TEHNIKE UZORKOVANJA I PRIKUPLJANJA PODATAKA KOJE SE

PRIMJENJUJU U ISTRAŽIVANJU MORA

1

Fizikalno - kemijske osobine mora: temperatura, salinitet, tlak, vjetar

NEPOSREDNO Crpci (sonde) Drifteri ili posmični plovci Mjerne platforme - plutače poput Air-Sea Interaction Meteorology (ASIMET) CTD sonda ili Sonda za mjerenje Vodljivost vode – Temperature -Dubine STRUJOMJER (od Ekmanovog do modernih mehaničkih, akustičnih mjerenja)

2

POSREDNO: Daljinska mjerenja, satelitska oceanologija

3

Geofizička istraživanja

4

Magnetometar: mjeri magnetsko polje u oceanu tako što bilježi “magnetske trake” na dnu oceana

Seizmometar registrirappodmorske potrese

Metode istraživanja vezane za GEOLOGIJU MORA

POSREDNE i NEPOSREDNE metode

NEPOSREDNE METODE

A) Ronjenje (ograničenja?)

B) Uzorkovanja

C) Podmornice

5

1. Uzorkovanje: GRABILA, DREDŽE i “box-corer”

Razna grabila se spuštaju s broda dok ne dosegnu dno gdje sakupljaju uzorke. Na “čvrstom” dnu mreža (dređa), sastavljena od lanaca isprepletanih u mrežu, usitnjava stijene na dnu i moguće je uzorkovanje.

6

Sedimentne zamke i posmični plovci/drifteri:sakupljaju sedimente koji tonu

7

2. Uzorkovanje: Jezgrovanje (koreri/jezgrila)

Neporemećeni slijed sedimenta: cijevi se utiskuju u sediment kako bi uzeli potpuni slijed slojeva sedimenata na dnu.Klipno (piston), gravitacijsko

8

Uzorkovanje: jezgrovanje

Nekonsolidirana dna i dubine veće od 20 m

Prvi put primijenjen 1947. (B. Kullenberg)

9

10

11

Vibracijska sonda (Vibrocorer)

Nekonsolidirano dno (sediment) I utiskuje se 3-9 m duboko u sediment

12

3. Podmornice s ili bez posade

13

POSREDNE METODE

PDR, Precision depth recorder

Panoramski dubinomjer (Side-scan sonar) - topologija morskog dna

Seizmičko profiliranje

ROV i video snimanje

14

Mjerenje dubina - Batimetrija

Batimetrija je mjerenje oceanskih dubina i crtanje topografije oceanskog dna

Oceansko dno je razveden teren sastavljen od različitih struktura

Najranije metode određivanja dubine: koriste užad s utezima na jednom kraju(Posejdon 85. g. p. K.)

Prva mjerenja (čak 2000 godina) su bila primjenom olovnice (žica s utegom)

Mjeri se u fatomima (1 fatom= 1,8 m)

15

Važnost mjerenja dubina

Sigurna plovidba (nautičke karte)

Procjena volumena mora

Kontrola onečišćenja

Ribarstvo i eksploatacija mineralnih sirovina

Izgradnja podmorskih konstrukcija

Luke i dokovi (održavanje)

16

1. Mjerenje dubine

Ekspedicija Challenger (1872-1876) –početak sistematičnih batimetrijskih istraživanja Oceansko dno nije ravno – izražen reljef Dubinomjer ili Olovnica Njemački brod Meteor (1920te) – prvo pregledavanje uz korištenje zvučnih valova (sonara) Zvuk putuje vodom brže nego zrakom SONAR (Sound Navigation and Ranging) –ultrazvučni lokator ili zvučni radar ili dubinomjer

17

Davno, brodovi su isplovljavali i vršili ručno zvučno mjerenje (soniranje) s olovnicama i žicom ili a su uzduž obale radili profile i sonarimana mjerili dubine, te crtali karte!

EHOSONAR1. 1822. D. Colloden koristi podvodno zvono kako bi izračunao brzinu zvuka u vodi

2. 1906. L. Nixon patentira SONAR kojim otkriva sante leda. Ultrazvučni dubinomjer ili Eholot Zvučni se val šalje na morsko dno Osluškuje se kad će se vratiti. Koristi se formula za izračunavanje dubine. brzina = udaljenost*/vrijeme *Udaljenost koju zvuk prođe su dvije dubine (dolje /gore)

19

20

Mjerenje dubine (2)

Drugi svjetski rat – Američka vojska razvija tehnologiju SONARA

više o neprijatelju

više o oceanu

1950tih – 1960tih – jedan, fokusiran visokofrekventni, kratkovalni zvučni snop

Batimetrija “širokog snopa”

Zvuk se širi sve dok ne dosegne dno

dubina – „fuzzy” procjena

21

Jedan, fokusiran, visokofrekventni, kratkovalni zvučni snop

Mjerenje dubine (3)

