Tallinna Tehnikaülikool

Aparatuur | Meresüsteemide instituut

Sisukord

Instituudi igapäevase töö läbiviimiseks teostatakse perioodilisi mõõtmisi ja proovikogumisi uurimislaeval Salme, mis on 2009. aastal mereuuringuteks täielikult kohandatud kaasaegne uurimislaev. Uurimislaevaga läbi viidud reisidelt saadud andmeid täiendab info kommertslaevadele paigaldatud autonoomsetelt süsteemidelt, nn Ferrybox'idelt. 

Lisaks kogume andmeid erinevate parameetrite kohta satelliitidelt, lainepoidelt, pukseeritavatelt mõõtekompleksidelt, autonoomsetelt iseliikuritelt ehk glideritelt ja vertikaalsetelt profileerijatelt, hoovuse kiiruse profileerijatelt jm seadmetelt. 

Kogutud proove analüüsitakse mereökoloogia laboris.

Profileeriv allveerobot Salla

Ferrybox läbivoolusüsteemid

Suure lahutuse, katvuse ja ulatusega keskkonnaparameetrite kogumiseks kasutatakse üha enam kommertslaevadele paigaldatavaid mõõtesüsteeme - Ferrybox'e. Ferrybox'idega mõõtmise ajalugu Läänemerel ulatub tagasi aastasse 1990 ning käesoleval hetkel on Läänemerel kasutuses 9 regulaarselt toimivat süsteemi.

Soome lahel Tallinn-Helsingi vahelisel merealal käivitusid reisiparvlaevadele paigaldatud aparatuuriga autonoomsed mõõtmised ja automaatsed proovikogumised 1997. aastal. Igal ülesõidul Tallinnast Helsingisse ja vastupidi registreerib mõõtmissüsteem mere pinnakihi (ligikaudu 4 m sügavuselt pumbatud vees) temperatuuri, soolsuse ja fütoplanktoni klorofüll a fluorestsentsi väärtused. Kord nädalas ülesõidul Helsingist Tallinnasse kogutakse automaatse proovikogujaga veeproove edasisteks laboratoorseteks analüüsideks. Veeproovidest analüüsitakse klorofüll a ja anorgaaniliste toitainete sisaldust ning määratakse fütoplanktoni liigiline koosseis ja biomass. 

Ferrybox’ide kasutamise eelisteks on:

  • laevade graafikujärgne kindlal trassil liikumine, mis võimaldab teostada mõõtmisi regulaarselt, piisava sagedusega ja annab mereala hea katvuse võrreldes mõõtmistega ühes punktis;
  • süsteemide hooldust saab teostada, kui laevad on sadamas;
  • laevadel on seadmed kaitstud välismõjude eest ja tavaliselt on olemas piisavalt energiat;
  • andmeid saab koguda väikeste kuludega, sest reeglina võimaldavad laevakompaniid süsteemide paigaldamiseks vajaliku ruumi tasuta.

Ferrybox'ide kasutamise peamiseks piiranguks on mõõtmiste teostamine vaid mere pinnakihis - seega ei ole võimalik ainult neid andmeid kasutades kirjeldada pinnaaluseid nähtusi ja protsesse.

Pärast iga ülesõitu ja naasmist Tallinna sadamasse edastatakse kogutud andmed (temperatuuri, soolsuse ja klorofüll a fluorestsentsi väärtused) TTÜ Meresüsteemide Instituudi serverisse ning tulemused on nähtavad graafikutena. 

Publikatsioone:

Glider

Gliderid on autonoomsed veealused liugurid, mis on võimelised teostama mõõtmisi veesambas läbides etteantud marsruuti ja vajadusel edastades reaalajas mõõdetud andmeid. TTÜ Meresüsteemide Instituudis on kasutusel Teldyne Webb Research glider Slocum G2 „MIA“, mis on mõeldud andmete kogumiseks kuni sügavuseni 200 meetrit. MIA registreerib temperatuuri, soolsuse, klorofüll a fluorestsentsi, vees lahustunud hapniku ja vee hägususe profiile laskudes pinnalt etteantud sügavusele. 

Enne mõõdistust reguleeritakse glideri mass ligikaudu võrdseks tema ruumalale vastava koguse merevee massiga. Glider sukeldub ja tõuseb pinnale vähendades või suurendades oma ruumala, mis omakorda muudab seadmele mõjuvat üleslükkejõudu. Veesambas alla ja üles liikudes liugleb glider edasi tänu tiibadele ja hoiab vajalikku suunda kasutades saba küljes olevat väikesemõõdulist tüüri. Tavapärased seaded mõõtmiste puhul Läänemeres on: 

  • glider läbib korduvalt trajektoori 2-3 fikseeritud punkti vahel; 
  • üks mõõtmistsükkel koosneb kolmest sukeldumisest ja tagasi veepinna lähedale naasmisest;
  • andurid registreerivad andmeid igal sukeldumisel sagedusega kord kahe sekundi jooksul (0,5 Hz);
  • peale igat mõõtmistsüklit fikseerib glider GPS-i abil oma koordinaadid ja edastab satellitside kaudu vajaliku hulga andmeid, mis koosnevad mõõtmisandmetest ja glideri tööparameetreid iseloomustavatest andmetest (näiteks patarei pinge, rõhk glideri veekindlas korpuses jmt).

