Denne artikkelen er produsert og finansiert av Norsk Polarinstitutt - les mer.

Pierre-Marie Lefeuvre og Simon Filhol er to av isbreforskerne bak den nye teknologien.
Pierre-Marie Lefeuvre og Simon Filhol er to av isbreforskerne bak den nye teknologien.

Spesialbygde værstasjoner takler arktisk sprengkulde og mørke

Dyre instrumenter som sliter med å samle data i de avsidesliggende områdene på Svalbard, har vært hodebry for isbreforskere i Ny-Ålesund. Nå har de løst problemet.

I år er et nettverk av sensorer som tåler arktiske forhold og samler inn pålitelige isbredata i lite tilgjengelige områder i Arktis på plass.

– Værstasjonene er bygd av billige deler som er enkle å få tak i. Flere av delene har man kanskje til og med hjemme, forteller forskerne.

– Var veldig tungvint

En gruppe forskerne fra Norsk Polarinstitutt og Universitetet i Oslo har overvåka isbreer rundt Ny-Ålesund forskningsstasjon i årevis. Svalbard er en nøkkelregion for å studere klimaendringer og for å studere hvor mye smeltende isbreer her bidrar til havnivåstigning.

For å finne svar overvåker forskerne massebalansen. Det vil si hvor mye snø isbreene legger på seg om vinteren og hvor mye snø og is som smelter om sommeren. 

Værstasjonene i nettverket måler lufttemperatur, fuktighet, lufttrykk, snødybde, vindhastighet og stråling.
Værstasjonene i nettverket måler lufttemperatur, fuktighet, lufttrykk, snødybde, vindhastighet og stråling.

Til det trenger de hele tiden data om vær, vind og snødybde fra værstasjoner gjennom sesongen. 

Infrastrukturen og instrumentene har vært både dyre og vanskelige å håndtere. Det har derfor vært vanskelig å gjøre disse målingene i de avsidesliggende områdene på Svalbard.

– Batteriene til en værstasjon alene har veid opptil 40 kilo. Frakt og vedlikehold har vært veldig tungvint. Spesielt i områder som er langt unna sivilisasjon og kronglete å komme til, sier isbreforsker Simon Filhol.

Dessuten har batteriene ofte gått tomme for strøm om vinteren. Fuktigheten har ødelagt den dyre elektronikken i værstasjonene og rimfrost har blokkert målesensorene. 

Høye fjell har dessuten sperret for kommunikasjonen mellom værstasjonene, slik at de ikke får sendt signaler seg imellom.

– Konsekvensene var at vi ikke fikk sikkerhetskopiert minnet til enkelte værstasjoner. Da mister vi verdifulle data og får hull i datasettet, forklarer isbreforsker Pierre-Marie Lefeuvre.

Værstasjonene sender dataene videre til nærmeste «basestasjon» som sender dataene videre til en server. Her er Simon Filhol på Kongsvegen.
Værstasjonene sender dataene videre til nærmeste «basestasjon» som sender dataene videre til en server. Her er Simon Filhol på Kongsvegen.

Forskerne som jobber sammen i Ny-Ålesund, har dermed utviklet en ny type isbreovervåkning. Filhol forteller:

– Vi har bygd opp et nettverk av enkle værstasjoner og flere basestasjoner. De gir grunnleggende data om hvordan isbreer vokser og minker hele året rundt med kontinuerlig sikkerhetskopiering av data. Det viktigste for oss er at nettverket skal være enkelt å drive og vedlikeholde. Det mener vi at vi nå har klart.

Teknologisk nybrottsarbeid

Forskerne studerer isbreer som ligger i områdene rundt Ny-Ålesund forskningsstasjon. Her har Norsk Polarinstitutt lange tidsserier med overvåkning, der den lengste går tilbake til 1967. Alle breene har tapt masse i periodene de har blitt overvåket.

Ny-Ålesund forskningsstasjon ligger ved Kongsfjorden som er omgitt av isbreer.
Ny-Ålesund forskningsstasjon ligger ved Kongsfjorden som er omgitt av isbreer.

Til tross nesten 60 år lange tidsserier har ikke den teknologiske revolusjonen innen geovitenskap kommet langt. 

Forskerne forteller at geovitenskap er en nisje som ikke er et attraktivt marked for private selskap å investere i. Dermed utvikler feltet seg lite. Og med lite investering blir teknologien begrenset og kostbar.

Basestasjonen i Ny-Ålesund er montert på taket på Sverdrup-bygget til Norsk Polarinstitutt.
Basestasjonen i Ny-Ålesund er montert på taket på Sverdrup-bygget til Norsk Polarinstitutt.

– Det er få forskere og teknikere som utvikler teknologi som dette, i polare strøk. De fleste jobber isolert, og forskningsmiljøet mangler kunnskapsoverføring i faget, sier Filhol.

Får å utvikle feltet, trengs en kombinasjon av isbreforskere og fagfolk med ekspertise innen elektronikk og programmering. Og det trengs tid. Man må jobbe langsiktig over flere år.

Basestasjonene har åpen luftlinje uten for eksempel fjell som sperrer signalet til værstasjonene den kommuniserer med. Her værstasjonene på isbreen Kongsvegen.
Basestasjonene har åpen luftlinje uten for eksempel fjell som sperrer signalet til værstasjonene den kommuniserer med. Her værstasjonene på isbreen Kongsvegen.

– Det er ikke bare-bare å få til hvis man ikke har penger, tid eller nettverk.

Billigere og bedre

Suksessfaktoren for forskerne i Ny-Ålesund var at de allerede hadde et godt etablert samarbeid og den drivkraften som skulle til for å ta saken i egne hender. 

De første prototypene ble testet av Universitetet i Oslo på Finse for sju år siden. Prosjektet starta for alvor i Arktis i 2019 da forskerne begynte å teste ut det nye nettverket av instrumenter på breene Kongsvegen og Midtre Lovénbreen.

Året etter så forskerne at systemet fungerte. Værstasjonene samla inn pålitelige data og batteriene overlevde fire–fem måneder med polarnatt. 

Nettverket har også basestasjoner plassert ute i felt, som kommuniserer med værstasjonene og sikkerhetskopierer dataene kontinuerlig.

Værstasjonene er bygd av billige deler som er enkle å få tak i.
Værstasjonene er bygd av billige deler som er enkle å få tak i.

I 2023 kom ilddåpen: I vårsola på Kongsvegen ble de siste vær- og basestasjonene montert, og det nye systemet for overvåkninga av isbreene er nå godt i gang.

– De nye værstasjonene er enklere å frakte og drifte, og er billigere enn før. En person med snøskuter, slede og enkle verktøy er det som skal til for å montere og vedlikeholde dem. Dermed har vi råd og kapasitet til å sette opp flere stasjoner og dekke større områder. Vi får flere og mer nøyaktige målinger, sier Lefeuvre.

Kan forbedre klimamodeller

Utviklinga av værstasjonsnettverket har vært støttet av Norges forskningsråd og Universitetet i Oslo siden 2016. Siden 2019 har det vært en del av et større infrastrukturprogram i SIOS (Svalbard Integrated Arctic Earth Observing System). De jobber for å utvikle bedre overvåkninga av miljøet og å gi en systemforståelse av naturen på hele Svalbard. 

Det nye nettverket sklir rett inn i dette arbeidet og kan gi et mer representativt bilde av isbreenes massebalanse enn vi har hatt før.

– Med den nye teknologien vil vi få det nøyaktige tidspunktet isbreene er på sitt største og på sitt minste. Samtidig får vi kontinuerlige detaljer om hva som skjer mellom de to ytterpunktene, også i lite tilgjengelige områder. Det er helt nytt, sier Lefeuvre.

Disse detaljerte dataene fra mange ulike breer kan brukes til modellering av massebalanse og fremtidsscenarioer for Svalbards isbreer og havnivå. 

Massebalansen styres av hvor mye nedbør som faller på isbreen vinterstid og hvor mye den smelter gjennom sommersesongen. Her er isbreen Kongsvegen som møter Kongsfjorden.
Massebalansen styres av hvor mye nedbør som faller på isbreen vinterstid og hvor mye den smelter gjennom sommersesongen. Her er isbreen Kongsvegen som møter Kongsfjorden.

