Infrageluid gemeten via zeevogels

Voor de eerste keer is infrageluid, onhoorbaar laagfrequent geluid, gemeten vlak boven de oceaan. Het KNMI en de Technische Universiteit Delft hebben bijzondere metingen uitgevoerd met kleine sensoren die, in samenwerking met biologen, op de rug van albatrossen zijn bevestigd. De waarnemingen geven voor het eerst het volledige beeld van de onhoorbare ruis opgewekt door oceaangolven. Deze kennis is relevant voor de ontwikkeling van infrageluid als monitoringstechniek, bijvoorbeeld voor het meten van aardbevingen, vulkaanuitbarstingen en nucleaire explosies.

Het KNMI ontwikkelde miniatuur sensoren (de INFRA-EAR) die, geplaatst op de zeevogel albatros, metingen verrichtten. Vanuit geofysisch oogpunt is het interessant om te onderzoeken hoe de bron van wereldwijde seismo-akoestische achtergrondruis eruit ziet. Het is bekend dat zeegolven een bron van achtergrondruis in de aarde, atmosfeer en oceanen zijn.

Hoge ruisniveaus kunnen signalen van bijvoorbeeld een aardbeving, kernexplosie of vulkanen maskeren

Begrip over de ruis is noodzakelijk omdat hoge ruisniveaus signalen van bijvoorbeeld een aardbeving, kernexplosie of vulkanen kunnen maskeren. De ruis kan ook gebruikt worden om de aarde, atmosfeer of oceaan in kaart te brengen op plekken waar weinig (of geen) andere metingen beschikbaar zijn zoals de temperatuur in de (diepe) oceaan. 

Een seismometer aan het aardoppervlak, een microbarometer in de atmosfeer en hydrofoon in de oceaan meten vrijwel continu een signaal van 0,2 Hertz (1 trilling per 5 seconde). Zeegolven op de oceanen drukken zowel op de vaste aarde (via de zeebodem) als op de atmosfeer en zijn te meten als, respectievelijk, seismische trillingen en infrageluid. In de oceanen zijn ze ook een continue bron van geluidssignalen.

Meevliegen met de Albatrossen over de Zuidelijke Oceaan

Tijdens een meetcampagne in 2020 hebben 25 miniatuur sensoren in totaal 115 uur meegevlogen met de Albatrossen over de Zuidelijke Oceaan. Om te zoeken naar voedsel verlaat een albatros zijn nest op de Crozeteilanden, terwijl zijn partner het nest beschermt. Eenmaal voldaan, na ongeveer vijftien dagen en 10.000 kilometer gevlogen te hebben, keert de vogel huiswaarts in een rechte lijn. Deze tochten zijn in kaart gebracht met behulp van GPS (locatie en tijd).

Voor het eerst is infrageluid, luchtdruk, wind en temperatuur gemeten direct boven het zeeoppervlak, op een van de meest afgelegen plekken op aarde

Daarnaast zijn de sensoren uitgerust om verscheidene geofysici parameters zoals infrageluid, luchtdruk, wind en temperatuur te meten. De sensor INFRA-EAR heeft het mogelijk gemaakt om voor het eerst deze geofysische parameters te meten direct boven het zeeoppervlak, op een van de meest afgelegen plekken op aarde. Deze metingen hebben tot nieuwe inzichten geleid en liggen ten grondslag aan een nieuw ontwikkeld infrageluidmodel.

Kennis draagt onder andere bij aan het kernstopverdrag

Het ingewikkelde geluidsveld dat opgetekend is, was theoretisch wel verwacht maar niet eerder in de natuur vastgelegd

De resultaten, gepubliceerd in Geophysical Research Letters, laten voor het eerst het volledige geluidslandschap ten gevolge van zeegolven zien. Het ingewikkelde geluidsveld dat opgetekend is, was theoretisch wel verwacht maar niet eerder in de natuur vastgelegd. Deze modellen worden nu gebruikt om de invloed van infrageluid van zeegolven op de navigatie van zeevogels te bestuderen.

Daarnaast draagt deze kennis bij aan de verificatie van het kernstopverdrag, waarin seismo-akoestische metingen een belangrijke rol spelen. Het infrageluid is namelijk niet alleen door de sensor gemeten maar tegelijkertijd ook op infrageluidmeetstation van het kernstopverdrag. Nu de bron van de ruis volledig in kaart gebracht is, wordt het eenduidig identificeren van relevante bronnen beter mogelijk.

Internationale samenwerking biologie en geofysica

Biologie en geofysica zijn ogenschijnlijk twee verschillende vakgebieden. Het was de grootste zeevogel van het zuidelijk halfrond die deze onderzoeksvelden samen heeft gebracht. De samenwerking ontstond toen biologen zich afvroegen hoe de zwervende albatros kan navigeren over duizenden kilometers en geofysici wilden onderzoeken hoe het infrageluidsspectrum op zee eruitziet.

Eerder onderzoek gaf aan dat de navigatie niet volledig verklaard kan worden door andere zintuigen, zoals zicht, reuk of gevoeligheid voor het aardmagneetveld, maar dat sommige vogelsoorten wel een bijzondere gevoeligheid hebben voor het waarnemen van infrageluid.

De samenwerking is in 2017 opgezet als het SeabirdSound project van het Human Frontier Science Program (HFSP) met geofysici van het KNMI, gedragsecologen van de Universiteit van Liverpool (Verenigd Koninkrijk), statistici van de Universiteit van Florida (Verenigde Staten) en fysiologen van de Universiteit Stellenbosch (Zuid-Afrika).