Rejsen til Nordpolen Hvordan ser det Arktiske Ocean ud under isen? Af Arne Nielsen, Divisionschef for Oceanografisk Afdeling, Farvandsvæsenet
UNCLOS - Havets Grundlov Danmark underskrev sammen med 118 stater De Forenede Nationers Havretskonvention (UNCLOS), da den blev godkendt og fremlagt på de Forenede Nationers 3. Havretskonference i Montego Bay, Jamica, den 10. december 1982. Færøernes Lagting og Grønlands Landsting har senere tilsluttet sig aftale. Danmark ratificerede underskriften den 16. november 2004 10 år efter den trådte i kraft den 16. november 1994.
Kontinentalsokkelprojektet FN s Havret, Artikel 76 Projektets formål er at kortlægge udvalgte havområderne omkring Grønland og Færøerne med det mål at afklare, om regelsættet i FN s Havrets artikel 76 kan hjælpe de to lande til at kan gøre krav på havbunden udover EEZ-grænserne.
3D model af det Arktiske Ocean og omgivende lande
UNCLOS - Artikel 76, stk. 1, Definition af kontinentalsoklen A.J. Kerr, N.R. Guy et al.
Eksempel på placering af Foden af Kontinentalsoklen (FOS)
Historisk har der altid været stor interesse for ekspeditioner til Grønland, herunder polarhavsegnene.
Udfordringerne
Hvor dybt er havet? -udviklingen i målemetoder 1773 1940 1847 1450 2005 2000 B.C. 1832
Eksempel på kontinentalskræntens forløb på nye data vs. eksisterende kortgrundlag Udsnit fra Nordatlanten Box på ca. 25 km x 40 km: Øverst: Moderne flerstråleekkolodsdata. Nederst: Eksisterende kortgrundlag (etopo2)
Store undersøiske forhindringer kan findes ved nye opmålinger Eksempel fra Nordatlanten (nettets maskestørrelse er ca. 4 km) Billedet viser et seamount syd for Grønland på ca. 3 km s dybde, der blev fundet ved kortlægning med flerstråleekkolod. Nettet viser overfladen udfra den almindelig anvendte kortmodel (etopo2)
Positionering er altafgørende for dybdemålinger. Også i Polarhavet er dette løst ved anvendelse af GPS.
GEBCO kort 5.17. NGDC 2004: IBCAO
Alle baggrundsdata til IBCAO er tilgængelige. Trackline Sources
Ruslands version af et Polahavskort. Baggrundsdata er ikke tilgængelige.
Arktisk erfaring er vigtig for succes. Test af ekkolodsudstyr for målinger igennem is. Farvandsvæsenet har deltaget to gange i Isbryderexpeditioner i Polarhavet med isbryderen USCG Healy
Vi har det nødvendige til at klare udfordringer i bathymetrisk opmåling i Polarhavet Satellitbaserede navigationssystemer Aftale om brug af isbryderere Avancerede flerstråleekkolodssystemer. Erfaring i søopmåling og arktiske forhold
FARVANDSVÆSENET Oceanografisk afdeling Hvordan ser det Arktiske Ocean ud under isen? Arne Nielsen Ingeniørforeningen, fredag den 18. november 2005, kl. 13:00-18:00 Baggrund Danmark underskrev sammen med 118 stater De Forenede Nationers Havretskonvention (UNCLOS), da den blev godkendt og fremlagt på de Forenede Nationers 3. Havretskonference i Montego Bay, Jamica, den 10. december 1982. Færøernes Lagting og Grønlands Landsting har senere tilsluttet sig aftale, og Danmark ratificerede underskriften den 16. november 2004 10 år efter UNCLOS trådte i kraft den 16. november 1994. Konventionen, som internationalt betegnes Havets Grundlov sammenfatter med sine 320 artikler, ni bilag og en tillægsaftale alle aspekter af international havret, såvel gammelkendte som helt nye regler. Havretskonventionens artikel 76, Definition af kontinentalsoklen 1, åbner mulighed for, at en kyststat kan udvide sine rettigheder over levende og ikke-levende ressourcer på og i havbunden udover 200 sømil fra kysten (basislinierne hvorfra søterritoriet regnes) det vi kalder Continental Shelf Claims. Denne mulighed er aktuel for Færøerne og Grønland og giver mening til spørgsmålet Udfordringen [Billede] - Der er to