September 25, 2022
Glasfaserkabel erkennen Wale im Meer

Mehrere Walarten sind stark vom Aussterben bedroht. Wüsste man, wo sie sind, könnte man sie vielleicht besser schützen. Satellitenbilder auftauchender Meeressäuger und punktuelle Unterwassermikrofone liefern nur bescheidene Daten. Ein Versuch vor Spitzbergen zeigt nun, dass sich ungenutzte Untersee-Glasfaserkabel dazu eignen, Walgesänge entlang der Kabel mittels Distributed Acoustic Sensing zu orten und auszuwerten.

Das geht aus der aktuellen Veröffentlichung einer Forschergruppe um Léa Bouffaut von der Technisch-Naturwissenschaftliche Universität Norwegens (NTNU) in der Fachzeitschrift Frontiers in Marine Science hervor. Bei Distributed Acoustic Sensing werden Laserpulse durch eine ansonsten ungenutzte Glasfaser geschickt, die wieder zum Absender zurücklaufen. Glasfaserkabel sind allerdings nie perfekt, sondern enthalten Unreinheiten im Material. Wird das Kabel erschüttert, zittern die Unreinheiten anders als das eigentliche Glasfasermaterial. Dadurch schwanken die Laufzeiten der Lichtpulse.

Seit einigen Jahren werden Untersee-Glasfaserkabel zur Erdbebenmessung ohne Installation spezieller Sensoren eingesetzt. Bouffaut et. al. setzen die gleiche Technik jetzt für viel feinere Erschütterungen der ungenutzten Glasfasern ein: Walgesang. Die Schallwellen legen im Meer große Entfernungen zurück und treffen unter anderem auf Unterseekabel. Die dabei ausgelösten Erschütterungen sind winzig, lassen sich aber messen – das ist so genau, dass sich der Ort bis auf wenige Meter bestimmen lässt. Sogar die 3D-Position des singenden Wales in Relation zum Unterseekabel lässt sich aus den Daten schätzen, berichten die Forscher.

Eine frühere Studie hat gezeigt, dass die Daten bis zu einer Glasfaserlänge von 171 Kilometern valide sind. Allerdings endet der Spaß beim ersten Signalverstärker, der in vielen Fällen 50 bis 70 Kilometer von der Küste entfernt steht. Doch selbst das wäre für Tierschützer eine sensationelle Verbesserung der Daten über Wale.

Am arktischen Archipel Spitzbergen konnten Bouffaut et. al. ein ungenutztes Unterseekabel verwenden, das sogar für 120 Kilometer brauchbare Daten liefert. 44 Tage lang haben sie im Sommer 2020 645 mal pro Sekunde Lichtpulse mit einer Wellenlänge von 1500 Nanometern (nm) in das Kabel geschickt. Die rücklaufenden Lichtpulse erzeugten einen Datenberg von sieben Terabyte pro Tag. Darin haben die Forscher manuell 832 Walgesänge erkannt, deren Aufprallort am Kabel sie mit einer Auflösung von 408 cm genau bestimmt haben. Daraus konnten sie dann auch die wahrscheinliche Ausgangsposition der Schallwelle, also den Aufenthaltsort des singenden Tieres, schätzen

Einen Teil der Rohdaten haben die Forscher online gestellt. Für die Zukunft hoffen die Forscher, durch genaue Vermessung des Meeresbodens, Kalibrierung der jeweiligen Glasfasern und automatisierte Auswertung noch viel mehr Walgesänge aufspüren zu können. Gelingt das eines Tages in Echtzeit, könnten damit Schiffskapitäne gewarnt werden, um Zusammenstöße mit Walen zu vermeiden.

(ds)

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