கடல்சார் ஆராய்ச்சியில் சோனாரின் பயன்பாடு
பூமியின் மேற்பரப்பில் மூன்றில் இரண்டு பங்கிற்கும் அதிகமான பகுதியை பெருங்கடல் உள்ளடக்கியுள்ளது, இருப்பினும் அதன் பெரும்பகுதி இன்னும் ஆராயப்படாமலும் புரிந்துகொள்ளப்படாமலும் உள்ளது. மேற்பரப்பிற்குக் கீழே உள்ள குறைந்த ஒளி, உயர் அழுத்தம் மற்றும் நீரின் பரந்த தன்மை ஆகியவை கடல்சார் ஆராய்ச்சியை ஒரு சிக்கலான அறிவியல் சவாலாக ஆக்குகின்றன. இந்தச் சூழலில்தான் சோனார் (ஒலி வழிசெலுத்தல் மற்றும் தொலைவு அளவிடுதல்) மிக முக்கியமான தொழில்நுட்பங்களில் ஒன்றாகிறது. நீருக்கடியில் உள்ள சூழலை 'காண' ஒலி அலைகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், கடலடித் தளத்தை வரைபடமாக்கவும், உயிரினங்களைக் கண்காணிக்கவும், இயற்பியல் அளவுருக்களை அளவிடவும் , மேலும் நீர்த்தம்பத்தில் உள்ள பொருட்களைத் துல்லியமாகவும் திறமையாகவும் கண்டறியவும் சோனார் ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு உதவுகிறது.
சோனார் செயல்பாட்டின் அடிப்படைக் கோட்பாடுகள்
சோனார், ஒரு ஒலிமாற்றியிலிருந்து நீருக்குள் ஒலி அலைகளை உமிழ்வதன் மூலம் செயல்படுகிறது. இந்த ஒலி அலைகள் பரவி, பின்னர் ஒரு பொருள் அல்லது மேற்பரப்பில் (எடுத்துக்காட்டாக, கடலடித் தளம் , மீன் கூட்டம் அல்லது மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட கட்டமைப்பு) மோதும்போது எதிரொலித்துத் திரும்புகின்றன. எதிரொலியின் பரவலுக்கும் பெறுதலுக்கும் இடையிலான பயண நேரத்தை சோனார் அமைப்பு கணக்கிடுகிறது. நீரில் ஒலியின் வேகம் ஒப்பீட்டளவில் அறியப்பட்டிருப்பதால் (வெப்பநிலை, உப்புத்தன்மை மற்றும் அழுத்தத்தைப் பொறுத்து வினாடிக்கு சுமார் 1.500 மீ), பொருளின் தூரத்தைக் கணக்கிட முடியும். தூரத்தைத் தவிர, எதிரொலிப்புப் பண்புகள் இலக்கின் பண்புகள் குறித்த தகவல்களையும் வழங்குகின்றன: மேற்பரப்பின் கடினத்தன்மை, வண்டல் மண்ணின் தன்மை மற்றும் உயிரினங்களின் அடர்த்தி போன்றவை.
நீருக்கடியில் உள்ள கேமராக்களைக் காட்டிலும் சோனாரின் நன்மை என்னவென்றால், அது இருண்ட அல்லது கலங்கலான சூழல்களிலும் செயல்படும் திறன் கொண்டது. நீரில் ஒளி விரைவாக மங்கிவிடும் நிலையில், ஒலி நீண்ட தூரம் பயணிக்கக்கூடியது. இதனால், பெரிய பகுதிகளை ஆய்வு செய்வதற்கும், அதிக ஆழத்தில் உள்ள விவரங்களைக் கவனிப்பதற்கும் சோனார் பயனுள்ளதாக அமைகிறது.
கடல்சார் ஆராய்ச்சியில் சோனாரின் வகைகள்
கடல்சார் ஆராய்ச்சியில், ஆய்வு நோக்கங்களுக்கு ஏற்ப பல வகையான சோனார்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:
1. ஒற்றைக் கற்றை எதிரொலி ஒலிப்பான்
இந்த சோனார் கீழ்நோக்கி ஒரு ஒற்றை ஒலிக் கற்றையை வெளியிடுகிறது. இது பொதுவாக எளிய ஆழ அளவீடுகளுக்கும், விவரக்குறிப்புகளை உருவாக்குவதற்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. கடலடி கப்பல் போக்குவரத்துப் பாதைகள் நெடுகிலும். இதன் வரம்பு குறைவாக இருந்தாலும், விரைவான கணக்கெடுப்புகள், கடலடி ஆழ ஆய்வுகள் அல்லது துறைமுகங்கள் மற்றும் கப்பல் போக்குவரத்துப் பாதைகளில் ஏற்படும் ஆழ மாற்றங்களைக் கண்காணிப்பதற்கு இந்தக் கருவி திறம்படச் செயல்படுகிறது.