begrænsninger. Et krav om en udvidelse af den kontinentale sokkel i UNCLOS forstand kan ikke nå længere ud end 2.500 meter dybdekurven + 100 sømil alternativt 350 sømil fra kysten (basislinierne) afhængig af hvilken af de to afstande, der er størst. Inden for disse to afstandsbegrænsninger kan kravet ikke række længere ud end 60 sømil fra foden af kontinentalskrænten (FOS) alternativt til en afstand fra FOS, hvor sedimenttykkelsen er mindst 1% af afstanden til FOS. FOS bestemmes som den altovervejende hovedregel ( general rule ) som det sted, hvor ændringen i havbundens hældning mellem kontinentalskrænten og den kontinentale hævning er størst, med mindre andre forhold taler for det modsatte (evidence to the contrary exception to the general rule ). [Billed] - Fastlæggelsen af FOS er den teknisk vigtigste handling som skal gennemføres forud for enhver kravfremsættelse som rækker mere end 200 sømil ud fra kysten (basislinierne). Dernæst følger fastlæggelsen af 2.500 meter dybdekurven efterfulgt af bestemmelsen af sedimenttykkelsen. Detaljeret kendskab til havbundens dybdeforhold på den kontinentale skrænt og hævning er afgørende vigtig. Kendskab til sedimenttykkelserne er interessant i de tilfælde, hvor FOS + 60 sømil ikke når ud til de to ovenfor nævnte afstandsbegrænsninger. 1 I UNCLOS forståelse kan kontinentalsoklen omfatte dybhavsbunden. Det er nemlig ikke alle steder, at den fysiske kontinentalsikkel har en bredde på 200 sømil. Ingeniørforeningen, fredag den 18. november 2005, kl. 13:00-18:00 Side 1 af 5
FARVANDSVÆSENET Oceanografisk afdeling [Billed] - Der er to metoder til fastlæggelsen af FOS nemlig; (1) den morfologiske/batymetriske metode, der svarer til den generelle hovedregel, og (2) den geologiske/geofysiske metode, der svarer til undtagelsen fra hovedreglen. Den morfologiske/batymetriske metode er den enkleste og billigste af de to metoder, idet den alene forudsætter indsamling og analyse af dybdedata, medens den geologiske/geofysiske metode forudsætter omfattende og kostbar indsamling af geologiske data som grundlag for en geologisk fortolkning med henblik på fastlæggelse af kontinentets ydre grænse. I langt de fleste tilfælde vil den morfologiske/batymetriske metode i sig selv være tilstrækkelig til at fastlægge beliggenheden af FOS med et tilfredsstillende resultat, og der vil ikke være yderligere behov for at støtte en kravfremsættelse om forlængelse af kontinentalrettighederne med geologiske data men en kyststat kan naturligvis vælge at gøre det. Er den morfologiske/batymetriske metode ikke i sig selv tilstrækkelig må den mere kostbare geologiske/geofysiske metode tages i anvendelse. Det eksisterende datagrundlag og vor viden om dybdeforholdene og de geomorfologiske forhold nord for Grønland er mangelfuldt og kan i sig selv ikke understøtte et krav i overensstemmelse med regelsættet i artikel 76. Noget må gøres, og det er artikel 76-projektets opgave. [Billede] - De fysiske forhold omkring Nordpolen er uvenlige, men dog ikke mere end at mennesker alligevel har bosat sig langs det Arktiske Oceans kyster. Vi har beretninger om mange rejser i Grønland på tværs og på langs af indlandsisen, men vi har bortset fra den nyere tid praktisk talt ingen om sørejser på tværs af det Arktiske Ocean. [Billed] - Det Arktiske Ocean er dækket af is året rundt. Det er utilgængeligt for normale overfladeskibe og kan kun besejles med de største eksisterende isbrydere eller med undervandsfartøjer, som kan navigere under isen. Hertil kommer, at det i hele kold-krigsperioden i anden halvdel af 1900- tallet praktisk talt kun har været undervandsfartøjer fra Amerikas Forenede Stater, de Forenede Kongeriger og det daværende Sovjetunionen, der