Ved marine seismiske undersøkelser benyttes kraftige, lavfrekvente undervannslydbølger for å kartlegge strukturer under havbunnen, for eksempel oljereservoarer. Siden disse lydbølgene sprer seg over store avstander, må man foreta målinger over store områder for å identifisere eventuelle miljø effekter, for eksempel i hvilken grad de forstyrrer marine dyr.

Av: Virginie Ramasco og Katherine Dunning // Akvaplan-niva & Geir Pedersen og Tonje Nesse Forland // Havforskningsinstituttet

Seismiske undersøkelser benyttes ofte i forbindelse med leting, utvinning og overvåking av olje- og gassaktivitet. Dette gjelder også for Nordsjøen, hvor det også lever mange marine dyr. Glider II-prosjektet, som ble gjennomført av Akvaplan-niva i samarbeid med et olje- og gasselskap, hadde som mål å undersøke om bruk av autonome glidere, som anvendes i forskning, kan løse operasjonelle utfordringer i olje- og gassindustrien. Et av delmålene i prosjektet var å undersøke om glidere kunne brukes til passiv akustisk overvåking av seismiske operasjoner. Passive akustiske målinger kan nemlig være nyttig for å undersøke hvordan lyd brer seg fra en lydkilde, hvor mye lyd den marine faunaen eksponeres for på forskjellige avstander, for å til slutt evaluere effekter av en slik eksponering.

Estimerte lydeksponeringsnivåer (SEL) fra glideren før datarensing. De høyeste SEL-verdiene oppnås ved overflaten og ved maksimal dykkedybde, når glideren endrer helling og oppdrift. SEL-verdiene gikk også gradvis ned og deretter opp igjen etter hvert som glideren beveget seg bort fra lydkilden og tilbake for å måle støynivået på ulike avstander. Graf: Virginie Ramasco / Akvaplan-niva

I Glider II-prosjektet satte man ut en undervannsglider utstyrt med hydrofon under en av de seismiske undersøkelsene som gjennomføres av olje- og gassindustrien for å overvåke tilstanden til reservoarene ved et utvinningssted i Nordsjøen. Slike seismiske undersøkelser gjennomføres regelmessig i et område på ca. 12 x 8 km rundt olje- og gassinstallasjonene. Under disse undersøkelsene seiler et seismisk fartøy frem og tilbake i flere uker langs parallelle undersøkelseslinjer og fyrer av seismikkskudd hver 25. meter (ca. hvert 10. sekund). Dette for å kartlegge de underjordiske reservoarene.

Under den seismiske undersøkelsen våren 2022 ble Akvaplan-nivas autonome undervannsglider brukt til å måle lydnivåene gjennom hele vannsøylen i en avstand på mellom ca. 20 og ca. 120 km fra det operative seismiske fartøyet (dvs. lydkilden). Målet var å vurdere om seismikkskudd, på slike avstander, kunne måles på en pålitelig måte. Teamet ønsket også å teste om denne glideren var en pålitelig plattform under operative forhold.

Etter at glideren var hentet opp, ble lydmålingene lastet ned fra sensoren og analysert for å kartlegge de viktigste kildene til støyforstyrrelser og for å skille ut lyden som kunne tilskrives seismikkskuddene. Undervannsglidere er svært stillegående plattformer som i utgangspunktet bør være velegnet til passiv akustisk overvåking. Det avgis imidlertid noe støy fra interne komponenter i gliderne når denne endrer oppdrift og helling for å bevege seg gjennom vannsøylen. Støyen oppstår vanligvis når fartøyet skifter mellom nedadgående og oppadgående glidning, eller omvendt. Disse endringene skjer hovedsakelig nær havoverflaten og på de største dybdene. Derfor forekom det meste av den interne støyen på bestemte dybder, noe som gjorde det lettere for forskerteamet å identifisere støyen og filtrere den bort fra de aktuelle dybdene.

Lydeksponeringsnivåene (Sound Exposure Level, SEL-verdier) ble beregnet ut fra de rensede dataene. SEL-verdiene er et mål på lyd-intensitet summert over en tidsperiode. I dette eksempelet ble det brukt 10 sekunder som integrasjonsperiode, noe som grovt sett tilsvarer tiden mellom to skudd. SEL er et mål på grad av støy-eksponering på det marine habitatet, og dette spiller en viktig rolle i miljøkonsekvensutredninger.

