OCEANSensor

OceanSensor er et 3-årig EU-Martera-prosjekt som startet 1. juni 2018 og blev avsluttet 15. desember 2021. Hovedmålet var å utvikle og forbedre bruken av eksisterende undervannssensorteknologi. Det var seks partnere fra fire land i prosjektet. Prosjektet ble koordinert av prof. Eric Achterberg ved forskningsinstituttet GEOMAR i Kiel, Tyskland. Aanderaa Data Instruments (Bergen, Norge) var involvert i fire teknologiutviklingsoppgaver hvorav to har ført til stor produktutviklinger som ble/vil bli kommersialisert. 1. Utvikling av et miniatyrisert in-situ kalibreringssystem for oksygen, pH og pCO2 (GEOMAR & Aanderaa): Ved å kalibrere automatisk, i felt, vil nøyaktigheten av langsiktige, år, målinger bli forbedret slik at tiår endringer i dype hav kan oppdages med større sikkerhet. Utfordringer er den mekaniske påliteligheten til systemet og langtidsstabiliteten til referansematerialet. Vi utviklet to typer systemer, ett som brukte kalibreringsvæsker og et annet basert på kalibreringsgeler. Prototyper ble designet og bygget i 2018-2019 og ble vellykket laboratorietestet i 2019-2020. Parallelt ble langsiktig væske/gel-stabilitet evaluert. Dessverre, på grunn av att verksteded på ikke var aktivt på Geomar, på grunn av Covid-19, ble ikke den utformede feltprototypen for væskekalibrering ferdigstilt i tide. Vi testet gelkalibreringsmetoden i sjøen og konkluderte med at et automatisert gelsystem burde være lettere å produsere enn det væskebaserte. 2. Forbedring av oksygenoptodeteknologi for å måle ved lavt oksygen og under høyt trykk (Aanderaa): Aanderaa revolusjonerte oksygenmålinger i naturlige vann ved å introdusere optiske oksygensensorer i 2002. I OceanSensor-prosjektet har vi utviklet og testet nye optodeprototyper. De nye sensorene har en faktor 2-3 bedre i langtidsstabilitet, for å håndtere høyt trykk og for å måle lave oksygenkonsentrasjoner (nM). Den nye teknologien vil bety en stor förbedring i oksygenmålinger og vil bli kommersialisert i Q2, 2022. 3. Bruk hylleinstrumenter og sensorer for å måle små kjemiske gradienter nær havbunnen (Aanderaa & GEOMAR). Dette kan være en fremtidig metode for å vurdere biologiske, kjemiske og geologiske havbunnsaktiviteter, slik som gassutslipp fra seismiske aktiviteter, som kan være et tidlig varsel for et jordskjelv. Tekniske utfordringer inkluderer sensorstabilitet, nøyaktighet og oppløsning og en robust metode for å beregne blanding/turbulens nær bunnen. Vi evaluerte og lab/felttestet nye metoder for å måle turbulens med eksisterende ultrasensitive trykksensorer. Metoden ser ut til å fungere bra, men trenger videre arbeid og utvikling. Samtidig forbedret og testet vi nye algoritmer i trykksensorene for å detektera cm-bølger fra 40 m vanndybde. Metoden fungerte bra og ble kommersialisert i Q1 av 2021. Under feltarbeid i august 2020 målte vi 10 dager med oksygengradientdata av høy kvalitet som skall kombineres med de trykkbaserte turbulensmålingene for å beregne utbytet (flukser) mellom havbunnen og det overliggende vannet. 4. Automatiske glassinkubatorer for å måle alger og bakteriell aktivitet i vann (Aanderaa): Vi utviklet og gjorde en foreløpig test av glassinkubatorer som er laget for å monteres direkte på Aanderaa oksygenoptoder og loggas av våre multiparameterinstrumenter. Tanken er å pumpe inn vann og måle oksygenforbruket (hovedsakelig av bakterier) eller oksygenproduksjonen (hovedsakelig av alger nær overflaten). Flere test vil være nødvendig for å kontrollere at denne metoden er nøyaktig og pålitelig på ulike typer av vand. OceanSensor-prosjektet har muliggjort utvikling og felttesting av ny sensorteknologi. Flere av våre eksisterende sensorer ble forbedret med forbedrede målemuligheter som har/kommer att føre til en rask kommersialisering.

We successfully accomplished all planned and several additional tasks. The working principles of an in-situ calibration system was tested for Trace-O2, pH and pCO2. Long-term tests of ultra-stable O2 foils were complemented by pressure tests and in a low oxygen detection workshop. We found that nanomolar detection is possible with the new Optodes. Existing wave/tide/pressure sensors were updated with new software to detect small waves and field proven. We made eight field campaigns. Turbulence and gradients of O2 were measured during a 10-day deployment and a new type of compact glass incubation chamber to measure water respiration was tested. The project has resulted in commercialisation of a better Wave-Tide sensor, in 2021, and in the launch of the new generation Oxygen Optodes, in 2022. This is likely to have significant impact on the success of Aanderaa and will make a major contribution to science on the possibilities to accurately measure Oxygen in the Oceans.

OCEANSensor is a 3-year research and development project with the main goal to develop, improve and refine the use of underwater sensor technology. The project is part of the Martera program and starts on June 1, 2018. There are six partners from four countries in the project. Three partners are research institutes: GEOMAR (DE) coordinator, National Oceanography Center (UK) and LEGOS (FR). Three partners are companies: Trios (DE), NKE (FR) and Aanderaa (NO). The main focus of the Norweigan partner Aanderaa is: 1. Together with GEOMAR make a step change in the measurement metrology of pH, pCO2 and oxygen through the development of a miniaturised in-situ reference solution delivery system. 2. Develop a mechanical in situ cross-referencing method for sensors to measure high resolution gradients close to sea-floor. If working well such a system could serve both to quantify metabolic rates of sediments (e.g. consumption of oxygen, release of nutrients) and as an early warning system for earthquakes and leakage from e.g. Carbon Capture and Storage (CCS) sites. In conjunction with this new methods to estimate the transport coefficient at the seafloor will be tested. The intention is to use, as much as it is possible, our existing off-the-shelf instruments and sensors that are compact, deep-sea (6000 m) rated and consumes minimal amounts of energy so that year long autonomous deployments are feasible. For evaluation of the developed technology in the field there will be Argo floats (NKE), surface roaming vehicles (Sailbuoy), an easily accessible cabled observatory (in the Koljoefjord) and two autonomous bottom landers available in the project.