2. மல்டிபீம் எக்கோ சவுண்டர் (MBES)
மல்டிபீம் ஒரே நேரத்தில் பல ஒலிக் கற்றைகளை விசிறி வடிவத்தில் வெளியிடுவதால், ஒரு பகுதியை வரைபடமாக்க முடிகிறது. கடலடி ஒரே முறையில் விரிவானது. MBES உயர் தெளிவுத்திறன் கொண்ட ஆழ வரைபடங்களை உருவாக்குகிறது மற்றும் இது மிகவும் முக்கியமானது. கடலடி நிலவடிவவியல் வரைபடம்கண்டச் சரிவு ஆய்வுகள், கேபிள்/குழாய் வழித்தட வரைபடமாக்கல் மற்றும் கடலடி வாழ்விட அடையாளம் காணல்.
3. பக்கவாட்டு ஸ்கேன் சோனார்
ஆழத்தில் கவனம் செலுத்தும் மல்டிபீம் போலல்லாமல், சைட்-ஸ்கேன் சோனார் கடலடி மேற்பரப்பு அமைப்பின் "படங்களைப்" படம்பிடிப்பதில் முக்கியத்துவம் அளிக்கிறது. இந்த அமைப்பு, இழுத்துச் செல்லப்படும் கருவியிலிருந்தோ (டோஃபிஷ்) அல்லது AUV/ROV-இல் பொருத்தப்பட்டோ பக்கவாட்டில் அலைகளை வெளியிடுகிறது. கப்பல் சிதைவுகள், பவளப்பாறைகள், பாறைகள் அல்லது கடல் குப்பைகள் போன்ற பொருட்களைக் கண்டறிவதற்கும், பிரதிபலிப்பு வடிவங்களின் அடிப்படையில் வண்டல் வகைகளை வேறுபடுத்துவதற்கும் சைட்-ஸ்கேன் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கிறது.
4. துணை-அடிமட்ட அளவி
மல்டிபீம் மற்றும் சைட்-ஸ்கேன் கருவிகள் கடலடி மேற்பரப்பைப் படம்பிடிக்கும் அதே வேளையில், சப்-பாட்டம் புரொஃபைலர்கள் வண்டல் மண்ணுக்குக் கீழே உள்ள அடுக்குகளை உற்று நோக்குகின்றன. குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்களைக் கொண்டு, ஒலி அலைகள் வண்டல் மண்ணை ஊடுருவி, அடுக்கு எல்லைகளில் மோதி எதிரொலிக்க முடியும். வண்டல் மண்ணின் தடிமன், அடுக்கு அமைப்பு, ஆழமற்ற பகுதிகளில் வாயு இருப்பு மற்றும் வண்டல் மண் பதிவுகள் மூலமான தொல் காலநிலை ஆய்வுகள் போன்றவற்றை மதிப்பிடுவதற்கு, கடல்சார் புவியியலுக்கு இந்தத் தொழில்நுட்பம் இன்றியமையாதது.
5. அகௌஸ்டிக் டாப்ளர் கரண்ட் புரொஃபைலர் (ADCP)
ADCP கருவியானது, பல்வேறு ஆழங்களில் நீரோட்ட வேகத்தை அளவிட டாப்ளர் விளைவைப் பயன்படுத்துகிறது. இந்தக் கருவி ஒலித் துடிப்புகளை அனுப்பி, நீரில் உள்ள சிறு துகள்களிலிருந்து எதிரொலிக்கும் அதிர்வெண் மாற்றங்களைப் பகுப்பாய்வு செய்கிறது. கடல் நீரோட்டம், வண்டல் போக்குவரத்து, கழிமுக இயக்கவியல் மற்றும் ஆற்றல் திட்டமிடல் போன்ற ஆய்வுகளுக்கு ADCP தரவுகள் மிகவும் முக்கியமானவை. கடல் நீரோட்டங்கள்.