har kunnet besejle det Arktiske Ocean. Fartøjer fra andre nationer har i realiteten været forment adgang til denne del af Verdensoceanet. [Billed] - Vort kendskab til de generelle dybdeforhold i verdensoceanet bygger stort set alene på lodskudsmålinger, som er gennemført uændret i mere end 4.000 år. Disse målinger er af klare årsager koncentreret om de lavvandede, kystnære havområder og kun i meget begrænset omfang udført på større vanddybder. Det er alene med disse målinger som grundlag ikke muligt at bestemme hverken FOS eller 2.500 dybdekurvens beliggenhed. Situationen bedres markant, da ekkoloddet blev udviklet og almindelig udbredt i begyndelsen af 1900-tallet. Men afstanden mellem linierne, hvor målingerne blev foretaget var stadig stor. Det store kvantespring fik vi med udviklingen af flerstråle-ekkolodderne i 1980 erne og senere med udviklingen af præcisions-flerstråle-ekkolodderne i 1990 erne. Disse systemer er efterhånden standard ved alle hydrografiske kontorer og har også fundet vej til de større forskningsfartøjer. Systemerne gør det muligt at foretage 100% dækkende præcisionsopmålinger af havbunden samt mulighed for en begrænset klassificering af havbundens sedimenter og hårdhed. Det er værktøjet, når FOS og 2.500 meter dybdekurven skal fastlægges. [Billed] Topo2/flerstråleekkolod. Ubåden er en oplagt platform for undersøgelser af havbunden i det isdækkede Arktiske Ocean, men den har også begrænsninger. Sejlads under isen i det Arktiske Ocean er et risikobetonet foretagne, Ingeniørforeningen, fredag den 18. november 2005, kl. 13:00-18:00 Side 2 af 5
FARVANDSVÆSENET Oceanografisk afdeling fordi vi kun i generelle træk har kendskab til det undersøiske landskab. De operationsmæssige betingelser for ubådene, bortset fra is- og vejrforhold, har ofte forhindret ubådene i at foretage dybdemålinger. I situationer, hvor der har været formodning om fjendtligsindene ubådes tilstedeværelse i operationsområdet har det været nødvendigt at stoppe enhver form for udsendelse af lyd fra ubådene for at skjule egen tilstedeværelse. Der er derfor store huller i datamaterialet fra ubådene. [Billed] - Det har altid været vanskeligt at bestemme præcist, hvor man er på havet, når der ikke er mulighed for landkending eller at tage bestik af fiksstjernernes placering på himlen. En neddykket ubåd må løbende beregne sin plads baseret på viden om sejlet kurs og fart. Men hvor sikker er kursen og farten, når man ikke har kendskab til de undersøiske havstrømme? Ikke særlig sikker! Pladsbestemmelsen skal derfor regelmæssigt sammenholdes med andre metoder, som kan give en mere sikker stedbestemmelse, således at det er muligt at korrigere for drift i navigationssystemerne om bord på båden. Tidligere blev astronomiske observationer anvendt som det eneste middel til at korrigere beregningerne i dag anvendes Global Positioning System (GPS). Indførelsen af GPS er den mest betydende udvikling i navigationens tjeneste i de seneste mange, mange år. Det er i dag mulig at bestemme sin plads med ned til en 1 meters nøjagtighed i forhold til den globale ellipsoide WGS 84. I koldkrigsperioden tilstræbte ubådene at tage en astronomisk pladsbestemmelse en gang pr. 24 timer, men ofte tillod is- og vejrforhold ikke at ubåde søgte til overfladen for at foretage de nødvendige observationer. Det generelle billede er, at ubådene har foretaget gode dybdemålinger, men stederne, hvor målingerne er taget, er ofte bestemt med stor usikkerhed. Oparbejdelsen af ubådsdataene er derfor et stort og tidskrævende arbejde, som må udføres af eksperter med indsigt i både ubådenes operationsmønstre og de hydrografiske forhold i området. Datamaterialet fra ubådene er generelt