Klassifisering av lydeksponeringsnivåer målt av undervannsglideren. De rosa prikkene viser SEL-verdiene som er identifisert som egenstøy fra glideren. Disse verdiene avtar ikke i intensitet med avstanden fra den seismiske kilden og kan dermed ikke tilskrives seismikkskyting. Seismisk støy (grått) på avstander nærmere enn ca. 17 km (stiplet vertikal linje), ble målt av en forankret hydrofon. Bakgrunnsstøyen (blå) var relativt konstant uavhengig av avstand. Graf: Virginie Ramasco / Akvaplan-niva

Spektrogrammer som viser seismikkskudd målt av gliderens hydrofon 20 km (til venstre) og 120 km (til høyre) fra lydkilden. Skalaen fra mørk til lys farge viser økende lydintensitet. Graf: Virginie Ramasco / Akvaplan-niva

SEL-verdier vist langs avstand fra kilden og dybde. Legg merke til at lydintensiteten avtar med avstanden, og at utbredelsen er forskjellig ved overflaten og på dypet. Graf: Virginie Ramasco / Akvaplan-niva

For å identifisere det generelle bakgrunnsstøynivået i området, ble det beregnet SEL-verdier i perioder uten seismisk aktivitet. Dette skjedde jevnlig gjennom hele undersøkelsesperioden. Lyd som var høyere enn bakgrunnsstøyen i perioder med aktiv seismikkskyting, ble tilskrevet seismisk aktivitet. De estimerte SEL-verdiene fra denne klassifiseringen ble sammenlignet med en nærliggende forankret hydrofon for kvalitetssikring. SEL-verdiene viste et realistisk avtagende mønster med avstanden fra lydkilden og stemte overens med de absolutte verdiene som ble målt av hydrofonen.

Seismikkskudd kunne identifiseres i spektrogrammene (dvs. bilder av lydintensiteten etter frekvens og tid) både på 20 km og 120 km avstand. Ved 20 km kan skuddene oppfattes som separate lyder med høyere intensitet med 10 sekunders mellomrom. Ved en avstand på 120 km når lydbølger fra samme skudd mottakeren (dvs. hydrofonen på glideren) på forskjellige tidspunkter på grunn av refleksjoner og brytninger underveis. Som følge av dette kan ikke hvert enkelt skudd identifiseres klart i tid. Seismisk aktivitet er imidlertid fortsatt tydelig på denne avstanden, da SEL-verdiene ligger over bakgrunnsstøyen.

Målingene i dette prosjektet kan brukes til å forstå eksponeringen av marine dyr i ulike avstander fra den seismiske kilden, til å validere lydutbredelsesmodeller og til å knytte eksponeringen til en potensiell effekt på dyrene. Det innovative ved undervannsgliderteknologien ligger i gliderens evne til å levere flerdimensjonal informasjon, ikke bare med avstand fra lydkilden, men også kontinuerlig gjennom hele vannsøylen. Vår studie bekreftet altså at slike plattformer utgjør en kostnadseffektiv og klimavennlig løsning for overvåking av støynivåer, både horisontalt og vertikalt i vannmassene.

Målingene viste at lyden spredte seg lenger på mellomstore havdyp, og ikke like langt langs bunnen og ved overflaten. Slik informasjon er verdifull når man skal validere modeller for lydutbredelse, særlig over store avstander, og gir dermed et viktig kunnskapsbidrag for å forstå miljøpåvirkningen av seismiske undersøkelser. Målingene i prosjektet ble brukt til å sammenligne ulike lydutbredelsesmodeller og velge den modellen som gir den mest pålitelige beregningen av lydeksponering. Resultatene fra denne konkrete undersøkelsen er omtalt i en vitenskapelig artikkel som for øyeblikket er under fagfellevurdering

Artikkelen har tidligere vært publisert i Fram Forum: https://framsenteret.no/fram-f...

Det finnes også en engelsk versjon av artikkelen: akvaplan.no/no/nyhet/2026-08-25/using-gliders-to-assess-the-sonic-footprint-of-marine-seismic-surveys-512105