Troll observasjonsnettverk (TONe) er et toppmoderne, multiplattform, multidisiplinært distribuert observasjonsnettverk som vil etableres på og rundt den norske forskningsstasjonen Troll i Dronning Maud Land, i ett av de mest datafattige områdene i Antarktis. Infrastrukturen vil styrke Norges posisjon innenfor Antarktisforskning og -overvåkning, og vil gi norske og internasjonale forskere tilgang til observasjonsdata som grunnlag for ny samfunnsnyttig kunnskap.

Isflak med infrastruktur som drone, luftballong, observatorier og bygningerAntarktis og Sørishavet er sentrale drivere for jordens hav- og luftsystemer. Jorda vår er koblet sammen med og sterkt påvirket av prosesser som har sitt utspring sør på kloden.

For å kunne forstå hele jordsystemet er vi avhengig av kunnskap om de fysiske, biologiske, kjemiske og geologiske prosessene som finner sted her. For å få denne kunnskapen trenger vi å samle inn  gode og nøyaktige observasjonsdata.

Troll observasjonsnettverk (TONe) er en omfattende infrastruktur som tar mål av seg å bidra til denne datainnsamlingen. Infrastrukturen er sentrert rundt den norske forskningsstasjonen Troll i Dronning Maud Land (DML), i et område med relativt lite observasjonsdata tilgjengelig fra før av.

TONe er en infrastruktur som ønsker å legge rette for bedre og mer omfattende atmosfæriske, kryosfæriske, marine og jordobservasjoner fra områdene rundt den norske forskningsstasjonen Troll i Dronning Maud Land i Antarktis.

TONe består av åtte observatorier, en dronetjeneste og et datasystem.

Partnere i TONe

Prosjektet er ledet av Norsk Polarinstitutt, i samarbeid med fem norske og tre utenlandske partnere.

Kontakt


Følg TONe i sosiale medier

Observatorier

Observatoriene som helhet bidrar til å forstå klimaprosesser og -endringer i atmosfæren, havet og havsirkulasjonen, innlandsisens og iskappens påvirkning av havnivået, og endringer i økosystemet til havs. I tillegg utføres grunnforskning for å forstå prosesser og overvåke tilstander. Resultatet blir grunnlagsdata for alle som vil forske på naturen i Antarktis.

Oversikt observatorier og instrumenter

Nummer Tjenste Eier Instrumentering Plassering
1 Integrert skyobservatorium (ICO) NP/WSU/UL Spektrometer som måler avgitt infrarødstråling. Depolarisert sky lidar. Skanning Ka-bånd skyradar. Radiosondes. Polarisert Raman lidar system. Tre nye instrumentkontainere på Troll forskningsstasjon.
2 Atmosfærekomposisjons-observatorium (ACO) NILU Picarro analyser G2401,Pandora UV/VIS sporgass spectrometer. Aerodynamical Particle Sizer (APS). Del av eksisterende luftmåleobservatorium på Trollhaugen.
3 Infralyd Array (IA) NORSAR Array av 9 infralyd sensorer som måler lavfrekvente lydbølger i atmosfæren. Ny lokasjon innenfor Troll stasjonsområde, samlokalisert med SA.
4 Ionosfæreobservatoriumet (IO) UiO Digisonde4D (digital ionosonde). Ny lokasjon innenfor Troll stasjonsområde, mast og data-hytte.
5 Seismisk Array (SA) NORSAR Array av 9 sensor lokaliteter som måler bakkebevegelse grunnet jordskjelv, isskjelv, etc. over hele spektrumet av seismiske signal. Ny lokasjon innenfor Troll stasjonsområde, samlokalisert med SA. Antenner og data-hytte.
6 Fimbulisen Isbrem Observatorium (FIO) NP/UiB/ BAS Under isbrem havrigger, (T, S, U, turbulence), og massebalanse (AWS, ApRES, SMB termistorer, GPS). Sediment- og vannprøve arkiv, navigasjonskilde for undervannsfarkost (glider). Fornye to eksisterende (6-1, 6-2) og rekognosering av en ny (6-3) stasjon på Fimbulisen.
7 Multidisiplinært havriggobservatorium (MOMO) NP/UiB Multidisiplinær åpent hav rigger (T, S, U, ULS, O2, CO2, pH, Nitrate, klorophyll-a, CDOM og ekkolyd og passiv akustikk), under havis glider navigasjonssystem, årlig profil. Legge til sensorer på to eksisterende rigger (7-1, 7-2); etablere en ny rigg (7-3), og regulær transekt.
8 Sjøfugl overvåkningsobservatorium (SMO) NP Ulike kamerasystem, automatiske værstasjoner. Instrumenter I felt ved to lokasjoner 8-1 Jutulsessen og 8-2 Svarthamaren

Integrert skyobservatorium (1)

Koblingen mellom skyer og aerosoler og deres rolle i strålingsbalansen er en viktig faktor for oppvarmingen av Antarktis. Albedo er forholdet mellom reflektert og innkommende solstråling, og både skyer og aerosoler påvirker denne balansen. Strålingseffekten av skyer og aerosoler er to av de største usikkerhetene i globale klimamodeller.

