bathymetry

Bathymetry on veden syvyyden mittaaminen valtamerissä, joissa tai järvissä. Bathymetriset kartat muistuttavat paljon topografisia karttoja, joissa käytetään viivoja osoittamaan maanpiirteiden muotoa ja korkeutta.

Topografisissa kartoissa viivat yhdistävät samankorkuisia pisteitä. Bathymetrisissä kartoissa ne yhdistävät samansyvyisiä pisteitä. Pyöreä muoto, jonka sisällä on yhä pienempiä ympyröitä, voi viitata merihautaan. Se voi olla myös merenalainen vuori.
Vanhoina aikoina tiedemiehet tekivät batymetrisiä mittauksia heittämällä painavan köyden laivan laidan yli ja kirjaamalla ylös köyden pituuden, joka tarvittiin merenpohjan saavuttamiseen. Nämä mittaukset olivat kuitenkin epätarkkoja ja epätäydellisiä. Köysi ei useinkaan kulkenut suoraan merenpohjaan, vaan virtaukset siirsivät sitä. Köydellä voitiin myös mitata syvyyttä vain yhdestä pisteestä kerrallaan. Saadakseen selkeän kuvan merenpohjasta tutkijoiden olisi pitänyt tehdä tuhansia köysimittauksia.
Useimmiten tutkijat ja merenkulkijat arvioivat merenpohjan topografian. Joskus merenpohjan kukkulat ja laaksot oli helppo ennustaa. Toisinaan taas merihauta tai hiekkasärkkä yllätti merenkulkijat. Tämä saattoi aiheuttaa vaaraa laivan miehistölle ja taloudellisia tappioita, jos laiva törmäsi hiekkasärkkään ja menetti lastinsa.
Kaikuluotaimet
Tänään kaikuluotaimia käytetään batymetristen mittausten tekemiseen. Kaikuluotain lähettää äänipulssin aluksen rungosta eli pohjasta merenpohjaan. Ääniaalto kimpoaa takaisin alukseen. Aika, joka kuluu impulssin lähtöön ja paluuseen alukseen, määrittää merenpohjan topografian. Mitä kauemmin se kestää, sitä syvemmällä vesi on.
Kaikuluotain pystyy mittaamaan pienen alueen merenpohjasta. Näiden mittausten tarkkuus on kuitenkin vielä rajallinen. Alus, josta mittaukset tehdään, liikkuu, mikä muuttaa merenpohjan syvyyttä senttimetreillä tai jopa jaloilla. Vedenalaisten eliöiden, kuten valaiden, heijastukset voivat häiritä ääniaallon kulkua. Äänen nopeus vedessä vaihtelee myös veden lämpötilan, suolapitoisuuden (suolaisuuden) ja paineen mukaan. Yleensä ääni etenee nopeammin lämpötilan, suolapitoisuuden ja paineen kasvaessa. Meressä on erilaisia virtauksia, joiden lämpötila ja suolapitoisuus vaihtelevat. Meren jatkuva liike vaikeuttaa syvyysmittausta.
Näiden ongelmien ratkaisemiseksi insinöörit kehittivät monikeilakaikuluotaimet. Monikeilakaikuluotaimissa on satoja hyvin kapeita säteitä, jotka lähettävät äänipulsseja. Tämä pulssijoukko tarjoaa erittäin korkean kulmatarkkuuden. Kulmaresoluutiolla tarkoitetaan kykyä mitata yhden kohteen eri kulmia tai näkökulmia. Suuri kulmaerotuskyky tarkoittaa, että merenpohjan yksittäinen piirre – kuten merenalaisen vuoren huippu – voidaan mitata useista eri kulmista, sekä sivuilta että huipulta.
Multibeam-kaikuluotaimet korjaavat veneen liikkeet merellä, mikä lisää mittausten tarkkuutta entisestään. Niiden avulla tutkijat voivat myös kartoittaa enemmän merenpohjaa lyhyemmässä ajassa kuin yhden säteen kaikuluotaimella.
Monipalkkaiset kaikuluotaimet voivat myös antaa tietoa merenpohjan ominaisuuksien fyysisistä ominaisuuksista. Ne voivat esimerkiksi osoittaa, koostuuko kohde kovista vai pehmeistä sedimenteistä. Jos materiaali on kovaa, kaikuluotaimen signaali palaa voimakkaampana.

Batumetritekniikan avulla on tehty monia mielenkiintoisia löytöjä. Esimerkiksi Tyynen valtameren keskiosasta, Yhdysvaltain Havaijin osavaltion läheltä, löydettiin tuhansia merenalaisia vuoria. Nämä saumavuoret, joita kutsutaan Hawaii-Emperor Seamount Chain -ketjuksi, kohoavat 1 000 metriä tai enemmän merenpohjan yläpuolelle. Tutkijat arvelivat niiden olevan muinaisia tulivuoria, mutta eivät voineet olla varmoja. Bathymetristen työkalujen avulla näiden saumavuorten huipuista otetut kivinäytteet vahvistivat teorian. Nämä saumavuoret sisälsivät fossiileja riuttoja rakentavista eliöistä, jotka elivät matalissa vesissä liitukaudella. Näytteet todistivat, että saumavuoret seisoivat veden yläpuolella dinosaurusten aikaan.
Bathymetriset tiedot
Yhdysvaltojen kansallinen geofysikaalinen tietokeskus (NGDC) ja Kansainvälinen hydrografinen järjestö (IHO) mittaavat ja arkistoivat bathymetrisiä tietoja. Niiden batymetriset mittaukset tukevat turvallista navigointia ja suojelevat meriympäristöjä ympäri maailmaa.
NGDC esimerkiksi luo digitaalisia korkeusmalleja, joita käytetään tsunamien simulointiin. Merenalaisten kaivantojen tai vuorten olemassaolo voi vaikuttaa suoraan tsunamin tai hurrikaanin voimakkuuteen ja kulkureittiin. NGDC ylläpitää myös maailmanlaajuista digitaalista batymetristen mittausten tietopankkia Kansainvälisen hydrografiajärjestön jäsenmaiden puolesta.
Monacossa sijaitseva IHO pyrkii yhtenäistämään merikarttoja, ottamaan käyttöön luotettavia menetelmiä valtameritutkimusten suorittamiseksi ja kehittämään hydrografian alan tiedettä. Hydrografia on veden syvyyden ja ominaisuuksien tutkimusta. Bathymetria on osa hydrografiaa. Se on olennainen osa tätä tieteenalaa, jossa kartoitetaan ja mitataan vesistöjä.