mere beskedent end mange forventer, er tilfældet, men det er vigtig som baggrundsviden, når de mere detaljerede målekampagner skal planlægges. [Billede] - Umiddelbart efter Sovjetunionens sammenbrud for cirka 15 år side tog GEBCO 2 initiativ til at samle alle tilgængelige dybdemålinger nord for 60 grader nord. Resultatet af anstrengelserne er en ny udgivelse af dybdekortet over det Arktiske Ocean. Datagrundlaget bliver fortsat udvidet med nye data. Flere oplysninger kan ses på http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebco.html, der i 2002 havde rundt regnet 100.000 besøgende, som nedtog cirka 50 gigabytes fra siden. Danmark ved Farvandsvæsenet har taget aktivt del og deltager fortsat i arbejdet. [Billed] - Farvandsvæsenet har kopi af alle data, der ligger til grund for udarbejdelsen af det nye GEBCO kort 5.17 for det Arktiske Ocean. Der er i forbindelse med konstruktionen af dette kort indsamlet 1,7 millioner originale datapunkter i digital form. Disse data er alle stort set alene af historisk oprindelse og indsamlet med enkeltstråleekkolod. Herudover er digitaliseret cirka 2 millioner punkter, som er udvalgt fra søkortenes dybdekurver. Data hidrører fra målinger udført af Danmark, Norge, Tyskland, England, Canada, Amerikas Forenede Stater samt i mindre grad Rusland. Datasamlingen omfatter således dybdedata indsamlet af amerikanske og engelske atomdrevne ubåde, der har haft det Arktiske Ocean som operationsområde i slutningen af 1900-tallet. 2 GEBCO: General Bathymetric Chart of the Oceans. GEBCO blev etableret i april 1903 på initiativ af HSH Prince Albert I af Monaco. GEBCOs første udgivelse fra samme år er baseret på målinger foretaget af de franske og engelske hydrografiske kontorer. Ingeniørforeningen, fredag den 18. november 2005, kl. 13:00-18:00 Side 3 af 5
FARVANDSVÆSENET Oceanografisk afdeling [Billed] Rusland har udarbejdet sit eget kort over dybdeforholdene i det Arktiske Ocean. Det ligner i alle hovedtrækkene GEBCO 5.17, men i detaljerne er der forskelle, som skal tilskrives kunstnerisk frihed, forskellig fortolkning af identiske data sæt og reelle forskelle. Disse forskelle drøftes nu mellem eksperter fra begge sider med henblik på nå frem til en afklaring. GEBCO kort 5.17 er et godt initiativ, men det kan ikke stå alene. Det er nødvendigt at indsamle mere detaljerede data af havbunden i de områder, hvor der er mulighed for at fremsætte krav om at udvide rettigheder over ressourcerne på og i havbunden. [Billed] - Vi har Med WGS 84, GPS, præcisions-flerstråle-ekkolodderne og en stor isbryder i princippet alt, hvad vi behøver for at fastlægge havbundens form under det Arktiske Ocean. Ingeniørforeningen, fredag den 18. november 2005, kl. 13:00-18:00 Side 4 af 5
FARVANDSVÆSENET Oceanografisk afdeling Litteratur: Hedberg, H.D., 1981. Geomorphic Basis for National-International Boundaries on Ocean Floor. Proceedings of the 2 nd American Association of Petroleum Geologists CircumPacific Energy and Mineral Resources Conference, Honolulu, August 1, 1978, American Association of Petroleum Geologists, pp. 441-464. Kerr, A.J., Guy, N.R. et al., 1993. IHO Manual on Technical Aspects of United Nations Convention on the Law of the Sea 1982 3rd Ed 1993. United Nations, 1983. The Law of the Sea: United Nations Convention on the law of the Sea with Index and Final Act of the Third United Nations Convention on the Law of the Sea. United nations, new York, 244 pp. United Nations, 1999. Scientific and Technical Guidelines of the Commission on the Limits of the Continental Shelf, United Nations Publication, New York, CLCS/11, 13 May1999. Ingeniørforeningen, fredag den 18. november 2005, kl. 13:00-18:00 Side 5 af 5