 ble pCO₂ i overflatevann målt kontinuerlig først ved hjelp av måleinstrumenter på værskipet og deretter ved hjelp av måleinstrumenter montert på en overflatebøye. Den første måleriggen ble satt ut på Stasjon M i 1994, og aktiviteten i EMSO er en fortsettelse av de lange dataseriene som finnes fra stasjonen. Stasjon M har alltid vært multidisiplinær, og over årene har målinger innen fysisk og kjemisk oseanografi, meteorologi og mikrobiologi blitt samlet inn fra stasjonen. I EMSO-prosjektet vil målinger innen fysisk og kjemisk oseanografi bli samlet in fra Stasjon M. I EMSO-prosjektet blir fysiske og kjemiske målinger fra havet samlet inn fra Stasjon M. 

Dataseriene fra Stasjon M bidrar til en bedre forståelse av hvordan hydrografi, karboninnhold og havforsuring i området varierer på kort og lang sikt.

Vitenskapelige disipliner i EMSO: fysisk og kjemisk oseanografi

Generell informasjon

Posisjon: 66°N 2°E i Norskehavet
Avstand fra land: 236 NM – 430 km fra norskekysten
Største vanndyp: 2050 m
Målinger fra stasjonen: 1948 (første måling), 1994 (første rigg)og 2020 (første rigg i EMSO-prosjektet)
Finansiert av: Norges forskningsråd
Drevet av: NORCE Norwegian Research Centre og Universitetet i Bergen, Ingunn Skjelvan (insk@norceresearch.no)
Webside:  https://www.uib.no/en/noremso/140162/infrastructure#moored-observation-s
Status: EMSO-rigg er aktiv og blir skiftet ut årlig
Regional prosjektleder: Ilker Fer, Universitetet i Bergen (ilker.fer@uib.no)
Stasjon PI: Ingunn Skjelvan, NORCE (insk@norceresearch.no)

Foto/ill.: UiB

Foto/ill.: NORCE

_{Til venstre: skisse av riggen som brukes på Stasjon M og til høyre: oppvarming av det dypeste vannet på Stasjon M i perioden 1948 -2022 (modifisert fra Østerhus og Gammelsrød, 1999).}

Vitenskapelig målsetning

I EMSO-prosjektet er hovedmålet med Stasjon M-aktiviteten å fortsette de lange dataseriene av hydrografi og karbon fra denne delen av Norskehavet. Målingene gir oss mer kunnskap om hvordan vannmassene varierer over kort og lang tidsskala. De dype vannmassene i Norskehavet er gradvis blitt varmere (se figur over) og målingen fra Stasjon M gjør oss i stand til å følge med på hvordan denne temperaturendringa vil bli i framtida. I tillegg vil vi undersøke hvordan havforsuring endres på kort og lengre sikt og videre undersøke hva som driver observerte endringer i uorganisk karbon og havforsuring. På lang sikt vil dette gi oss en bedre forståelse av klimasystemet.

Beskrivelse av infrastruktur

På Stasjon M bruker vi en rigg som strekker seg fra ca. 500 m dyp til bunnen på ca. 2050 m. På riggen er det festet instrumenter som måler temperatur, salt, trykk og CO₂ (karbondioksid) på ulike dyp i vannkolonna. Målinger for løst oksygen vil bli inkludert. Den første riggen i EMSO-prosjektet ble satt ut i 2020, og den blir nå skiftet ut årlig, vanligvis i august/september. 

Data blir lastet ned etter at måleinstrumentene er tatt opp og blir tilgjengelig etter at de er kvalitetskontrollert.

_{Referanser: Østerhus, S. og T. Gammelsrød, 1999, The abyss of the Nordic Seas is warming, J Climate, 12, 3297-3304.}

Sørkapp

På kontinentalsokkelen langs Norge og rundt Svalbard er det tusenvis metanlekkasjer fra havbunnen. Metan er en potent klimagass som vil kunne forverre global oppvarming hvis den stiger opp til havoverflata. På havbunnen sør for Svalbard er det store mengder gasshydrater og naturgass lekker kontinuerlig fra havbunnen. Her stiger bobler av metangass opp til ca. 20 m under havoverflata. I EMSO-prosjektet vil Sørkapp-observatoriet gjøre målinger ved havbunnen og i vannkolonna over for å overvåke lekkasjen av metangass og hvordan gassen fordeler seg i vannkolonna. I tillegg vil vi måle oseanografiske prosesser i hele vannkolonna fra overflate til bunn.

