SVEUČILIŠTE U SPLITU POMORSKI FAKULTET U SPLITU STUDIJ: VOJNO POMORSTVO Batimetrijske karte SEMINARSKI RAD MENTOR: STUDENT: Doc. dr. sc. Jakša Mišković SPLIT, 2023. Lučano Mišlov Sadržaj 1. UVOD ........................................................................................................ 1 2. BATIMETRIJA ....................................................................................... 2 2.1. POVIJEST BATIMETRIJE ................................................................................ 2 2.2. MJERENJE I IZRADA ........................................................................................ 3 3. BATIMETRIJSKA KARTA .................................................................. 4 4. DIGITALNI BATIMETRIJSKI MODELI JADRANSKOG MORA 7 5. ZAKLJUČAK .......................................................................................... 9 LITERATURA .............................................................................................. 10 POPIS SLIKA ................................................................................................ 12 POPIS TABLICA .......................................................................................... 13 1. UVOD U ovom seminarskom radu objasniti će se batimetrijske karte te njihov značaj u pomorstvu. Cilj rada je prikazati važnost i značaj batimetrijskih karti, koje nisu važne samo pomorcima već i u ostalim granama. U početku rada objašnjena je batimetrija te gdje se primjenjuje. Zatim slijedi kratak povijesni pregled batimetrije, na koji način su se prikupljali podaci i koliko su bili točni. Dolazimo zatim do današnjih dubinomjera, navesti će se više načina prikupljanja dubine, te nakon prikupljenih podataka objasnit će se izrada karata. Nakon toga, sljedeći naslov su batimetrijske karte. U ovom radu prikazana je batimetrijska karta Jadrana te je opisan njezin sastav i čitanje karte. Dalje u radu prikazani su drugi primjeri batimetrijskih karti koje se danas mogu pronaći. Za sam kraj prikazani su neki batimetrijski modeli Jadranskog mora koji su javno dostupni. 1 2. BATIMETRIJA Batimetrija je grana hidografije koja se bavi proučavanjem i izradom karata (mapiranje) morskog dna, rijeka i jezera. Cilj je izmjeriti dubine te ih prikazati na karti pomoću linija. Batimetrijske karte su slične topografskim kartama kopna jer na isti način na koji topografske karte predstavljaju trodimenzionalne značajke odnosno reljef kopnenog terena, batimetrijske karte prikazuju kopno koje se nalazi pod vodom. Varijacije u reljefu morskog dna mogu se prikazati bojom i konturnim linijama koje se nazivaju konture dubine ili izobate. [1] Batimetrijski podaci prema [2] nam služe za: mapiranje i brodsku navigaciju ribarenje upravljanje i nadziranje okoliša određivanje pomorskih granica izradu procjena alternativnih energija (energija vjetra i valova) istraživanje obalnih procesa (erozija, sedimentacija, morske struje) istraživanje podvodnih klizišta i ostalih podvodnih geoopasnosti (tsunami) 2.1. Povijest Batimetrije Uz prethodno navedene stavke, batimetrijski podaci nam služe i za polaganje kablova i cjevovoda te dubokomorsko istraživanje, odakle je sve i krenulo. Prve batimetrijske izmjere i zapisi krenuli su tek 1840ih godina kada su istraživači zapisali prve mjere. Mjerenje se vršilo pomoću konopa sa utegom kojeg bi bacili sa broda i uzeli mjeru nakon što bi uteg dotaknuo dno. Nakon nekoliko mjerenja, godine 1853. izrađena je prva batimetrijska karta. Međutim zbog netočnih mjera ovim postupkom dovelo je do izrade novog načina mjerenja u 1870im tzv. Klavir-žica metoda (engl. Piano-wire), odnosno Thomsonov sustav za sondiranje. Princip mjerenja je bio sličan kao u prvom mjerenju. Razlika je bila u materijalima, koristio je žicu iz klavira koja je brže padala na dno te je imala manji površinski presjek. Zanimljivo je to što je tad greška bila samo 10-20 metara za razliku od prvog gdje je greška prelazila preko 100metara. Nakon toga proizlaze različite inačice Thomsonovog sustava za sondiranje. Pomoću njih i ostalih uređaja izrađena je prva generalna batimetrijska karta oceana (engl. General Bathymetric Chart of the Oceans – GEBCO). Rane 1900te 2 razvili su se podvodni akustični navigacijski i komunikacijski sustavi. Nakon čega dolazi do razvitka akustične sonde koja je mogla prenositi i primati zvuk u svrhu