Gjennom å etablere et helt nytt integrert skyobservatorium på Troll skal NP sammen med internasjonale partnere bidra til å forstå disse prosessene bedre. Instrumenteringen består av en rekke passive og aktive fjernmålingsinstrumenter for å måle temperatur- og fuktighetsprofiler og sky- og aerosol egenskaper, og inkluderer instrumentering for in-situ validering av fjernmålingsinstrumentene og radiosonde-system for daglig ballongslipp. Dette blir en av få stasjoner med et slikt måleprogram i Antarktis.

Atmosfærekjemiobservatorium (2)

Atmosfæren over hele jordkloden er kobla, og forurensing på lavere breddegrader fraktes til polområdene med vær og vindsystemene. Polene er de mest sårbare områdene på kloden, og globale endringer sees først her. Derfor det er så viktig å måle luftkvaliteten i atmosfæren både langt mot nord og langt i sør, og ved å sammenlikne disse måleresultater får vi ny viten om transport og effekter relatert til forurensning på global skala. NILU etablerte allerede i 2007 et observatorium for overvåking av luftforurensing på Troll.

Gjennom TONe er vi nå i stand til å komplementere instrumentparken med tre nye instrumenter – ett for aerosoler og størrelsesfordeling (som er viktig f.eks. for transport av partikler fra skogsbranner på sørlige halvkule), ett for måling av ozonhull relaterte gasser (der problemet med ozonhullet på langt nær er over) – og ett for høyoppløselige drivhusgassmålinger.

Ionosfæreobservatorium (4)

Ionosfæren er den ionoserte delen av jordas øvre atmosfære, den ligger ca 60–1000 km over bakken, og er koblet til verdensrommet utover og de lavere delene av atmosfæren nedover. Ionosfæren er viktig av flere ulike grunner. Vi trenger å forstå de komplekse koblingene og energioverføringene mellom sola og jorda, dette bidrar også med kunnskap om sørlys og turbulens i ionosfæren. Kommunikasjonssatelitter går i bane i ionosfæren, og romvær (som er «været» i denne delen av atmosfæren) påvirker satelittkommunikasjon, inklusive GPS.

Gjennom TONe skal Universitetet i Oslo sette opp et digisondesystem som måler elektrontettheten i ionosfæren. Dette instrumentet komplementerer allerede eksisterende ionosfæresensorer på Troll, og bidrar til å videreutvikle vår kunnskap om ionosfæren.

Infralyd array (3)

Måling av lydbølger i de øvre lagene i atmosfæren gir informasjon om atmosfære dynamikk og vertikal kobling mellom disse delene av atmosfæren. Disse målingene vil sammen men de andre atmosfæreobservatoriene bidra til å øke vår forståelse av prosesser i atmosfæren.

Gjennom TONe etablerer NORSAR et slikt infralyd array. Dette samlokaliseres med det seismiske arrayet.

Seismisk array (5)

Seismiske observasjoner sier noe om bevegelser i jordskorpa. Jordskjelv og andre kilder generer ulike typer seismiske bølger som forplanter seg gjennom grunnfjellet. Disse bølgene kan måles og benyttes til å si noe om både kilden og strukturen i grunnen. I Antarktis genererer isfjell som kolliderer med kontinentet også seismisk signal. NORSAR etablerte i 2012 en enkel seismisk stasjon på Troll, og denne viser at Troll er et av de mest sensitive områdene for å måle seismisk aktivitet I Antarktis – grunnet lokalisering langt fra kysten og på fast grunn.

Gjennom TONe skal NORSAR nå etablere et seismisk array som gir utvidet tredimensjonal informasjon om seismisk aktivitet i området, og estimat av amplitude, frekvens, hastighet og retning av det registrerte seismiske signalet. Samlokalisert med sensor array etableres et infralydfelt som måler lydbølger som gir informasjon om atmosfære dynamikk og vertikal kobling mellom de ulike delene av atmosfæren.

Fimbul isbremobservatorium (6)

En av de mest alvorlige konsekvensene av global oppvarming er havnivåstigning. Framtidig havnivåstigning påvirkes selvfølgelig av smeltingen av innlandsisen i Antarktis, men det er knyttet særlig stor usikkerhet til smeltingen av isbremmen, havets påvirkning på denne, og isbremmenes respons. Vi trenger å finne svar på hvor stabilt det foreløpige kalde regimet i området er, og hva er de potensielle driverne for endring er.