6. உயிரியல் ஒலியியலுக்கான அறிவியல் எதிரொலி ஒலிப்பான்
பல்வேறு அதிர்வெண்களைக் கொண்ட அறிவியல் சோனார், நீர்த்தம்பத்தில் உள்ள உயிரினங்களை, குறிப்பாக மிதவை உயிரிகள் மற்றும் மீன்களைக் கண்காணிக்கப் பயன்படுகிறது. வெவ்வேறு அதிர்வெண்களில் ஏற்படும் எதிரொலிப்புகளின் (பின்சிதறல்) தீவிரத்தைப் பகுப்பாய்வு செய்வதன் மூலம், ஆராய்ச்சியாளர்கள் உயிரினங்களின் உயிர்மப் பொருண்மை, ஒப்பீட்டு அளவு மற்றும் செங்குத்துப் பரவல் போன்றவற்றை மதிப்பிட முடியும். இடம்பெயர்வு நிகழ்வு தினசரி செங்குத்து விலங்கு மிதவை உயிரிகள்.
கடல்சார் வரைபடம் மற்றும் புவியியலில் சோனார் பயன்பாடுகள்
சோனாரின் மிக முக்கியமான பங்களிப்புகளில் ஒன்று ஆழ அளவீட்டு வரைபடமாக்கலாகும். விரிவான ஆழ வரைபடங்கள், அகழிகள், முகடுகள், கடலடி மலைகள், கடலடி டெல்டாக்கள் மற்றும் வெப்பநீர்க் கசிவுகள் போன்ற கடலடி அம்சங்களைப் புரிந்துகொள்ள ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு உதவுகின்றன. புவித்தட்டு இயக்க செயல்முறைகள், நீருக்கடியில் நிகழும் எரிமலைச் செயல்பாடு மற்றும் சுனாமிகளைத் தூண்டக்கூடிய கடலடி நிலச்சரிவுகள் போன்ற புவியியல் அபாயங்களை விளக்குவதற்கு இந்தத் தகவல் மிகவும் இன்றியமையாதது.
மேலும், மல்டிபீம் மற்றும் சைட்-ஸ்கேன் ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைப்பு, அடிமண் வாழ்விட வகைப்பாட்டிற்கு உதவுகிறது. நுண்ணிய வண்டல், மணல் அல்லது பவளம் உள்ள பகுதிகள் தனித்துவமான எதிரொளிப்புப் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. ஒலியியல் தரவுகளை, கிராப் சாம்பிளர்கள், கோரிங் அல்லது ஆர்ஓவி கேமராக்கள் போன்ற கள உண்மை சரிபார்ப்புத் தரவுகளுடன் இணைப்பதன் மூலம், ஆராய்ச்சியாளர்கள் பாதுகாப்பு, பாதுகாக்கப்பட்ட பகுதித் திட்டமிடல் மற்றும் மனித தாக்க மதிப்பீடுகளுக்கு ஆதரவளிக்கும் வாழ்விட வரைபடங்களை உருவாக்க முடியும்.
உயிரியல் மற்றும் மீன்வளத்தில் சோனார் பயன்பாடுகள்
கடல்சார் உயிரியலில் , உயிரினங்களின் பரவல் மற்றும் சூழல் மண்டல இயக்கவியலைப் புரிந்துகொள்வதில் சோனார் ஒரு முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது. அறிவியல் எதிரொலி ஒலிமானிகள் மற்றும் மீன்வள சோனார் ஆகியவற்றால் மீன் கூட்டங்களைக் கண்டறியவும், நீந்தும் ஆழங்களைத் தீர்மானிக்கவும், பருவகாலப் பரவல் மாற்றங்களைக் கண்காணிக்கவும் முடியும். இந்தத் தரவு, நீடித்த மீன்வள மேலாண்மைக்கு விலைமதிப்பற்றது, ஏனெனில் இது மீன்பிடிப்புத் தரவுகளை மட்டுமே சார்ந்திருப்பதை விட, மீன் இருப்புகளின் மிகவும் புறநிலை மதிப்பீடுகளை வழங்குகிறது.
கப்பல்களுக்கு மீன்களின் எதிர்வினைகள், வேட்டையாடலின் போது கூட்டமாகச் செல்லும் முறைகளில் ஏற்படும் மாற்றங்கள், அல்லது ஆழம் மற்றும் கடலடி அமைப்பின் அடிப்படையில் வாழ்விடத்தைத் தேர்ந்தெடுத்தல் போன்ற கடல்வாழ் உயிரினங்களின் நடத்தையை ஆய்வு செய்வதற்கும் சோனார் பயன்படுத்தப்படுகிறது . சில ஆய்வுகளில், உயிரினங்களின் நடத்தைக்கும் கடலியல் நிலைமைகளுக்கும் இடையிலான தொடர்பைப் புரிந்துகொள்வதற்காக, ஒலித் தரவுகள் செயற்கைக்கோள் குறியிடல் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் கண்காணிப்புகளுடன் இணைக்கப்படுகின்றன .
கடல்சார் சுற்றுச்சூழல் மற்றும் உள்கட்டமைப்பு கண்காணிப்பு
தூய ஆராய்ச்சியைத் தாண்டி, சோனார் சுற்றுச்சூழல் கண்காணிப்பிற்கு உதவுகிறது. உதாரணமாக, சைட்-ஸ்கேன் சோனார் கடல் குப்பைகள் அல்லது கைவிடப்பட்ட வலைகளின் பரவலை வரைபடமாக்க முடியும். மல்டிபீம் சோனார், தூர்வாரும் வடுக்கள், நங்கூரங்களால் ஏற்படும் கடலடி சேதம் அல்லது நில மீட்பின் விளைவாக ஏற்படும் உருவவியல் மாற்றங்களைக் கண்டறிய உதவுகிறது. மாசுபடுத்திகளின் பரவல் அல்லது ஆறுகளிலிருந்து வரும் வண்டல் ஓட்டத்தைப் பாதிக்கும் நீரோட்டங்களைக் கண்காணிக்க ADCP பயன்படுத்தப்படுகிறது .
உள்கட்டமைப்பைப் பொறுத்தவரை, குழாய்த்தொடர்கள், கடலடி கேபிள்கள் மற்றும் கடலோரக் காற்றாலைத் turbines அடித்தளங்களை ஆய்வு செய்வதற்கு சோனார் இன்றியமையாதது. கடல்சார் மேம்பாடானது வண்டல் நிலைத்தன்மை, நீரோட்டங்கள் மற்றும் உணர்திறன் மிக்க வாழ்விடங்களின் இருப்பு ஆகியவற்றைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டியிருப்பதால், கடல்சார் ஆராய்ச்சி பெரும்பாலும் இந்தப் பொறியியல் தேவைகளுடன் ஒன்றிணைகிறது.
சவால்கள் மற்றும் வரம்புகள்
சோனாரைப் பயன்படுத்துவது மிகவும் பயனுள்ளதாக இருந்தாலும், அது சில சவால்களை முன்வைக்கிறது. முதலாவதாக, தரவுகளின் தரம் சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகளால் பாதிக்கப்படுகிறது: வெப்பநிலை மற்றும் உப்புத்தன்மையில் ஏற்படும் மாறுபாடுகள் ஒலி அலைகளின் பாதையைச் சிதைக்கக்கூடும், அதே நேரத்தில் அலைகளால் ஏற்படும் காற்றுக் குமிழ்கள் சமிக்ஞையில் குறுக்கிடலாம். இரண்டாவதாக, ஒலியியல் தரவுகளைப் புரிந்துகொள்வது எப்போதும் எளிமையானதாக இருப்பதில்லை; களச் சரிபார்ப்பு இல்லாமல், வலுவான எதிரொலிகள் ஒரு குறிப்பிட்ட பொருளைக் குறிக்க வேண்டிய அவசியமில்லை. மூன்றாவதாக, உயர்-தெளிவுத்திறன் கொண்ட சோனார் ஆய்வுகளுக்கு அளவுத்திருத்தம், கப்பல் அசைவுகளுக்கான (உருள், சாய்வு, ஏற்றம்) திருத்தம் மற்றும் சிக்கலான தரவு செயலாக்கம் ஆகியவை தேவைப்படுகின்றன.
