Akoestische kartering van leefgebieden op basis van ‘backscatter’ gegevens

leefgebieden bedekken vaak grote oppervlakten, maar soorten die in een leefgebied leven variëren soms weer op kleinere schaal. Daarom is het belangrijk om een leefgebied te bestuderen op grote en kleine schaal. Op het land worden voor grootschalige studies vaak satellietfoto’s gebruikt. Deze kunnen direct een groot gebied beslaan. Omdat het zichtbare licht onderwater snel verdwijnt, moet een andere methode worden toegepast om de zeebodem te bestuderen. Geluidsgolven kunnen de zeebodem wel in kaart brengen!

Er zijn verschillende akoestische systemen die gebruikt worden om de zeebodem in kaart te brengen. Één daarvan is de ‘multi-beam echo-sounder’. Dit systeem wordt meestal vastgemaakt aan de onderkant van een schip. Het maakt gebruik van geavanceerde methoden om een puls van geluidsgolven uit te zenden richting de zeebodem. De bodem weerkaatst een deel van deze golven, en het terugkerende geluid (de echo) wordt weer opgevangen door het systeem.

Multi-beam echo-sounder

Het systeem is in staat om de geluidsgolven te richten op een klein gedeelte van de zeebodem. Door dit al varend toe te passen kunnen we met deze gegevens banen zeebodem in kaart brengen langs de vaarrichting van het schip. De snelheid waarmee de echo terugkeert staat voor de afstand die het geluid moet afleggen: de waterdiepte. De ontvangen echo geeft echter ook een indicatie van de reflectie-kenmerken (backscatter-intensiteit) van de bodem. Stenen geven bijvoorbeeld een veel harder signaal (hogere intensiteit) terug dan modder. De echo kan, naast de waterdieptemeting, dus ook gebruikt worden om het bodemtype in kaart te brengen. Soms zijn specifieke leefgebieden zoals een schelpenbank ook al direct zichtbaar.

Dit deelproject heeft als doel om op grote schaal basiskaarten te maken van de Noordzeebodem. Het is op twee manieren verbonden met de andere deelprojecten. Ten eerste kan met behulp van de beschikbare kaarten worden bepaald welke gebieden echt interessant zijn om op kleinere schaal verder te onderzoeken, zoals met video- (RUG) of bodemmonsters (NIOZ). Ten tweede kan, door de meer gedetailleerde resultaten van de video- en bodemmonsters te linken aan de akoestische kaarten, door extrapolatie een groter gebied in dergelijk detail in kaart worden gebracht.

Klaarmaken van de side-scan sonar

Vanuit het oogpunt van akoestische kartering is dit een innovatief project omdat het de geo-akoestische resolutie verhoogt en daarmee ook de schaal van akoestische kartering vergroot. Geo-akoestische resolutie staat hierbij voor de schaal waarop je met akoestische methoden verschillen kan onderscheiden op de zeebodem. Met een hogere resolutie kan je dus met meer zekerheid iets zeggen over kleine verschillen in bodemeigenschappen. Dit willen we bereiken door verschillende gegevens van dezelfde bron samen te gebruiken, bijvoorbeeld door na te gaan of het gevonden bodemtype overeenkomt met de verwachte textuur van de zeebodem (het plaatselijke reliëf van de waterdiepte). Bij ieder bodemtype kan onder bepaalde omstandigheden een kenmerkende textuur worden verwacht. Wanneer het type bodem niet overeenkomt met de gevonden textuur, kan het model met die kennis worden geoptimaliseerd.

Een andere manier om de geo-akoestische resolutie te vergroten is door gegevens van meerdere systemen te combineren, zoals een multi-beam echo-sounder, een side scan sonar en de sub-bottom profiler. De side scan sonar is een vergelijkbaar systeem dat vanaf een meegesleept frame de signalen opzij uitzendt en ontvangt. Hierdoor kun je beter verticale bodemveranderingen in kaart brengen. Een sub-bottom profiler is een krachtig systeem dat met geluidsgolven in de bodem kijkt. Deze technieken zijn afzonderlijk al toegepast in het classificeren van de zeebodem, maar in dit project willen we deze systemen gaan combineren.