Innovative Unterwassertechnologie verändert Hafenforschung und -schutz

Von Ashley Townes, Washington SEA Grant Keystone Fellow

Stellen Sie sich vor, Sie gehen durch ein Museum und stehen plötzlich vor einem Gemälde, das eine riesige Unterwasserwelt voller Wasserlebewesen zeigt. Sie studieren die Pinselstriche und Farben und Ihr geistiges Auge beginnt, die Details auszufüllen und so ein reichhaltiges, dreidimensionales Erlebnis zu schaffen. Ebenso können uns 360-Grad-Kameras und kleine ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge (ROVs) in die Tiefen des Ozeans transportieren, wo wir Meereslebewesen in ihren natürlichen Lebensräumen beobachten können. Mit ihren Weitwinkelobjektiven und fortschrittlicher Technologie erfassen diese Werkzeuge jedes Detail und bieten ein immersives Erlebnis unter Wasser, das uns in neue Welten entführen und uns eine sowohl atemberaubende als auch beeindruckende Aussicht bieten kann.

Diese innovativen Instrumente verändern die Art und Weise, wie der Hafen und seine Partner die Meeresumwelt untersuchen, Kohlenstoffemissionen reduzieren und den Lebensraum in unserer Region schützen. Erfahren Sie, wie diese Technologie die Forschung und den Naturschutz im Hafen verändert.

Das Eintauchen in die Tiefen des Ozeans war schon immer eine faszinierende Aussicht für Entdecker und Wissenschaftler. Allerdings ist dies nicht ohne Herausforderungen. Hier kommen kleine ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge (ROVs) ins Spiel. Diese in den 1980er Jahren auf den Markt gebrachten Tauchmaschinen haben seit ihrer Einführung einen langen Weg zurückgelegt. Ihr Design wurde weiterentwickelt, um eine umfassende und kostengünstige Lösung für die Vermessung und Überwachung von Gewässern zu bieten.

Was sind kleine ROVs, fragen Sie? Dabei handelt es sich um ferngesteuerte Robotersysteme, die es Bedienern an der Oberfläche ermöglichen, die Unterwasserwelt auf nicht-invasive Weise zu erkunden, zu beobachten und zu studieren. Diese kleinen ROVs sind mit Kameras, Lichtern und anderen wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet, die es Forschern ermöglichen, hochwertige Bilder und Videoaufnahmen von Meereslebewesen und Unterwasserlebensräumen aufzunehmen. Darüber hinaus können diese Instrumente je nach Bedarf des Benutzers ausgetauscht werden.

Aber kleine ROVs sind nicht nur etwas für Wissenschaftler und Forscher. Jeder kann damit die Unterwasserwelt besichtigen! Diese kleinen ROVs gibt es in verschiedenen Größen, von tragbaren Geräten, die von einer einzelnen Person bedient werden können, bis hin zu größeren Fahrzeugen, die ein Team von Bedienern erfordern. Die Möglichkeiten mit diesen kleinen Unterwasser-ROVs sind endlos.

360-Grad-Kameras erfassen Bilder und Videos aus jedem Winkel und erzeugen ein nahtloses Panoramabild oder -video, das zu einem zusammenhängenden Standbild oder Clip führt. Das Ergebnis ist ein interaktives Seherlebnis, das auf einem Computer, einem mobilen Gerät oder einem Virtual-Reality-Headset genossen werden kann. Während der Einsatz von 360-Grad-Kameras für die Meeresforschung und Habitatbewertung eine relativ neue Idee ist, birgt sie großes Potenzial für die Verbesserung von Beobachtungsstudien und Datenerfassung. Stellen Sie sich vor, Sie könnten einen ganzen Seetangwald oder einen Fischschwarm, der von einem Lebensraum zum anderen wandert, in einem zusammenhängenden Foto oder Clip einfangen! Mit einer 360-Grad-Kamera können Forscher das Meeresleben umfassender und eindringlicher als je zuvor untersuchen.

Die Kombination von 360-Grad-Kameras und Miniatur-ROVs bietet das Potenzial, qualitativ hochwertige Bilder und Videos für aquatische Vermessungs- und Überwachungszwecke zu erstellen. Dies ist besonders nützlich, wenn Sie versuchen, sich im Wasser bewegende Arten zu überwachen und die Lebensraumbedingungen zu beurteilen. Neben der Aufnahme von Bildern und Videos können 360-Grad-Kameras und kleine ROVs auch mit Sensoren ausgestattet werden, die die Wasserqualität und andere Umweltfaktoren messen. Diese Daten können verwendet werden, um Veränderungen in der Umwelt zu überwachen und potenzielle Bedrohungen für das Ökosystem zu identifizieren.

