Autonomous monitoring of the Nordic Seas by hooded seals - experiences gained during the International Polar Year

Abstract

Oseanografiske data ble samlet inn ved hjelp av 20 klappmyss i de Nordiske havene i 2007 og 2008, som en del av IPY-prosjektet MEOP. 6112 vertikale profiler av temperatur og konduktivitet ble samlet inn. Selene dykker dypt, og svømmer over hele de Nordiske havene. Seldataene har blit kalibrert ved å bruke objektiv analyse og minste kvadraters metode, ved å sammenligne dem med Argodata fra samme periode.

Tilstanden til de Nordiske havene i 2007 og 2008, delt inn i fire områder (Grønlandshavet, Lofotenbassenget, Norskebassenget og Islandshavet), ble undersøkt. Både sel- og Argodata ble brukt til dette formålet, og sammenlignet med klimatologiske data.

Et sesongsignal ble funnet i temperaturdataene fra alle fire områdene, ned til ca 100 m dyp. Et tilsvarende sesongsignal var ikke like tydelig i salinitetsdataene. Samplingsfeil ble funnet pga ulik posisjon mellom profilene. Anomalier ble derfor regnet ut etter å ha interpolert klimatologien til posisjonen til hver enkelt profil.

Alle fire områdene viste seg å være både varmere og saltere enn klimatologien i de øverste 200 m som ble undersøkt her. Grønland- og Islandshavene var begge rundt 1 ◦C varmere i sommerhalvåret, mens ingen klar oppvarming var tilstede om vinteren. Dette kan skyldes at temperaturene ligger nær frysepunktet om vinteren, samt den dype vinterkonveksjonen i området. Lofoten- og Norskebassenget var rundt 0.5 ◦C varmere gjennom hele perioden. Saliniteten i Grønlandshavet var 0.6 over klimatologien om sommeren 2007, omtrent lik om vinteren, og 0.2 over om sommeren 2008. For Islandshavet, var saliniteten 0.2 over klimatologien for hele perioden. For Lofoten- og Norskebassenget, var saliniteten 0.05 over klimatologien for hele perioden.

En hovedmotivasjon for studiet var å undersøke om dataene som var samlet inn ved instrumenterte marine dyr kan brukes for å overvåke havet. Vi fant at disse dataene er et veldig godt tillegg til data samlet inn ved mer tradisjonelle metoder, men ikke en erstatning for de tradisjonelle dataene. Seldataene er spesielt viktige for å få vinterdata og data fra nær iskanten. Men dataene må kalibreres nøye for å være nøyaktige nok til å oppdage små variasjoner i vannmassene. Dataene burde også innlemmes i et bredere observasjonssystem.

Oceanographic data were collected by 20 hooded seals in the Nordic Seas in 2007 and 2008, as a part of the IPY project MEOP. 6112 vertical profiles of temperature and conductivity were obtained. The seals tend to dive to several hundred meters, and to swim across the Nordic Seas. The seal data have been calibrated using an objective mapping and least squares method, by comparing them to Argo float data from the same period.

The state of the Nordic Seas in 2007-2008, divided into four areas (the Greenland Sea, the Lofoten Basin, the Norwegian Basin, and the Iceland Sea) was then investigated. Both seal data and Argo float data were used, and compared to climatologies.

A seasonal cycle was found in the temperature data from all four basins, reaching roughly 100 m in depth. A corresponding seasonal signal was not as clear in the salinity data. A sampling bias was visible due to different sampling location of the profiles. Anomalies were therefore calculated after interpolating the climatology to the position of each profile.

It was found that all four areas of the Nordic Seas were both warmer and more saline than the climatology in the upper 200 m investigated here. The Greenland and Iceland Seas were both around 1 ◦C warmer during summer season, but no clear warming could be seen during winter. This seasonal difference may be due to either the temperatures being close to freezing during winter, or the strong mixing due to winter convection. The Lofoten and Norwegian Basins were around 0.5 ◦C warmer during all seasons. The salinity in the Greenland Sea had increased with about 0.6 in summer 2007, was close to climatology during winter, and increased again by about 0.2 during summer 2008. For the Iceland Sea, the salinity increased with about 0.2 during the whole period. For the Lofoten and Norwegian Basins, the salinity increased with about 0.05 for the whole period.

A main objective of the study was to investigate if data collected by animal-borne instruments can be used for monitoring the ocean. We find that data collected by marine mammals are a good addition to data collected by more traditional methods, not a substitution. They are specially important to obtain winter data and data close to the ice edge. The data need to be carefully calibrated in order to be accurate enough for detecting even small variations in the water masses, and the data should be incorporated into a broader observing system.