Fimbul er den største isbremmen i Dronning Maud Land. Under det internasjonale polaråret i 2009 drillet og etablerte NP med partnere lokaliteter for målinger av massebalanse og havegenskaper på og under isbremmen. Instrumenteringen var forventet å leve i 5–10 år, men måler fortsatt. Gjennom TONe vil vi nå drille på nytt og erstatte instrumenteringen for å kunne videreføre tidsserien – som er den lengste for slike målinger. Dette betyr en krevende 50 dagers fjernfeltoperasjon, 15 tonn forskningsutstyr og en beltevogn-travers på 2500 km i 12 km/t.

Multidisiplinært havriggobservatorium (7)

Det fysiske havsystemet er tett koblet til karbonsyklusen og det marine økosystemet. Sammen med internasjonale partnere vil NP bidra til å bedre forståelsen av prosesser og systemer, slik at vi kan se hvordan økosystemet tilpasser seg.

Gjennom TONe vil NP og UiB videreutvikle eksisterende havrigger og oseanografiske målinger over kontinentalsokkelen ved 6°E ved å harmonisere instrumenter til nasjonale standarder. Vi setter også opp lydkilder slik at vi kan ha med autonome glidere for ekstra datainnsamling under is. Riggene vedlikeholdes fra det etablerte TrollTransekttokt – hvis målsetning er å benytte seg av det årlige forsyningsskipet til Troll som plattform for regulære marine observasjoner.

Sjøfuglobservatorium (8)

De to største sjøfuglkoloniene i Dronning Maud Land er ved Svarthamaren og Jutulsessen. Potensielt mer enn 50 % av verdens populasjon av Antarktispetrell hekker i området. Hovednæringskilden til Antarktispetrell er krill som den henter fra Sørishavet. Antarktispetrellen fungerer dermed som såkalte bio-indikatorer for det marine miljøet, slik at man ved å overvåke petrellkolonien tar pulsen på det marine miljøet i Sørishavet.

NP har overvåket og forsket på sjøfugl i Svarthamaren irregulært siden 1980-tallet. Gjennom TONe får NP videreutviklet overvåkingen med å etablere automatiske overvåkingssystem i to ulike kolonier i området.

Dronetjeneste

De åtte observatoriene etablerer tidsserier på utvalgte lokasjoner. For å komplementere og styrke punktdatainnsamlingen fra observatoriene vil NORCE og NP gjennom TONe etablere og bygge opp en dronetjeneste som smart og kostnadseffektivt kan samle inn store mengder data over store arealer og i flere luftlag med et minimalt fotavtrykk.

Dronen vil ha en flyutholdenhet på inntil 10 timer og ha en rekkevidde på 1000–1500km, noe som muliggjør datainnsamling i et større område av Dronning Maud Land.

Gjennom TONe skal systemene etableres og testes, og pilot-data samles inn, og ved slutten av implementeringsfasen i 2027 er dronetjenesten tilgjengelig for forskere.

Dronene vil utstyres med sensorpakker bestående av ulike typer radarer – som f.eks. kan måle snø stratigrafi, breistykkelse, berggrunnkartlegging; høyoppløselige kameraer og hyperspektral avbilder – som f.eks. kan brukes til å kartlegge fuglekolonier og måle klorofyll; og basis meteorologiske sensorer og strålingssensorer.

Tjenste Eier Instrumentering Plassering
Ubemanna luftfartøy (Remotely Piloted Aircraft System, RPAS) NORCE/NP Store multirotor. Inkluderer: VHF radar system, GHz radar, flykamera, meteorologiske og hyperspektrale sensorer Opereres fra Troll forskningsstasjon fra nytt mobilt kontainerbasert flyoperasjonsrom.

Tilgang til innsamlet data

Data vil samles inn etter FAIR prinsippet og være søkbar, tilgjengelig, interopereable og gjenbrukbar for alle. Vi vil etablere en dedikert TONe webportal som vil være en felles inngangport for informasjon om TONe data og metadata.

Databrukere vil få tilgang til et eget brukergrenesesnitt med gode søkefunksjoner hvor man kan bla og søke etter metadata. Webportalen vil etableres over NP eksisterende nettløsning for å sikre integrering med eksisterende informasjon.

Nyheter om TONe

Milepæler for TONe

  • Jan. 23

    Nye sensorer på MOMO-havriggene og oseanografiske målinger ved å benytte NPs TrollTransekttok

    Oppsett av nye atmosfæreinstrumenter i NILUs observatorium.

  • Nov. 22

    NORSAR Sitesurvey for seismisk arrayfelt og etablering av kamerasystem i SMO

  • Sep. 22

    Alle kontraktene er i boks

  • Mars 22

    TONE er offisielt i gang

  • Des. 21

    TONe innvilges

    – og dette medfører et kjempeløft til norsk Antarktisforskning og -overvåkning. Les mer