Der Hafen von Seattle arbeitet an mehreren Forschungsinitiativen, um die küstennahe Umgebung besser zu verstehen. Kelpwälder bieten einer Vielzahl von Fischen, Vögeln und Meeressäugetieren Nahrung, Schutz und Schutz. Sie absorbieren auch aktiv atmosphärischen Kohlenstoff und bieten möglicherweise Schutz vor den schädlichen Auswirkungen der Ozeanversauerung. Im Jahr 2022 arbeiteten der Hafen von Seattle und das Seattle Aquarium zusammen, um die Verbreitung städtischer Seetangbeete (Nereocystis luetkeana) zu kartieren, zu überwachen und zu verstehen, die die Uferpromenade der Elliott Bay sowie die Ost- und Westwasserstraßen des Hafens von Seattle säumen. Zu den Zielen der Forschung gehören:

Das Seattle Aquarium nutzt modernste Technologie kleiner ROVs, um Daten über die Verbreitung und den Zustand des Bullentangs sowie über die Unterholz- und Algengemeinschaften zu sammeln, die neben ihnen gedeihen. „Nereo“, das ROV des Aquariums, ist mit einer Reihe hochentwickelter Sensoren und Kameras ausgestattet und wird mit einem Gaming-Controller gesteuert. Das mit dieser Technologie aufgenommene Filmmaterial nutzt künstliche Intelligenz (KI), um Wasserarten wie Fische und Seetangkrabben zu identifizieren und die Dichte von Seetang zu zählen.

Im Winter 2022 schlossen sich der Hafen von Seattle und das Seattle Aquarium zusammen, um eine aktualisierte Version des ROV des Aquariums zu bauen. Ich habe mit den Hafenmitarbeitern Mike DeSota und Randy Edwards sowie den Aquarium-Forschern Zachary Randall und Meagan Williams zusammengearbeitet, um ein maßgeschneidertes ROV zu bauen, das Daten über die Verbreitung, Gesundheit und das Wachstum von Bullentang erfasst.

Der Duwamish River People Park (DRPP) des Hafens bietet über 14 Hektar restaurierten Flussmündungslebensraum und 3.000 Fuß Küstenlinie. Der im Sommer 2022 fertiggestellte Park stellt eine bemerkenswerte Vergrößerung der Sumpffläche entlang des Duwamish River um 40 % dar und ist der erste echte Test für das „Minderungsbank“-System des Hafens.

In den nächsten 10 Jahren wird der Hafen von Seattle Fischuntersuchungen mit der Fyke-Netting-Methode durchführen. Fyke-Netze sind eine Art Fanggerät, das aus einer Reihe zylindrischer Netze besteht, die Fische in eine Falle führen. Dieser traditionelle Fischprobenansatz sammelt Daten über das Vorhandensein von Salmoniden (zu denen Lachse, Forellen und Süßwasser-Weißfische gehören) und anderen Wanderfischen. Im Rahmen des Washington Sea Grant Keystone Fellowship-Programms 2022–2023 entwickle ich einen neuartigen Ansatz, der klassische Techniken zur Fischprobenahme mit modernster Technologie verbindet. Mithilfe von 360-Grad-Kameras und ROVs möchte ich das Potenzial dieses Ansatzes zur Dokumentation von Fischbewegungsmustern und Lebensraumnutzung in und um restaurierte Standorte demonstrieren.

Durch den Einsatz von 360-Grad-Unterwasserkameras und kleinen ROVs zur Untersuchung von Jungfischpopulationen zielt das Projekt darauf ab, die Wirksamkeit und Nützlichkeit dieser Untersuchungstechniken an Flussrenaturierungsstandorten zu testen. Das Pilotprojekt wird das ROV FIFISH V6 und die 360-Grad-Kamera Insta360 X3 verwenden. Bisher wurden diese Methoden in keiner Studie direkt verglichen, was dieses Pilotprojekt zu einer einzigartigen Gelegenheit macht, Einblicke in die besten Praktiken für die Fischüberwachung zu gewinnen. Das im Rahmen dieses Projekts gesammelte Filmmaterial der Fischuntersuchung hat auch das Potenzial, in einem Bildungserlebnis in der virtuellen Realität (VR) verwendet zu werden.

Diese Studie wird nicht nur zum Bereich der Fischökologie beitragen, sondern auch wertvolle Daten für die Wiederherstellung von Lebensräumen im DRPP und anderen Hafenwiederherstellungsstandorten entlang des Duwamish River liefern. Indem wir verstehen, wie Jungfischpopulationen diese wiederhergestellten Lebensräume nutzen und auf sie reagieren, können wir in Zukunft wirksame Wiederherstellungsprojekte besser entwerfen und umsetzen. Darüber hinaus besteht eine spannende Möglichkeit, die Aufnahmen der Fischuntersuchung in einem Bildungserlebnis in der virtuellen Realität (VR) zu nutzen. Es bietet eine neue und ansprechende Möglichkeit, Fischökologen und die Öffentlichkeit über die Bedeutung der Erhaltung und Wiederherstellung unserer natürlichen Lebensräume aufzuklären. Die Zukunft der Fischökologie sieht rosig aus und wir können es kaum erwarten, zu sehen, welche weiteren innovativen Technologien und Techniken entstehen werden.