De Zuidelijke Oceaan is de sleutel tot het klimaat op aarde, maar dezelfde windvlagen, grote golven en sterke stromingen die belangrijk zijn voor de oceaanfysica, maken het gevaarlijk voor oceanografen.

In plaats daarvan wordt hun taak steeds meer gegeven aan oceaandrones, de autonome drijvende voertuigen die gegevens verzamelen uit de oceanen van de wereld. Met een dringende behoefte om het klimaat beter te begrijpen om te voorspellen hoe het zal verschuiven met meer warmtevasthoudende gassen, wetenschappers ontwikkelen nieuwe instrumenten om wateren te meten waar satellieten kunnen doordringen, en op plaatsen die te gevaarlijk of te duur zijn om regelmatig per onderzoeksschip te bereiken. Ze sturen die instrumenten ook op steeds ambitieuzere missies.

Veel van deze nieuwe gereedschappen zien eruit als robotvissen, maar de Universiteit van Washington stuurde een robotsurfplank om op de golven te rijden en gegevens te verzamelen van Antarctica naar Zuid-Amerika. De golfglijder, een langdurige oceaanrobot die is ontworpen om te werken in stormachtige omstandigheden en op hoge breedtegraden, maanden op zee kunnen blijven patrouilleren voor illegale visserij, luisteren naar seismische gebeurtenissen, het verzamelen van weer- of oceaangegevens en het bewaken van de omgeving. Afgelopen december, UW-onderzoekers stuurden het op een allereerste poging om de verschrikkelijk turbulente wateren van Drake Passage over te steken.

De stromingen rond Antarctica die een uitdaging vormen voor zeelieden, vermengen ook aanzienlijke warmte-energie uit alle oceanen van de wereld. Het meeste van die vermenging gebeurt in de bovenste paar honderd voet, waar wind en golven de oppervlaktelaag in feite in een spincyclus zetten.

"De Zuidelijke Oceaan, en de Drake Passage in het bijzonder, zijn belangrijke locaties die historisch onderbemonsterd zijn, " zei eerste auteur Jim Thomson, een oceanograaf bij het Applied Physics Laboratory van de UW. "Het gebruik van een autonoom platform stelde ons in staat om doorzettingsvermogen te hebben in de regio, evenals het volgen of richten van de fronten en hellingen die de plaats zo interessant maken."

De recente krant in Oceanografie vertelt over het pilootgebruik van de Wave Glider om Drake Passage over te steken, een kanaal van ongeveer 500 mijl voor de punt van Zuid-Amerika.

De UW oceanografen gebruikten een commerciële Wave Glider gemaakt door Liquid Robotics, een in Californië gevestigde dochteronderneming van Boeing Co., om langs het wateroppervlak te surfen en observaties te verzamelen. De onderzoekers voegden extra sensoren toe voor temperatuur, zoutgehalte, luchtdruk, vochtigheid en wind naar het commerciële model.

Na een testrun in de zomer van 2016 voor de kust van Washington, het instrument werd in december ingezet voor het Antarctisch Schiereiland. Het bracht ongeveer drie maanden door met zigzaggend zijn weg over de legendarische Drake Passage, terwijl de onderzoekers het instrument af en toe op afstand vanaf de kust bestuurden.

Zoals de auteurs van de studie schreven, dit is waar de sterke Antarctische stroom "een puinhoop van kolkende wervelingen" wordt en rond zijn centrale pad kronkelt. "Het zigzagpatroon in het midden van Drake Passage is ontworpen om de sterke fronten en meanders van de Antarctische Circumpolaire Stroom in die regio te onderzoeken, " schreef Thomson en co-auteur James Girton, ook met het Laboratorium voor Technische Natuurkunde van UW.

Een Wave Glider maakt gebruik van energie uit de golven, de vorm van de waterbeweging onder het oppervlak gebruiken om het voertuig met minimale kracht vooruit te drijven. Met golfenergie voor beweging en zonnepanelen die batterijen opladen om de sensoren van stroom te voorzien, het bord kan maandenlang werken zonder onderhoud. Toch, de nazomerzon zo ver naar het zuiden leverde niet genoeg energie om de batterijen laat in de expeditie op te laden, en een onderzoeksschip heeft het instrument en zijn gegevens eind maart in de buurt van Argentinië opgehaald. Hoewel het bestuur Zuid-Amerika niet bereikte, het echte doel waren de gegevens die het verzamelde.

"De zojuist voltooide missie zou vele miljoenen dollars hebben gekost om met een schip te voltooien, Thomson zei. "Dankzij een autonome benadering konden we gegevens verzamelen die in deze afgelegen regio nooit zijn verzameld en nooit zouden zijn verzameld."

De auteurs zijn nog bezig met het verwerken van de waarnemingen die tijdens de reis zijn verzameld, die werd gefinancierd door de National Science Foundation, vermenging op verschillende ruimtelijke schalen begrijpen. Ze hopen dat toekomstige financiering een nieuwe kans zal geven om meer gegevens te verzamelen en dit programma om te zetten in regelmatige jaarlijkse monitoring van de Drake Passage.

"Het gaat er niet alleen om dat je dit een keer met succes hebt gedaan, het gaat erom te leren hoe je deze routine kunt maken. Wij doen dat, en we veranderen het spel op het verzamelen van gegevens in deze belangrijke regio", aldus Thomson.