Lytter til hvaler – selv når de er helt stille
Et hundre år gammelt fysikkprinsipp og en fiberoptisk kabel utenfor Svalbard gjør det mulig for forskere å oppdage svømmende hvaler – selv når de ikke lager lyd.
Fiberoptiske kabler krysser verdenshavene og frakter alt fra telefonsamtaler til bankinformasjon. I 2020 viste forskere ved NTNU at slike kabler også kan fungere som gigantiske undervannsmikrofoner. Ved hjelp av kabler utenfor Svalbard kunne de fange opp de dype, lavfrekvente lydene fra hvaler i det kalde arktiske havet.
Nå har forskerne tatt et nytt steg. De har funnet ut hvordan de kan «lytte» til hvaler selv når dyrene er helt stille.
Bevegelsene er nok til å oppdage hvalene.
Hemmeligheten ligger i hvordan hvaler beveger seg gjennom vannet. På samme måte som skip skyver vann foran seg, skaper svømmende hvaler små trykkbølger. Disse bølgene har svært lav frekvens, men de kan registreres av de fiberoptiske kablene på havbunnen.
Et cruiseskip som seiler inn i Magdalenafjorden på Svalbard. Forskerne brukte fire skip i forskjellige størrelser (ikke dette) for å finne ut hvordan de kan bruke fiberoptiske kabler til å oppdage stille hvaler ved hjelp av trykkbølger. Foto: Altrendo Images / Shutterstock / NTB
– Hvis hvalene er stille, skaper bevegelsene deres forstyrrelser i vannet og i sedimentene på havbunnen. Da kan vi oppdage dem selv om de ikke lager lyd, sier Martin Landrø, leder for NTNUs Senter for geofysiske prognoser og seniorforfatter av den nye studien, som er publisert i tidsskriftet PNAS.
Ingen hadde tidligere tenkt på å bruke slike lavfrekvente signaler til å oppdage hval.
– Den største utfordringen er at disse signalene svekkes raskt med avstanden. Et stort skip flytter mye vann og er derfor lett å oppdage. En hval er mye mindre og flytter mindre vann. Derfor må den dykke ned i vannsøylen for å kunne registreres, sier Robin André Rørstadbotnen, førsteforfatter på studien og postdoktor ved senteret.
Skip hjalp forskerne
Farvannene rundt Svalbard er trafikkert av både små og store skip. Det viste seg å være en stor fordel for forskerne.
Formen på et skips skrog ligner nemlig overraskende mye på formen til en hvalkropp. Forskjellen er at alle skip er pålagt å bruke et system kalt AIS (Automatic Identification System), som forteller hvem skipet er og nøyaktig hvor det befinner seg.
Dermed kunne forskerne sammenligne signalene fra de fiberoptiske kablene med skipenes kjente posisjoner og hastigheter.
Tidligere hadde de brukt denne metoden til å registrere lyden fra både skip og hvaler. Denne gangen oppdaget de at de også kunne registrere trykkbølgene som oppstår når skip beveger seg gjennom vannet.
– Den store overraskelsen var at fiberen faktisk kunne registrere dette, sier Landrø.
Fra kokende vann til hvaler
Trykkbølgene har langt lavere frekvens enn hvallyder. Forskerne hadde derfor ikke undersøkt dem tidligere.
For å forstå signalene tok de i bruk en kjent ligning fra 1917, utviklet av fysikeren Lord Rayleigh. Ligningen beskriver hvordan bobler kollapser i kokende vann.
Martin Landrø viser størrelsen på de fiberoptiske kablene forskere brukte for å oppdage hvaler, selv når de ikke lagde lyd. Foto: Nancy Bazillchuk, NTNU
Det høres kanskje fjernt ut fra både skip og hvaler, men de samme fysiske prinsippene gjelder.
– Dette var måten vi kalibrerte systemet på. Vi kjenner skipenes hastighet og nøyaktige posisjon gjennom AIS-dataene. Dermed kunne vi finjustere forståelsen av de lavfrekvente signalene. Det var vår viktigste og helt nye observasjon, sier Landrø.
– Det er mange cruiseskip på Svalbard i sommermånedene, og de seiler langs fiberkablene vi undersøkte. Ved å studere ett av skipene, Le Commandant Charcot, gjennom tre cruisesesonger, fikk vi svært verdifull informasjon som kan hjelpe oss å forstå disse lavfrekvente signalene bedre, samtidig som vi kunne identifisere områder som trenger mer forskning», sier Rørstadbotnen.
Når et skip beveger seg fremover, skyver det vann unna. Det samme gjør en hval når den svømmer.
– Da åpnet det seg en mulighet for at vi kanskje kunne bruke dette til å oppdage stille hvaler. Da vi innså det, visste vi at neste steg var å lete etter hvaler, sier han.
En blåhval ga svaret
Forskerne fikk hjelp av litt flaks.
– Vi var heldige og fant en blåhval som sang nær overflaten. Da den sluttet å lage lyd, dykket den ned, forteller Landrø.
I en tidligere publikasjon rapporterte forskere at de kunne oppdage mer enn 800 hvalvokaliseringer fra blåhvaler (bildet her) og finnhvaler i farvannene utenfor Svalbard. Nå hjalp en blåhval som vokaliserte og deretter dykket dypt nær fiberoptiske kabler utenfor Svalbard forskere med å finne ut hvordan trykkbølgen fra en blåhval ville se ut i deres fiberoptiske data. Foto: NTB Scanpix
Først kunne forskerne følge hvalen ved hjelp av lydene den lagde – noe de allerede hadde gjort mange ganger før.
Deretter undersøkte de de lavfrekvente dataene fra den samme perioden. Med hjelp fra Rayleighs ligning kunne de tolke signalene.
Plutselig kunne de følge hvalens bevegelser også etter at den sluttet å synge og forsvant ned i dypet.
Kan bli viktig for naturforvaltning
Forskergruppen har tidligere foreslått å bruke fiberoptiske kabler til en rekke formål, blant annet overvåking av jordskjelv, beskyttelse av undersjøiske rørledninger og innsamling av data til et globalt observasjonssystem for jord, hav, atmosfære og verdensrom.
En blåhval sett nedenfra. Blåhvaler er det største dyret på jorden, men bestanden ble desimert av kommersiell hvalfangst i løpet av forrige århundre. Forskere kjenner ikke den nåværende globale bestandsstørrelsen, men de tror den er mellom 5000 og 15 000 voksne individer, som bare er 3–11 % av bestandsstørrelsen tidlig på 1920-tallet. Foto: NTB
Muligheten til å oppdage stille hvaler er enda et eksempel på hvordan det eksisterende kabelnettet kan brukes til å forstå både planeten og livet i havet bedre.
Selv om enkelte hvalbestander har tatt seg opp igjen, ble de fleste arter hardt rammet av århundrer med fangst. Samtidig er det vanskelig å telle dyr som lever i enorme havområder og ofte oppholder seg langt under overflaten.
Å kunne spore hvaler selv når de er stille, kan derfor gi forskere et helt nytt verktøy for å overvåke bestandene og styrke arbeidet med å beskytte disse havets kjemper.
Referanse: R.A. Rørstadbotnen, & M. Landrø, Detecting silent whales using seabed fiber-optic cables, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (26) e2603077123, https://doi.org/10.1073/pnas.2603077123 (2026).