Vitenskapelige disipliner i EMSO: fysisk og kjemisk oseanografi, geovitenskap

Foto/ill.:

Manuel Moser, UiT

_{Batymetri av gasshydratområdet sør for Svalbard. De hvite linjene representerer bobler av gass (bilde: Manuel Moser, PhD-student ved UiT Norges arktiske universitet).}

Generell informasjon

Posisjon: 76.107°N 15.967°E, gasshydratområde sør for Sørkapp på Svalbard
Avstand fra land: 28 NM – 52 km fra Svalbards vestkyst
Største vanndyp: 390 m
Målinger fra stasjonen: planlagt desember 2021
Finansiert av: Norges forskningsråd
Drevet av: UiT Norges arktiske universitet
Website:  https://www.uib.no/en/noremso
Status: under utvikling
Regional prosjektleder: Ilker Fer, UiB (Ilker.Fer@uib.no) 
Stasjon PI: Bénédicte Ferré, UiT The Arctic University of Norway (benedicte.ferre@uit.no)

Vitenskapelig målsetning

Hovedmålet er å estimere i) sesong- og mellomårlig variasjon av metangass som lekker fra havbunnen i et område sør for Svalbard; ii) hvor høyt i vannsøyla metangass blir transportert; iii) hvordan vannmassene i området påvirker variabiliteten i metangass i vannet.

Beskrivelse av infrastrukturen

Observatoriet ved Sørkapp vil bruke en bærestruktur for sensorer (K-lander) som blir plassert på havbunnen og en rigg som måler i vannkolonna. Begge delene er utstyrt med fysiske og kjemiske sensorer (hydrofon, ADCP, CTD, pH-, CH₄- og CO₂-sensorer). Utsettinga er planlagt i desember 2021.

Fram Strait

Riggen F10 i det sentrale Framstredet er plassert på 78.83°N, 2°W. Den måler det atlantiske vannet som resirkuleres i Framstredet og smelter sammen med den sørgående Østgrønlandsstrømmen (EGC). I de øvre vannmassene i dette området finner vi Polarfronten, som representerer skillet mellom polarvann og atlantisk vann, og siden utstrekningen av fronten varierer vil riggen måle vekselvis ferskt, kaldt polarvann fra EGC og varmt, salt atlantisk vann fra Vestspitsbergenstrømmen (WSC). Det resirkulerte atlantiske vannet strømmer vest-sørvestover og er spesielt sterk om vinteren da strømmen blir påvirket av kraftige vinder over Grønlandshavet. Strømmen blir avkjølt og dermed tyngre og representerer majoriteten av det dype vannet som renner over Danmarkstredet lenger sør og videre ned i dypet av Atlanterhavet.

Riggen F10 sto på 79°N fra 1997-2002 og på 78.83°N fra 2002-2016. I disse periodene ble riggen vedlikeholdt av Alfred Wegener instituttet (AWI). Fra 2017-2020 ble riggen plassert på 78.83°N og vedlikeholdt av Norsk Polarinstitutt (NPI). EMSO representerer en fortsettelse av riggen F10 under NPIs ledelse. Her blir også målinger av oppløst oksygen pH/pCO2 lagt til.

Vitenskapelige disipliner i EMSO: fysisk og kjemisk oseanografi

Generell informasjon

Posisjon: 78.83°N 2°W i Framstredet
Avstand fra land: 280 km vest for Svalbard
Største vanndyp: 2655 m
Målinger fra stasjonen: 1997-2016 (AWI), 2017-2020 (NPI) og 2020 (første rigg i EMSO-prosjektet)
Finansiert av: Norges forskningsråd
Drevet av: Norsk Polarinstitutt
Webside: https://www.uib.no/en/noremso/140162/infrastructure#moored-observation-systems
Status: EMSO-rigg satt ut i august 2020
Regional prosjektleder: Ilker Fer, Universitetet i Bergen (ilker.fer@uib.no) 
Stasjon PI: Laura de Steur, Norsk Polarinstitutt, (laura.de.steur@npolar.no)

Foto/ill.:

Kristen Fossan, Norwegian Polar Institute. Mooring diagram of F10.

Foto/ill.:

Laura de Steur, Norwegian Polar Institute. Mooring recovery in central Fram Strait.

Foto/ill.:

Laura de Steur, Norwegian Polar Institute. Fram Strait Arctic Outflow Observatory.

