bathymetria

A bathymetria az óceánok, folyók vagy tavak vízmélységének mérése. A bathymetriai térképek nagyon hasonlítanak a topográfiai térképekhez, amelyek vonalakkal mutatják a szárazföldi jellemzők alakját és magasságát.

A topográfiai térképeken a vonalak azonos magasságú pontokat kötnek össze. A bathymetrikus térképeken az azonos mélységű pontokat kötik össze. Egy kör alakú forma, amelynek belsejében egyre kisebb körök vannak, óceáni árkot jelezhet. Jelezhet egy tenger alatti hegyet is.
A régi időkben a tudósok úgy végeztek bathymetriai méréseket, hogy egy nehéz kötelet dobtak át egy hajó oldalán, és feljegyezték a tengerfenékig tartó kötél hosszát. Ezek a mérések azonban pontatlanok és hiányosak voltak. A kötél gyakran nem egyenesen haladt a tengerfenékig, hanem az áramlatok elmozdították. A kötél emellett egyszerre csak egy ponton tudta mérni a mélységet. Ahhoz, hogy pontos képet kapjanak a tengerfenékről, a tudósoknak több ezer mérést kellett volna végezniük a kötéllel.
A tudósok és a navigátorok gyakrabban becsülték meg a tengerfenék topográfiáját. Néha a tengerfenék dombjait és völgyeit könnyű volt megjósolni. Máskor egy-egy óceáni árok vagy homokpad meglepte a navigátorokat. Ez veszélyt jelenthetett a hajó legénységére és gazdasági veszteségeket, ha a hajó nekiment a homokpadnak, és elvesztette a rakományát.
Echólokátorok
Most a visszhanglokátorokat használják a batimetriai mérések elvégzésére. A visszhanglézer hangimpulzust bocsát ki a hajótestről vagy a hajófenékről az óceánfenékre. A hanghullám visszaverődik a hajóra. A tengerfenék topográfiáját az határozza meg, hogy az impulzus mennyi idő alatt hagyja el és tér vissza a hajóhoz. Minél tovább tart, annál mélyebb a víz.
A visszhanglézer a tengerfenék egy kis területét képes mérni. Ezeknek a méréseknek a pontossága azonban még mindig korlátozott. A hajó, amelyről a méréseket végzik, mozog, ami a tengerfenék mélységét centiméterekkel vagy akár lábakkal is megváltoztatja. A tenger alatti élőlények, például bálnák visszaverődései megzavarhatják a hanghullám útját. A hang sebessége a vízben szintén változik, a víz hőmérsékletétől, sótartalmától (sótartalom) és nyomásától függően. Általánosságban elmondható, hogy a hang a hőmérséklet, a sótartalom és a nyomás növekedésével gyorsabban terjed. Az óceánban különböző áramlatok vannak, különböző hőmérséklettel és sótartalommal. Az óceán állandó mozgása megnehezíti a mélységmérést.
Ezek a problémák megoldására a mérnökök kifejlesztették a többsugaras visszhanglézereket. A többsugaras visszhanglokátorok több száz nagyon keskeny sugárral rendelkeznek, amelyek hangimpulzusokat bocsátanak ki. Az impulzusok e tömbje nagyon nagy szögfelbontást biztosít. A szögfelbontás az a képesség, hogy egyetlen objektum különböző szögeit vagy nézőpontjait mérjük. A nagy szögfelbontás azt jelenti, hogy a tengerfenék egyetlen jellemzőjét – például egy tenger alatti hegy tetejét – többféle szögből, oldalról és a tetejéről is meg lehet mérni.
A többsugaras visszhanglokátorok korrigálják a hajó mozgását a tengeren, ami tovább növeli a mérések pontosságát. Emellett lehetővé teszik a tudósok számára, hogy rövidebb idő alatt több tengerfenéket térképezzenek fel, mint egy egysugaras visszhanglézerrel.
A többsugaras visszhanglézerek a tengerfenék jellemzőinek fizikai jellemzőiről is információt szolgáltatnak. Például jelezhetik, hogy az objektum kemény vagy lágy üledékekből áll-e. Ha az anyag kemény, a visszhanglokátor jele erősebben fog visszajönni.

A bathymetriai technológia segítségével számos érdekes felfedezést tettek. Például a Csendes-óceán középső részén, az amerikai Hawaii állam közelében több ezer tengerfenékhegyet fedeztek fel. Ezek a Hawaii-Emperor Seamount Láncnak nevezett tengerfenékhegyek 1000 vagy több méterrel emelkednek a tengerfenék fölé. A tudósok úgy gondolták, hogy ezek ősi vulkánok, de nem lehettek biztosak benne. Bathymetriás eszközök segítségével e tengerfenékhegyek tetejéről származó kőzetminták megerősítették az elméletet. Ezek a tengerfenékhegyek olyan zátonyépítő organizmusok fosszíliáit tartalmazták, amelyek a kréta időszakban sekély vizekben éltek. Ezek a minták bizonyították, hogy a tengerfenékhegyek a dinoszauruszok idején a víz felett álltak.
Bathymetriai adatok
Az Egyesült Államok Nemzeti Geofizikai Adatközpontja (NGDC) és a Nemzetközi Hidrográfiai Szervezet (IHO) bathymetriai adatokat mér és archivál. Bathymetriai méréseik világszerte támogatják a biztonságos navigációt és védik a tengeri környezetet.
Az NGDC például digitális magassági modelleket készít, amelyeket cunamik szimulálására használnak. A tenger alatti árkok vagy hegyek jelenléte közvetlenül befolyásolhatja egy cunami vagy hurrikán erejét és útvonalát. Az NGDC a Nemzetközi Hidrográfiai Szervezet tagországainak megbízásából a bathymetriai mérések világméretű digitális adatbankját is működteti.
A monacói székhelyű IHO a hajózási térképek egységességének elérésén, az óceáni felmérések megbízható módszereinek elfogadásán és a hidrográfiai tudományok fejlesztésén dolgozik. A hidrográfia a víz mélységének és jellemzőinek tanulmányozása. A mélységmérés a hidrográfia része. Ennek a tudománynak szerves részét képezi a víztestek felmérése és térképezése.