Glideriga MIA on teostatud neli mõõdistust: 2014. aasta augustis Muuga lahes, 2015. aasta juulis Soome lahe suudmealal (Osmussaare ja Hiiumaa vahelisel merealal), 2015. aasta oktoobris Gotlandi süvikus ning 2016. mais Soome lahes Keri saare ja Kolga lahe piirkonnas. 

Keri jaam

Keri avamere püsijaam on merre paigaldatud mõõtesüsteem, mis on ühendatud veealuse kaabli abil Keri saare tugipunktiga ja on võimeline registreerima erinevate okeanograafiliste parameetrite vertikaalseid profiile mere pinnast kuni põhjani ning mõõdetud andmeid reaalajas edastama.

Jaama peamised komponendid on ankruga mere põhja 110 meetri sügavusele kinnitatud veealune kompleks ja saarel paiknev tugipunkt. Veealune osa koosneb kontrollerist, akudest, anduritega varustatud sondist ja seda läbi veesamba juhtivast süsteemist. Keri saarel paiknev tugipunkt hõlmab endas päikesepaneele ja tuulegeneraatorit energia tootmiseks ning vahendeid kahesuunalise side tagamiseks jaama ning selle juhtimiseks ja andmete haldamiseks loodud tarkvarasüsteemi vahel. 

Keri jaam on välja arendatud aastatel 2012-2015 Eesti teaduse infrastruktuuri objekti „Eesti Keskkonnaobservatoorium“ raames, mida rahastati EL Regionaalarengu Fondi vahenditest. Süsteemi ehitas Eesti ettevõte Flydog Solutions.

Keri saarel paikneb ka Meresüsteemide Instituudi autonoomne meteojaam meteoroloogiliste parameetrite registreerimiseks ja andmete reaalajas edastamiseks. 

Keri avamere püsijaam registreerib järgmiste parameetrite vertikaalseid profiile: vee temperatuur, soolsus ja tihedus, klorofüll a sisaldus, lahustunud hapniku sisaldus ja vee hägusus. Mõõdetud füüsikalised parameetrid edastatakse reaalajas ka Läänemere operatiivse okeanograafia süsteemi (BOOS) ja Copernicus mereteenuse süsteemi (CMEMS) ning need on kättesaadavad läbi EMODnet Physics portaali.

Tutvu Keri jaama andmete põhjal koostatud graafikutega temperatuuri, soolsuse, klorofüll a ja hapniku sisalduse vertikaalsete jaotuste muutuste kohta ajas. 

Lainepoi

Meresüsteemide Instituut teostab mõõtmisi lainepoiga Waverider Mk III (Datawell, Holland). Lainepoi registreerib lainetuse kõrgust, perioodi, leviku suunda ja vee temperatuuri ning edastab reaalajas lainetuse spektri (ja lainetust iseloomustavad statistilised parameetrid) ning vee temperatuuri andmed. Lainepoid kasutatakse operatiivseks andmete kogumiseks või protsessuuringute jaoks erinevates Eesti mereala piirkondades. Pikim aegrida on kogutud Vilsandi lähedusest 2015. aasta aprillist kuni 2016. aasta jaanuarini.

Profileerivad poijaamad

Meresüsteemide Instituudis on alates 2009. aastast kasutusel profileerivad poijaamad, mis kinnitatakse ankruga merepõhja ning mis registreerivad erinevate parameetrite vertikaalseid profiile etteantud sügavusvahemikus. Peale iga mõõtmist saadavad süsteemid andmed instituudi serverisse. 

Esimene kasutusele võetud profileeriv poijaam (tootja Idronaut, Itaalia) oli aastatel 2009 kuni 2013 suvel paigaldatud Soome lahte Uusmadala lähedale. Autonoomselt koguti temperatuuri, soolsuse ja klorofüll a fluorestsentsi vertikaalseid profiile iga 3 kuni 6 tunni järel 10 cm sammuga sügavusvahemikus 2 kuni 50 m. Suvel 2015 töötas jaam Liivi lahes, Ruhnu saarest läänes ja kogus kaks korda ööpäevas vertikaalseid profiile vahemikus 2 kuni 37 m. Maist augustini 2016 oli poijaam paigaldatud Kolga lahte Soome lahe lõunaosas.

Teine profileeriv poijaam ehitati (Eesti ettevõtte Flydog Solutions poolt) 2013. aastal Eesti-Šveitsi programmi vahendite abil. Poijaam võib registreerida temperatuuri, soolsuse, klorofüll a fluorestsentsi, vees lahustunud hapniku ja vee hägususe profiile kuni sügavuseni 100 m. Aastal 2014 töötas jaam Soome lahes Uusmadala lähedal aprillist oktoobrini ja kogus profiile 3-tunnise sammuga sügavusvahemikus 2 kuni 80 meetrit. Suvel 2015 oli poijaam paigaldatud Osmussaare ja Hiiumaa vahelisele merealale ning teostas mõõtmisi 3-tunnise sammuga sügavusvahemikus 2 kuni 90 meetrit.

Aastatel 2013 ja 2014 kogutud profiilid.

Publikatsioone: