Η Αυστραλία ανοίγει μια πύλη δεδομένων κυμάτων

Μια μικρή ηλιακή σημαδούρα κυμάτων εκτοξεύεται στον ωκεανό. Πηγή: UWA

Σχεδόν το 90% των Αυστραλών ζουν σε ακτίνα 50 χιλιομέτρων από την ακτή και η Έκθεση για την Κατάσταση του Κλίματος της Αυστραλίας για το 2024 διαπίστωσε ότι οι καιρικές, κλιματικές και ωκεάνιες συνθήκες της χώρας συνεχίζουν να αλλάζουν. Η άνοδος της στάθμης της θάλασσας αποτελεί σημαντική απειλή για τις παράκτιες κοινότητες και τα παράκτια οικοσυστήματα, ενισχύοντας τους κινδύνους πλημμυρών των ακτών, κυμάτων καταιγίδας, διάβρωσης και διείσδυσης αλμυρού νερού στα υπόγεια υδάτινα συστήματα.

Για το μεγαλύτερο μέρος της Αυστραλίας, οι παράκτιες πλημμύρες που συμβαίνουν περιστασιακά προβλέπεται ότι θα γίνουν χρόνιες αργότερα αυτόν τον αιώνα. Ακραίες στάθμες της θάλασσας, που είχαν πιθανότητα να συμβούν μία φορά στα εκατό χρόνια, προβλέπεται ότι θα γίνουν ετήσιο φαινόμενο.

Ωκεανογράφοι από το Πανεπιστήμιο της Δυτικής Αυστραλίας (UWA) υποστηρίζουν τη διαχείριση των παράκτιων πόρων με βάση την επιστήμη, επεκτείνοντας τη χρήση των ωκεάνιων σημαδούρων για την καταγραφή δεδομένων κυμάτων και καθιστώντας τα ελεύθερα διαθέσιμα. Πιο πρόσφατα, απέκτησαν προηγμένες δυνατότητες πρόβλεψης κυμάτων αναπτύσσοντας έναν στόλο 10 παρασυρόμενων σημαδούρων κυμάτων στον Νότιο Ωκεανό, μεταξύ των ακτών της Δυτικής Αυστραλίας και της Νότιας Αφρικής. Αυτές οι μικρές, ηλιακές σημαδούρες κυμάτων αναμένεται να επιπλέουν στα ωκεάνια ρεύματα και να συλλέγουν δεδομένα κυμάτων για αρκετά χρόνια.

Ένα δίκτυο σημαδούρων κυμάτων βοηθά τους ερευνητές να κατανοήσουν τις διαδικασίες και τις αλλαγές που προκαλούνται από τα κύματα στην παράκτια ζώνη της Αυστραλίας. Πηγή: UWA

Η ερευνήτρια Marzieh Derkani και επικεφαλής του έργου στο TIDE, Δρ Jeff Hansen, με μία από τις παρασυρόμενες σημαδούρες. Πηγή: UWA

Παρέχουν δεδομένα κρίσιμα για την πρόβλεψη των συνθηκών κυμάτων και των κυμάτων, λέει ο Δρ Τζεφ Χάνσεν. «Αυτές οι νέες, χαμηλού κόστους σημαδούρες κυμάτων καθιστούν πλέον δυνατή τη συλλογή λεπτομερών δεδομένων κυμάτων, σε πραγματικό χρόνο, από τη μέση του ωκεανού, όπου ιστορικά δεν είχαμε παρατηρήσεις κυμάτων. Αυτό μας επιτρέπει να συγκρίνουμε και να τροφοδοτούμε αυτά τα δεδομένα σε μοντέλα πρόβλεψης κυμάτων για να βελτιώσουμε την ακρίβειά τους, κάτι πάνω στο οποίο εργαζόμαστε με το Γραφείο Μετεωρολογίας».

Τα μοντέλα πρόβλεψης κυμάτων υστερούν σε σχέση με τα ατμοσφαιρικά μοντέλα όσον αφορά την ακρίβεια, εν μέρει λόγω της έλλειψης αφομοίωσης δεδομένων, μιας τεχνικής όπου οι παρατηρήσεις χρησιμοποιούνται για την προσαρμογή των μοντέλων ώστε να ταιριάζουν καλύτερα στις πραγματικές συνθήκες.

