New technology and methods for mapping and monitoring of seabed habitats

Oljeindustrien ekspanderer nordover, og det er flere eksempler på leteboring i områder med sårbare havbunnshabitater (OSPAR-habitat), som kaldtvannskorallrev og svampesamfunn. På bakgrunn av dette har miljømyndigheter i Norge og EU satt krav til habitatskartlegging før og etter boreoperasjoner for å kartlegge miljøpåvirkninger. Videre er det viktig å ha oversikt over et områdes sensitivitet som et ledd i å utarbeide responsplaner om man skulle stå ovenfor et utslippsscenario. Det er behov for å forbedre og effektivisere dagens metodikk for kartlegging og overvåking disse bunnhabitatene. Dagens standarder baserer seg i stor grad på bruk av video og stillbilder, noe som er en godt etablert men tidkrevende metode, hvor subjektive tolkninger er nødvendig. Ecotone har utviklet og patentert et sensorsystem kalt undervanns hyperspektral avbilder (Underwater Hyperspectral Imager, UHI) for bruk på ROV eller andre undervannsplattformer. UHI måler lys reflektert fra sjøbunnen og registrerer da organismenes reflektansspekter. Ved å ta i bruk spesialdesignet programvare, kan organismene identifiseres og deres utbredelse og distribusjon kartlegges. I 2014 startet prosjeektet "Ny teknologi og metodikk for kartlegging og overvåking av havbunnshabitater", med Ecotone som prosjekteier og Akvaplan-niva som forskningspartner. Norges Forskningsråd, ConocoPhillips, Lundin Norway, Dea Norge, Statoil, Total, ENI Norge og Norwegian Deepwater Programme står for finansiering av prosjektet. Hovedidéene var å utvikle UHI systemet til å bli en integrert del av dagens standarder for miljøkartlegging, og å undersøke UHIs evne til å detektere endring i helsetilstand hos marine organismer som følge av miljøstressorer. Feltarbeid ble gjennomført i Barentshavet, Norskehavet, Trondheimsfjorden, kyststrøk i Nord-Norge og på Svalbard, samt i det canadiske Atlanterhav. Kaldtvanns korallrev og dypvanns svampehabitat ble kartlagt og klassifisert basert på spektrale karakteristikker. UHI kunne brukes til å detektere og separere mellom hovedtypene av koraller (som Lophelia pertusa, Paragorgia arborea og Primnoa reseadeformis) og svamper (som Geodia sp., Asconema sp., og Aplysilla sp.). Nøkkelarter for monitorering (som blåskjell, kalkalger og kråkeboller) ble identifisert ved bruk av UHI på overvåkingsstasjoner på hardbunn. Det ble lagt vekk på å sikre kompabilitet med Veilder fra Miljødirektoratet (M300), GIS-systemer, og standarden seabed survey data model (SSDM). Videre ble UHI brukt til å dokumentere arealutbredelse av borekaks på sjøbunnen. Dette ble gjort gjennom utvikling av et spektralt analyseverktøy. Resultatene korrelerte med både standard visuell overvåking og analyser av makrofauna (grabbeprøver). UHIs kapabilitet til å detektere endringer i helsetilstand hos marine organismer ble undersøkt på laboratoriet. Mortalitet hos svamp var forbundet med distinkte endringer i spektrale egenskaper. Koraller som ble eksponert for petroleumsforbindelsen 2-metylnaphtalene viste klare tegn på redusert helsetilstand, som økt respirasjon, tap av vev, akkumulering av detritus, redusert polyppaktivitet og mortalitet. UHI kunne brukes til å separere mellom tre eksponeringsnivå (lavt, medium og høyt). Dermed har en funnet lovende resultater for UHI som detektor av helseendring. Mer forskning kreves for å kunne utvikle dette til en feltmetode. Hovedkonklusjonen av prosjektet er at UHI representerer en effektiv, objektiv og kvantitativ tilnærming til marin habitatskartlegging. Teknologien har potensiale til å redusere mengden arbeidskraft brukt på manuell bildeanalyse, slik fokus kan rettes mot tolkning av resultater. Ved prosjektets slutt i 2017 var UHI systemet spesifisert og tatt i bruk. Tre manuskript er klargjort for vitenskapelige publikasjoner. Gjennom nye prosjekt og oppdrag har erfaringer fra dette prosjektet blitt knytte opp mot nye applikasjonsområder, som akvakultur og marine kartleggingsprogram.

There is an increased need for improved and efficient environmental mapping and monitoring of sensitive seabed habitats, especially in relation to industrial activities. The Underwater Hyperspectral Imager (UHI) (patented by Ecotone) measures light refle cted from the seabed. Based on optical fingerprints and specially designed software, identification and quantification of organisms can be done automatically. The main advantages over current state-of-the art mapping procedures involves automated and imp roved classification, quantitative data acquisition, objective interpretation and reduced costs. The objectives of the project New Technology and Methodology for Mapping and Monitoring of Seabed Habitats are as follows: 1. Integrate the UHI system into present standard protocols for environmental mapping and monitoring (improving existing methodology) 2. To assess the capability of UHI to detect changes in condition of selected marine organisms (new innovative method for environmental monitoring) Thre e work packages are prepared: WP1: Offshore pre- and post drilling mapping of sensitive habitats, with focus on sedimentation of fauna and cost-benefit analysis (UHI/video) WP2: Monitoring of small-scale variability in Arctic fjord rocky bottom communitie s, applicable in oil spill response (OSR). WP3: Bio monitoring: Changes in condition of organisms exposed to drill cuttings/dispersed oil in lab. The work packages will result in new protocols for UHI-integrated seabed environmental mapping and monito ring. The work will be organized as a Joint Industry Project (JIP) with Ecotone as project owner and Akvaplan-niva as scientific partner. The project is financed by support from The Norwegian Research Council under the program PETROMAKS2 and industrial p artners, Lundin Norway, ConocoPhillips, RWE Dea Norge and Statoil.