மேலும், நீருக்கடியில் ஏற்படும் இரைச்சலால் கடல் பாலூட்டிகளுக்கு ஏற்படும் தாக்கம் குறித்தும் கவலைகள் உள்ளன. பெரும்பாலான ஆராய்ச்சி சோனார்கள், இராணுவ சோனார்களை விட குறைந்த செறிவு கொண்டவையாக இருந்தாலும், சிறந்த நடைமுறைகள் இன்னும் தேவைப்படுகின்றன: அதாவது, உணர்திறன் மிக்க பகுதிகளைக் கருத்தில் கொள்ளும் கணக்கெடுப்புத் திட்டமிடல், கடல் பாலூட்டிகளைக் கண்காணித்தல் மற்றும் பொருத்தமான இயக்க அளவுருக்களைத் தேர்ந்தெடுத்தல் போன்றவை.
சோனாரின் எதிர்காலம்: தன்னாட்சி மற்றும் அறிவார்ந்த பகுப்பாய்வு
தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்கள் சோனாரை மேலும் மேலும் தன்னாட்சி மற்றும் அறிவார்ந்த வளர்ச்சியை நோக்கி எடுத்துச் செல்கின்றன. AUV-கள் (தன்னாட்சி நீருக்கடியில் செல்லும் வாகனங்கள்) மற்றும் USV-கள் (ஆளில்லா மேற்பரப்பு வாகனங்கள்) இப்போது ஆளில்லா ஆய்வுகளுக்காக மல்டிபீம் மற்றும் சைட்-ஸ்கேன் கருவிகளைக் கொண்டுள்ளன, இது அபாயகரமான அல்லது தொலைதூரப் பகுதிகளில் குறைந்த செலவில் வரைபடமாக்குவதை சாத்தியமாக்குகிறது. இதற்கிடையில், செயற்கை நுண்ணறிவு அடிப்படையிலான பகுப்பாய்வானது, படிவுகளை வகைப்படுத்தவும், பொருட்களைக் கண்டறியவும், மற்றும் பின்சிதறல் தரவுகளிலிருந்து உயிரியல் வடிவங்களை அடையாளம் காணவும் பயன்படுத்தத் தொடங்கப்பட்டுள்ளது.
கடலோர LiDAR, செயற்கைக்கோள்கள், ஹைப்பர்ஸ்பெக்ட்ரல் கேமராக்கள் மற்றும் மாதிரி சேகரிப்புக் கருவிகள் போன்ற பிற உணரிகளுடன் சோனாரை ஒருங்கிணைப்பது, கடல் ஆராய்ச்சியை மேலும் விரிவானதாக ஆக்குகிறது. இதன் மூலம், சோனார் என்பது வெறும் 'கேட்கும்' கருவியாக மட்டும் இல்லாமல், நவீன கடல் கண்காணிப்பு அமைப்புகளின் ஒரு முக்கிய அங்கமாகத் திகழ்கிறது.
மூடுகிறது
நீருக்கடியில் உள்ள உலகத்தை வரைபடமாக்கவும், கண்காணிக்கவும், புரிந்துகொள்ளவும் ஒரு சிறந்த வழியை வழங்குவதன் மூலம் சோனார் கடல் ஆராய்ச்சியில் ஒரு புரட்சியை ஏற்படுத்தியுள்ளது. ஆழ அளவியல் மற்றும் புவியியல் முதல் மீன்வள உயிரியல் மற்றும் நீரோட்ட இயக்கவியல் வரை, மனிதப் புலன்களுக்கு எட்டாத ஆழங்களில்கூட, பரந்த அளவிலும் மிக விரிவாகவும் தரவுகளைச் சேகரிக்க சோனார் ஆராய்ச்சியாளர்களை அனுமதிக்கிறது. தொழில்நுட்பச் சவால்கள் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் சார்ந்த அம்சங்கள் இருந்தபோதிலும், கருவிகள், தன்னாட்சி இயங்குதளங்கள் மற்றும் தரவுப் பகுப்பாய்வு ஆகியவற்றில் ஏற்பட்டுள்ள முன்னேற்றங்கள் சோனாரின் பங்கைத் தொடர்ந்து விரிவுபடுத்துகின்றன. இந்தத் தொழில்நுட்பங்களின் ஆதரவுடன், கடலைப் பற்றிய நமது புரிதல் இன்னும் வேகமாக முன்னேற முடியும்—இது சிறந்த வள மேலாண்மையையும் , மிகவும் பயனுள்ள சூழல் மண்டலப் பாதுகாப்பையும் ஊக்குவிக்கும்.