Vitenskapelig målsetning

F10-riggen måler hydrografi og strøm i det atlantiske vannet som resirkuleres i Framstredet. I tillegg måles hvor langt øst utbredelsen av det polare vannet er i Østgrønlandsstrømmen. Vi vil også studere forholdet mellom atmosfære, sjøis og variabilitet av øvre vannmasser. Oppløst oksygen og pH/CO2 blir målt og dermed kan vi undersøke hvordan biogeokjemien varierer gjennom året og hvordan dette er knytta til fysisk oseanografi. Lange dataserier bidrar til bedre forståelse av trender og langsomme endringer i havet og klimaet.

Beskrivelse av infrastruktur

Riggen i Framstredet har målt hydrografi og strømmer siden 1997. Måleinstrumenter for temperatur, saltinnhold og trykk (Seabird SBE37 eller RBR CTD) er montert på 55-75 m (front mellom polart og atlantisk vann), 250-275 m (atlantisk vann) og på 2600 m (dypvann) nominelt dyp. Måleinstrumenter for oppløst oksygen og pH/pCO2 ble i 2020-2021 montert i øvre vannlag på 55-75 m dyp. En RDI ADCP (måler oppover med 300 kHz) er installert på 55-75 m dyp mens på større dyp blir ettpunkts-strømmålere fra Nortek (Aquadropp) brukt. Riggen vil gjennomgå vedlikehold i august-september i forbindelse med det årlige toktet til Framstredet i regi av Norsk Polarinstitutt, der også måleriggene som overvåker utstrømning fra Arktis (Fram Strait Arctic Outflow Observatory, se skisse over) blir vedlikeholdt.

Glidere vil bli brukt for å overvåke oseanografiske egenskaper og sirkulasjon av vannmasser i utvalgte nøkkelområder i De nordiske hav (Figur 1). De østligste snittene 1 og 2 (Svinøy og Gimsøy) fokuserer på den Norske atlanterhavsstrømmen. Disse snittene inngår i et langsiktig hydrografisk overvåkningsprogram der målingene på Svinøy-snittet går tilbake til 1950-årene. Snitt 3 (Framstredet) fyller observasjonsgapet i sentrale deler av Framstredet og snittet måler egenskaper og variabilitet i atlantisk vann som resirkulerer i Framstredet og strømmer sørover langs Polarfronten. Snitt 4 og 5 går fra sentrale deler av Grønlands- og Islandshavet mot Grønlands kontinentalsokkel og måler vinterkonveksjon i de dype bassengene vest i De nordiske hav. I tillegg bidrar disse snittene til å overvåke sørgående transport av kaldt og ferskt overflatevann fra Arktis og tungt vann som forsyner den dypeste delen av den atlantiske omveltningen (Atlantic Meridional Overturning Circulation – AMOC) i Østgrønlandstrømmen. Den atlantiske omveltningen strekker seg vestover til iskanten ved Grønland.

Gliderne måler temperatur, saltinnhold og trykk. 

Vitenskapelige disipliner i EMSO: fysisk oseanografi 

Generell informasjon

Posisjoner:  Snitt 1 – Svinøy: 62.7°N, 4.4°E - 64.7°N, 0.0°E 

Snitt 2 – Gimsøy: 68.8°N, 13.0°E - 70.2°N, 8.8°E 

Snitt 3 – Framstredet: 78.8°N, 9.0°E - 78.8°N, 7.0°W 

Snitt 4 – Grønlandshavet: 73.5°N, 2.0°E - 76.4°N, 7.8°W 

Snitt 5 – Islandshavet: 70.6°N, 10.0°W - 71.0°N, 19.6°W 

Avstand til land: Varierer  
Største vanndyp: Varierer 
Målinger fra stasjonen: 2020 (glidere i EMSO-prosjektet)
Finansiert av: Norges forskningsråd
Drevet av: Universitetet i Bergen, Norsk Polarinstitutt og Havforskningsinstituttet 
Webside: https://www.uib.no/en/noremso/140162/infrastructure#glider-observation-systems 
Status: utsetting av gliderne vil begynne sommeren 2021
Regional prosjektleder: Ilker Fer, Universitetet i Bergen (ilker.fer@uib.no) 
Stasjon PI: Kjetil Våge, University of Bergen (kjetil.vage@uib.no) 

Vitenskapelig målsetning

Hovedmålet med glidersnittene er å produsere lange serier av hydrografidata av høy kvalitet fra De nordiske hav. Sanntidsdata vil bli brukt i værvarslingsmodeller og data som ikke er tilgjengelig i sanntid vil brukes til validering av havmodeller. De østligste glidersnittene overvåker den atlantiske delen av De nordiske hav og spesielt den Norske atlanterhavsstrøm. De vestlige glidersnittene måler i regioner av Grønlands-og Islandshavet der dypvann blir danna i tillegg til deler av den sørgående Østgrønlandsstrømmen.