1970’tih – revolucija u batimetrijskim istraživanjima. Uvodi se više-snopna zvučna tehnika Panoramski dubinomjer Više-snopni, fokusirani, visokofrekventni i kratkovalni zvukovi “usko-snopna” ili “više-snopna” mjerenja dubine Zvučni snop ostaje “uzak” i strogo usmjeren cijelo vrijeme na putu k dnu. Precizno mjerenje

22

Više-snopni, fokusirani, visokofrekventni i kratkovalni zvukovi

Signal se širi lepezasto pokrivajući dno u duljini koja je dva puta veća od dubine. Preciznost je 10 metara. Za svaku točku odaslanog zvuka, za vrijeme povratka stižu 120 puta uvećani podaci. Vrijeme vraćanja zvuka se pretvara u dubinu

23

24

Dobivanje više-snopnihpodataka izvrsne rezolucija je dugotrajan proces. Brod se sistematično kreće područjem pri čemu se trasa kretanja preklapa. Preklapanjem se podiže točnost i preciznost, a nedostaci izazvani npr. lošim vremenom se mogu nadomjestiti.

Metoda Sonara

Višesnopni

Bočni

Slika dna nastala primjenom višesnopnog sonara

Pokrivenost dna, gustoća podataka različitim metodama

Olovna žica Jedan snop Više snopova

1-2 103

zvukova po mjerenju

500 - 750 103

zvukovapo mjerenju

400,000 – 1,000,000 103

zvukova po mjerenju

27

Lasersko skeniranje iz zraka (Airborne Laser Scanning)

Fotogrametrija: ALS/LiDAR daljinska tehnologija koja mjeri udaljenost reflektirajućim laserskim svjetlom. LiDAR: LIght Detection and Ranging or Laser Imaging Detection and Ranging)• Razvijen 1960.• Moderni kompjutor, GPS uvelike pomogli razvoj i upotrebu.Loše strane: Nema detalja, nepreciznaslika dna, dugotrajni proces i skup kad se gleda veličina oceana

Satelitsko mjerenja dubine

Sateliti (Seasat, Geosat lansiran 1985.) mjere visinu površine mora. Udubljenja/ispupčenja su zbog razlike u gravitacije Površina mora oponaša površinu morskog dna Mjeri se vrijeme koje treba signalu odaslanom sa satelita da prođe kroz atmosferu, udari na površinu mora i vrati se na satelit Preciznost od 5 cm!

29

Izbočine i udoline na površini oceana rezultat su malihpromjena u zemljinom polju gravitacije. Veća gravitacijska privlačnost zbog velike planine na morskom dnu privlači stvara lokalnu izbočinu na površini oceana. Podmorski vulkan 2000 mvisok i radijusa od 20 km, pravi izbočenje koje se ne može vidjeti prostim okom jer je površina mora jako blago nagnuta.

Ova mala izbočenja i udoline na GEOIDU mogu se točno mjeriti pomoću satelita.

Karta morskog dna dobivena satelitskim i ultrazvučnim snimanjima

31

Prednost: velike površine , mjesta kojima brodom teško prilazimo, kako snima površinu mora koja je odraz konfiguracije morskog/oceanskog dna.

2. Seizmička istraživanja

Sezmička refleksija slična je radu sonara, koristi se veća energija. Kad odaslana energija udari na plohu koja je granična ploha između naslaga različite gustoće, dio se energije odbija. Mjeri se vrijeme koje je potrebno da se energija vrati Izračunava se dubina plohe. Brod koji se kreće može pratiti kontaktnu plohu na veće udaljenosti. Tehnika se primjenjuje za mjerenje struktura i debljine sedimenta na dnu.

32

33

Možemo koristiti sonar za kartiranje dna, ali kako ćemo doznati što se tamo zbiva?

Sonarna tehnologija vidi konsolidirane stijene.

Podmornice i kamere mogu samo male segment dna snimiti …

Kako onda istražujemo život na morskom dnu i na najvećim dubinama?

Kako smo pronašli hidrotermalne izvore?

3) Daljinski upravljane ronilice (ROV): snimanje sedimenti na dnu

35

BATIMETRIJA I TOPOGRAFIJA MORSKOG/OCEANSKOG DNA

Batimetrija: istraživanje dubina oceana i topografije oceanskog dna.

Batimetrijske slike otkrivaju osobine kontinetskog šelfa, pokazuju plićake i kanale.

Zaljev

Kanal

Plićak

Topografiju oceanskog dna oblikuju geološki procesi povezani s Tektonikom ploča. Na mjestima gdje se oceani šire nalazimo srednje-oceanske grebene Zone subdukcije su oceanski jarci, mjesta najvećih dubina-

Oceanske dubine i odgovarajuće ekološke zone

Abisalne ravnice

Abisalne ravnice su zaravljena ili blago nagnuta područja na oceanskom dnu. Leže između kontinenskog preloma i srednje-oceanskog grebena.