«Εάν το σημείο εκκίνησης είναι λάθος, και η υπόλοιπη πρόβλεψη είναι πιθανό να είναι λανθασμένη», λέει ο Hansen. «Η πρόβλεψη είναι εγγενώς δύσκολη, καθώς τα σφάλματα συχνά συσσωρεύονται με την πάροδο του χρόνου, οδηγώντας σε λανθασμένες προβλέψεις, αλλά χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις και αφομοίωση δεδομένων μπορούμε να βελτιώσουμε το σημείο εκκίνησης κάθε επταήμερης έως δεκαήμερης πρόγνωσης που παράγεται αρκετές φορές την ημέρα».

Τα δεδομένα από τους παρασυρόμενους και αγκυροβολημένους σημαδούρες κυμάτων της UWA θα είναι σύντομα διαθέσιμα στο Σύστημα Πληροφοριών 2.0 του Παγκόσμιου Μετεωρολογικού Οργανισμού (WIS 2.0), το οποίο τέθηκε σε λειτουργία φέτος. Το WIS 2.0 βελτιώνει ήδη την ακρίβεια των μετεωρολογικών προβλέψεων παγκοσμίως και υποστηρίζει συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης, καθώς παρέχει ένα πλαίσιο που επιτρέπει την ανταλλαγή δεδομένων σε διεθνές, περιφερειακό και εθνικό επίπεδο σε πραγματικό χρόνο.

Οι παρασυρόμενοι σημαδούρες αποτελούν μέρος ενός μεγαλύτερου δικτύου σημαδούρων κυμάτων που λειτουργεί το πανεπιστήμιο και αποτελείται από μονάδες Sofar Spotters, Sofar Smart Moorings ή Datawell Waverider Mk4. Αυτό το δίκτυο υποστηρίζει επί του παρόντος μια σειρά ερευνητικών έργων που επικεντρώνονται στη βελτίωση της πρόβλεψης κυμάτων, της παράκτιας δυναμικής κατά μήκος των ακτών με υφάλους, των θαλάσσιων καυσώνων, της ανάπτυξης της κυματικής ενέργειας και του μακροπρόθεσμου κυματικού κλίματος της Δυτικής Αυστραλίας.

Με επένδυση από το Ολοκληρωμένο Σύστημα Θαλάσσιας Παρατήρησης (IMOS) της Αυστραλίας, ο Δρ. Mike Cuttler και ο καθηγητής Ryan Lowe ανέπτυξαν πρόσφατα 23 νέους σημαδούρες κυμάτων σε παράκτιες περιοχές σε όλη τη χώρα, με τουλάχιστον έναν νέο σημαδούρα κυμάτων σε κάθε πολιτεία. Οι σημαδούρες μετρούν το ύψος, την περίοδο και την κατεύθυνση των κυμάτων, καθώς και τις θερμοκρασίες του νερού σε παράκτια νερά, με τα σημεία να ποικίλλουν σε βάθος από 10 έως 70 μέτρα.

Όπως και οι αντίστοιχοι πλωτήρες κυμάτων που παρασύρονται πιο μακριά από την ακτή, αυτοί οι μικροί, ηλιακά κινούμενοι σημαδούρες κυμάτων είναι χαμηλού κόστους και σχετικά εύκολοι στην ανάπτυξη. Αγκυρωμένοι στον πυθμένα της θάλασσας, συλλέγουν κρίσιμα δεδομένα σχεδόν σε πραγματικό χρόνο που απαιτούνται για την επαλήθευση και βελτίωση των θαλάσσιων προβλέψεων, την ενημέρωση των θαλάσσιων δραστηριοτήτων και της αναψυχής και αποτελούν τη βάση για μια βελτιωμένη κατανόηση των ωκεάνιων και παράκτιων διεργασιών.

Τα δεδομένα σε σχεδόν πραγματικό χρόνο είναι εύκολα διαθέσιμα για προβολή και λήψη μέσω μιας νέας εθνικής ιστοσελίδας, του AusWaves.org, η οποία δημιουργήθηκε από τους Cuttler και Hansen για τη συλλογή δεδομένων από όλες τις σημαδούρες κυμάτων του UWA και τη συγχώνευσή τους με υπάρχοντες ιστότοπους που έχουν δημιουργηθεί από περιφερειακούς εταίρους, ώστε να παρέχεται πρόσβαση στην πρώτη σε εθνικό επίπεδο συνεπή πλατφόρμα για την εμφάνιση δεδομένων κυμάτων σε σχεδόν πραγματικό χρόνο, ελεγχόμενης ποιότητας.

Δεδομένα κυμάτων σε σχεδόν πραγματικό χρόνο είναι διαθέσιμα σε έναν νέο ιστότοπο: AusWaves.org. Πηγή: AusWaves.org .