Beskrivelse av infrastruktur  

Ulike glidertyper blir brukt langs snittene: 

Alle gliderne måler temperatur, saltinnhold og trykk, mens gliderhastighet midlet over dyp blir beregnet fra forskjellen mellom hastighet i forhold til havbunnen og hastighet i vannet.  

Nye Slocum-glidere ble kjøpt høsten 2020 og testkjøringer ble gjort senere samme år. Programvaren er oppdatert og alle glidersnittene vil være operasjonelle fra sommeren 2021.  

Vedlikehold av de oppladbare gliderne vil foregå i forbindelse med forskningstokt i Norskehavet. Gliderne som ikke er oppladbare (endurance-gliderne) vil gjennomgå vedlikehold på de årlige toktene til EMSO Mohn-observatoriet Fåvne (Figur 1). En begrenset datamengde blir sendt til land hver gang gliderne kommer til overflaten. De komplette datasettene blir lastet ned fra gliderne når de gjennomgår vedlikehold og disse dataene blir gjort tilgjengelig etter at de er kvalitetskontrollert og kalibrert.  

Lenke til Dataene fra pågående glider-snitt.

^{Vår flåte med undervannglidere. Fra venstre til høyre Kjetil Våge, Ilker Fer, Fiona Elliott og Algot Peterson}

EMSO-Mohn vil etablere et observatorium på Fåvne, et nylig oppdaget område med hydrotermiske skorsteiner. Observatoriet vil være forankret på en fast posisjon og måle både på havbunnen og i vannkolonna med trådløs overføring av data. Målingene vil være tverrfaglige og strekker seg fra geofysikk og fysisk oseanografi til økologi og mikrobiologi. Fåvne-området er ultramafisk (rikt på jern og magnesium) og befinner seg på Mohn-ryggen, som ligger på grensen mellom to jordplater som spres fra hverandre svært sakte. Her møtes det kalde vann fra Grønlandshavet og varmt vann fra Norskehavet og danner en oseanografisk front. Målet med observatoriet er å forstå dynamikken mellom utslipp fra de hydrotermiske skorsteinene, den ujevne havbunnen og oseanografiske prosesser, og videre kvantifisere koblingene mellom disse. Vi vil også fokusere på betydningen skorsteinene har for biosfæren og den omliggende vannmassen i De nordiske hav.

Vitenskapelige disipliner i EMSO: geovitenskap, fysisk oseanografi, biogeokjemi, marin økologi (planlagt).

Foto/ill.:

Thibaut Barreyre (distributed via imaggeo.egu.eu)

Generell informasjon

Posisjon: Mohn-ryggen, Fåvne-området med hydrotermale skorsteiner
Avstand fra land: 325 NM – 600 km fra vestkysten av Norge
Største vanndyp: 3050 m
Målinger fra stasjonen: planlagt sommer 2022
Finansiert av: Norges forskningsråd
Drevet av: Universitetet i Bergen, Thibaut Barreyre (thibaut.barreyre@uib.no)
Webside: https://www.uib.no/en/noremso/140162/infrastructure#emso-mohn

Status: under utvikling (pr februar 2021)
Regional prosjektleder: Ilker Fer, Universitetet i Bergen (ilker.fer@uib.no)
Stasjon PI: Steffen Leth Jørgensen, University of Bergen (Steffen.Jorgensen@uib.no)

Vitenskapelig målsetting

Å forstå dynamiske koblinger mellom utslipp fra hydrotermiske skorsteiner, havbunnen rundt og oseanografiske prosesser for å kvantifisere i) transport av energi og masse fra jordens indre til vannkolonna over og ii) hvordan utslippene fra skorsteinene spres i vannkolonna tatt i betraktning det oseanografiske frontsystemet som ligger ved Mohnryggen.

Beskrivelse av infrastruktur

Observatoriet er under utvikling og planen er å sette det ut sommeren 2022. Observatoriet vil bestå av en rigg sammenkoblet med måleinstrumenter som står på en bærestruktur havbunnen. En overflatebøye vil kommunisere akustisk med måleinstrumentene på havbunnen og sende data (hydrotermiske og oseanografiske data, som f.eks. trykk, temperatur, turbiditet og strøm) via satellitt til EMSOs datasenter ved Universitetet i Bergen. I tillegg vil vi bruke autonome måleinstrumenter som beveger seg langs bunnen og samler inn ulike prøver av f.eks. mikrobiologi fra disse unike omgivelsene.