Debeli sloj sedimenta

šelf Abisalna ravnicaP r

Kontinentski rub

Abisalna brda

Brda na ocenskom dnu, različitih dijametara i visina, veći od brda na kopnu.

100-1000 m visoki, dijametar nekoliko km

Tanki sloj sedimenta .

Podmorske planine (Seamounts) su potopljeni vulkanski stošci koji se s dna izdižu više od 1000m

Morske planine mogu biti samostojeći ili su dio otočnih lukova ili su raspoređeni poput lanca (Havaji-Emperor Chain) Planine koje se uzdižu s oceanskog dna ali ne dosežu do površine oceana i nisu otoci.

Oceanski otoci

Jedan tip oceanskih otoka su oni na vulkanskimm otočnim lukovima.

Nataju iz vulkana tijekom tektonskih pokreta (podvlačenja ploče).

Atoli

Atoli su koraljni otoci koji potpuno

ili djelomično okružuju lagunu.

Darwinova teorija postanka atola

Vulkan izbija iznad površine ocean, tvori otok čije podmorske padine koloniziraju koralji

Koralja stvaraju greben oko otoka, otok tone a koralji nastavljaju rasti

Tonjenje se nastavlja, stvara se barijerni greben i laguna

Otok potone, a laguna je ograničena prstenom atola

47

Havajski otoci su nastali iz „vrućih točaka”

Vruće točke nastaju kad magma se uzdiže iz dubine PLAŠTA i probija se kroz oceansku koru, stvarajući otočni lanac. Magma se razlikuje od otočnih lukova jer dolazi iz dubine unutrašnjosti zemlje.

Giote

Giote ili “planine stolovi”, podmorska uzvišenja s ravnim vrhom. Ravni vrh je posljedica erozijskog djelovanja valova, vjetrai atmosferskih procesa.

Podmorska planina Vulkanski otok Erozija giota

Kontinentski šelf

Kontinetski šelf = kopno i obala; kopno tijekom glacijala (ledenog doba), pod morem za vrijeme interglacijala.

Kontinentska padina

Padina koja povezuje oceansko dno sa šelfom. Dio je kontinenta.

Kontinentski prelom

Blaga padina, glatke površne, nastala nakupljanjem sedimenta koji je nastao trošenjem kopna, a smješten između kontinentske padine I abislane ravnice.

Srednje-oceanski greben/hrpt

Najveće topografske strukture na Zemlji Podmorska planina koja ima dolinu , RIFT, koja se pruža duž grebena. Nastali tektonskim procesima, “trake” stijena slične starosti paralelnih s grebenom, a kako se udaljujemo od grebena “trake” su sve starije To je mjesto gdje se ocean širi, gdje bazaltna lava eruptira

Koliko se brzo širi oceansko dno?

Teoretski model formiranja magnetskih traka. Nova se oceanska kora stalno stvara na krijesti grebena, hladi i postaje sve starija kako se udaljavamo od kreste grebena sa širenjem oceanskog dna: a) mjesto širenja prije 5 milijuna godina; b) prije 2do 3 milijuna godina; c) danas.

Afrički dolina rifta je područje gdje se rađa novi centar širenja (pruža se od Libanona na sjeveru do Mozambika na jugu)

Podmorski kanjoni nastaju tijekom aktivne faze rubova ploča.

Kanjoni prenose terigeni sediment u more Kanjoni mogu biti potopljena riječne doline iz doba kad je razina mora bila nižal*Uski široki kontinentski šelfAktivna obala – uski šelfPasivna obala - širi šelf

Podmorski kanjoni

Podmorski kanjoni presijecaju šelf I padinu, nalikuju riječnim koritima na kopnu, a nastali su tijekom niske razine mora Nastali kretanjem sedimenta I mora: o tome svjedoče riplovi na dnu kao I lepezasti pojavljivanje sedimenta na završecima kanjona Izdubljeni turbiditnim strujama ili muljnim odronima koji erodira “vertikalne” strane gdje teče Kad dosegne dno, struja uspori, sediment odlaže

58

Dubokomorski kanjon, jarak

Dugačka, uska topografska depresija na oceanskom dnu.

Najdublji dijelovi oceana.

Hidrotermalni izvori

Pukotina na površini gdje geotermalnao zagrijana voda izbija na površinu.

Nalazimo ih blizu vulkana, mjesta gdje se tektonske ploče kreću, na oceanskom dnu i blizu VRUĆIH TOČAKA.

Presjek širenja oceanskog dna.Hidrotermalni izvori su u centru širenja, pukotine u kori su rasjedi putem kojim se kora preslaguje (adjustments to the crust occur).

Jedna od većih misterija tek čeka da se razjasni… Kako organizmi koloniziraju novi izvor?

Izvori su privremeni, nastaju, aktiviraju se i ugase, traju kratko

Kako se organizmi šire i koloniziraju na tisuće km velike prostore u dubokom oceanu ??????