Kim Holmén er fagdirektør i Norsk Polarinstitutt. Han har vært med å starte og etablere SIOS. Han mener teknologi som dette, viser veien for hvordan miljøovervåkning bør gjøres i framtida:

– Denne teknologien fører til mer og bedre data. Samtidig reduseres forskningens miljøpåvirkning. Mer detaljerte data gir mer pålitelige modeller, som igjen reduserer usikkerhet om risikoen for for eksempel havnivåstigning, som menneskeheten står overfor, sier Kim Holmén.

Åpen metode og åpne data

En gang i året blir forskernes nye, kvalitetssikrete data fra værstasjonsnettverket publisert i den åpne og tilgjengelige for alle i databasen Arctic Data Centre (ADC). Den ligger under Meteorologisk institutt. I tillegg er dataene tilgjengelige i SIOS dataportal (SIOS Data Management System).

Nederst på Midtre Lovénbreen hadde det smeltet såpass mye ett år etter at denne værstasjonen var montert, at forsker Pierre-Marie Lefeuvre måtte klatre opp på snøskuteren for å nå opp til værstasjonen for å hente ut dataene.
Nederst på Midtre Lovénbreen hadde det smeltet såpass mye ett år etter at denne værstasjonen var montert, at forsker Pierre-Marie Lefeuvre måtte klatre opp på snøskuteren for å nå opp til værstasjonen for å hente ut dataene.

– I SIOS dataportal finnes i tillegg data fra alle fagområder som er tilgjengelige på Svalbard. Dette gir nye muligheter til å koble ulike prosesser og endringer til hverandre og dermed gi ny tverrfaglig kunnskap raskere, sier Holmén.

På isbreen Kongsvegen var en av værstasjonene nesten helt begravd under all snøen som hadde lagt seg på ett år. Simon Filhol graver fram instrumentene
På isbreen Kongsvegen var en av værstasjonene nesten helt begravd under all snøen som hadde lagt seg på ett år. Simon Filhol graver fram instrumentene

Nettverket er basert på en såkalt åpen kildekode-teknologi. Det betyr at kodingen i programmet er åpent og tilgjengelig for alle å lese og lære av.

– Vi beskriver i detalj de teknologiske valgene og kombinasjonene. Vi håper at andre som jobber innenfor samme felt, kan dra nytte av våre erfaringer, sier Filhol.

Referanse:

Simon Filhol, Pierre-Marie Lefeuvre mfl.:  A new approach to meteorological observations on remote polar glaciers using open-source internet of things technologiesFront. Environ. Sci., 2023. Doi.org/10.3389/fenvs.2023.1085708

Svalbard Science Conference 2023

Uke 44 står i Svalbard-forskningens tegn, når forskere, forvaltere, myndigheter og beslutningstakere samles i Oslo under det som ligger an til å bli den største Svalbard Science Conference noen gang.

Her presenteres den nyeste Svalbard-forskningen og flere arbeidsmøter gjennomføres. Blant annet møtes isbreforskere i Ny-Ålesund forskningsstasjon under flaggskipet for glasiologi, for å diskutere framtidas forskning, presentere ny teknologi og strategi for årene som kommer.

Svalbard Science Conference 2023 er et samarbeid mellom Norges forskningsråd, Norsk Polarinstitutt, Norsk institutt for luftforskning og Meteorologisk Institutt.

Forskerne bak studien er:

  • Simon Filhol, isbreforsker, Universitetet i Oslo
  • Pierre-Marie Lefeuvre, isbreforsker, Norsk Polarinstitutt
  • Juan David Ibañez, programmerer
  • John Hulth, tekniker, geofag, Universitetet i Oslo
  • Stephen R. Hudson, atmosfæreforsker, Norsk Polarinstitutt
  • Jean-Charles Gallet, snøfysikkforsker, Norsk Polarinstitutt
  • Thomas Vikhamar Schuler, professor i glasiologi, Universitetet i Oslo
  • John F. Burkhart, tidligere professor hydrologi, Universitetet i Oslo

forskning.no vil gjerne høre fra deg!
Har du en tilbakemelding, spørsmål, ros eller kritikk? TA KONTAKT HER

Powered by Labrador CMS