Ο Cuttler αναφέρει ότι ο ιστότοπος AusWaves παρουσιάζει μοναδικά δεδομένα για τα παράκτια κύματα με φιλικό προς το χρήστη τρόπο, σχεδιασμένα για να καλύπτουν τις ανάγκες ενός ευρέος φάσματος παράκτιων ενδιαφερόμενων μερών. «Μέσω οπτικών απεικονίσεων και της δυνατότητας λήψης δεδομένων για τα κύματα και την επιφανειακή θερμοκρασία, αυτός ο νέος ιστότοπος θα επιτρέψει την ευρύτερη αξιοποίηση των δεδομένων σε όλη την Αυστραλία», είπε. «Στόχος μας είναι να δώσουμε τη δυνατότητα σε όλους όσους εξαρτώνται από τον ωκεανό, συμπεριλαμβανομένων των υδατοκαλλιεργειών, των τουριστικών φορέων, των τοπικών ψαράδων και των σέρφερ, να προετοιμαστούν καλύτερα και να είναι ασφαλείς στο νερό».

Το πανεπιστήμιο αναπτύσσει επίσης έναν μοναδικό τρόπο αξιοποίησης της κυματικής ενέργειας για την παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας. Υπάρχουν άμεσες δυνατότητες για την ανάπτυξη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, καθώς ο μεγαλύτερος και πιο συνεπής πόρος κυματικής ενέργειας στον κόσμο βρίσκεται κατά μήκος των νότιων ακτών της Αυστραλίας, λέει ο Δρ Χιου Γούλγκαμοτ από το Ινστιτούτο Ωκεανών του πανεπιστημίου. Η μέση ισχύς των ωκεανικών κυμάτων που διασχίζουν την περίμετρο της υφαλοκρηπίδας της Αυστραλίας εκτιμάται σε περίπου 10 φορές τον μέσο ρυθμό κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας της Αυστραλίας.

«Οι επίμονοι ισχυροί άνεμοι κατά μήκος του απέραντου Νότιου Ωκεανού δημιουργούν μεγάλα κύματα που φέρνουν ανανεώσιμη ενέργεια προς τις ακτές σχεδόν συνεχώς», δήλωσε ο Wolgamot. «Η νότια και νοτιοδυτική ηπειρωτική ακτογραμμή και η νοτιοδυτική ακτή της Τασμανίας ειδικότερα βιώνουν τα υψηλότερα επίπεδα ισχύος κυμάτων, με εξαιρετικά υψηλής ποιότητας κύματα, με ελάχιστη διαλειμματικότητα και σχετικά μικρές ακραίες τιμές — δύο χαρακτηριστικά απαραίτητα για την αδιάλειπτη παραγωγή ενέργειας».

Ένα έργο βρίσκεται σε εξέλιξη για τη χρήση μιας συσκευής «Moored MultiMode Multibody» (M4) για την επικύρωση μοντελοποιημένων προβλέψεων υπό την ηγεσία του Wolgamot. Το M4 είναι ένας μετατροπέας κυματικής ενέργειας που κινείται στην επιφάνεια και παράγει ηλεκτρική ενέργεια μέσω της κίνησης κάμψης της άρθρωσής του. Όταν το πίσω και το μπροστινό μέρος της συσκευής 24 μέτρων βρίσκονται στην κορυφή του κύματος, το κέντρο βρίσκεται στην κοιλότητα. Η προκύπτουσα περιστροφική κίνηση των εξαρτημάτων μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια από μια ενσωματωμένη γεννήτρια.

Η φετινή ανάπτυξη του M4 στο King George Sound στη νότια Δυτική Αυστραλία ήταν μια παγκόσμια πρώτη δοκιμή σε μεγάλη κλίμακα, σχεδιασμένη να καταδείξει την τεχνική εφικτότητα της συλλογής των ωκεανικών κυμάτων στην Αυστραλία και να δημιουργήσει επιχειρησιακά δεδομένα για ερευνητές και βιομηχανία. Το έργο είναι πλήρως ανοιχτού κώδικα, επομένως τα δεδομένα κοινοποιούνται σε επιστήμονες, κατασκευαστές ενέργειας και την κοινότητα.

Το M4 είναι ένας μετατροπέας κυματικής ενέργειας που κινείται στην επιφάνεια και παράγει ηλεκτρική ενέργεια μέσω της κίνησης κάμψης της άρθρωσής του. Πηγή: UWA