otkrivanja objekata u vodi, s time se započinje sondirati pomoću jeke (engl echo sounding). Sondiranje radi na principu odašiljanja zvuka te mjerenje vremena povratka zvuka koji se odbio od dna. Dijeljenjem vremena s dva te množenjem s brzinom zvuka u moru dobije se precizna mjera pomoću koje su izrađene mnoge karte. Batimetrijske karte su važni značaj dosegle za vrijeme hladnog rata gdje je bilo od velike važnosti poznavati morsko dno zbog potrebe podmornica. Danas se u svijetu koristi više različitih načina mapiranja morskog dna. [3] 2.2. Mjerenje i izrada Mjerenje dubine prema [4] se vrši pomoću: sondera sa jednostukom zrakom (engl. single beam echo sounder) sondera sa višestrukim zrakama (engl. multibeam echo sounder) Zračno lasersko skeniranje – LIDAR (Light Detection And Ranging), što bi u prijevodu značilo detekcija svjetla i raspon. Koristi se za plitka područja zbog ograničavajućeg prodora lasera. Satelita – snima veće područje ali u slabijoj rezoluciji. Satelitski visinomjer mjeri visinu površine oceana. Ako se na morskom dnu nalaze brda/planine, gravitacijska sila oko tog područja bit će veća i stoga će se površina mora izbočiti. Danas najraširenija vrsta dubinomjera je sonder sa višestrukim zrakama tzv. eholot ili ultrazvučni dubinomjer. [5] Izrada batimetrijskih karata uključuje paralelno korištenje jednim od gore navedenih uređaja uz digitalni sustav globalnog pozicioniranja (DGPS). Istraživači mapiraju kurs oko određenog područja te se kreću paralelnim pravcima pomoću dubinomjera kako bi pohranili različite dubine mora/jezera. [6] Nakon istraživanja dna, brod se vraća u luku gdje se svi prikupljeni podaci unose u posebne računalne programe pomoću kojih znanstvenici analiziraju podatke. Ti programi provode sve potrebne izračune kako bi svakom zvučom pulsu dubinomjera dodjelili pripadajuću izmjerenu dubinu ili zvučni trag (engl. sounding). Te mjere i zvučni tragovi prikazuju: morsko dno, značajke na ili iznad morskog dna ili bilo što unutar vodenog stupca što može blokirati zvuk da dosegne dno. Nakon što su svi zvučni tragovi sastavljeni, znanstvenici mogu vidjeti kakvo je morsko dno. Slika koja je nastala ima toliko visoku rezoluciju da se čak mogu vidjeti vrste staništa, kao što su livade morske trave i strukture grebena. [7] 3 Jedan od programa koji se koristi za analiziranje podataka jest Geografski informacijski sustav (GIS). To je sustav koji kreira, upravlja i analizira karte i sve podatke vezane uz njih. GIS povezuje podatke s kartom integrirajući lokaciju podataka sa deskriptivnim informacijama. [8] Količina podataka koja se dobije je ogromna, pa se zato ti podaci moraju sumirati ovisno o namjeni. Količina podataka nije jednaka na nautičkim kartama i batimetrijskim. 3. BATIMETRIJSKA KARTA Batrimetrijska karta koju proizvodi Hrvatski Hidografski Institut (HHI) naliči na navigacijsku kartu odnosno preglednu kartu jadranskog mora. Međutim kao što se vidi na slici 1, plava boja je izraženija na batimetrijskoj karti. Raspon boja ide od bijele pa sve do škuro plave, i one naznačavaju dubinu mora. S time da su bijelom bojom naznačene manje dubine (najčešće uz krajeve) a kako boja postaje sve tamnija, znači da se dubina mora povećava. Uz plavui i bijelu boju, žutom bojom je naznačeno kopno. Također osim boja, imamo i linije tzv. konture. Dubinske konture ili izobate su krivulje koje na karti spajaju točke jednake dubine vode (rijeke, jezera, mora). Kako ne bi došlo do zabune svaka batimetrijska karta na sebi ima hipsometrijsku ljestvicu boja. Ljestvica je sastavljena od više boja i njihovih nijansa kojima se prikazuju visinski odnosi zemljišnih oblika. Važno je naglasiti da ova karta koja je izdana od HHI nije za navigaciju, te se ne održava oglasom za pomorce. [9] Izmjerene dubine na karti označavaju udaljenost od dna pa do srednje razine mora. Pozicija dubine, odnosno oznaka može biti centar gravitacije broja decimalna točka broja označena posebnom točkom Dubine mogu biti u metrima, stopama ili hvatovima (engl. fathom) ovisno o karti. Kako bi provjerili u kojoj mjernoj jedinici se radi treba pogledati slova u boji magente koja se nalaze na vrhu karte,desno. [2] Važno je znati da se strmine, padine morskog dna na karti naznačavaju zbijenim konturnim linijama, odnosno što su linije bliže jednoj drugoj to je dno strmije. Konturne linije uvijek se zatvaraju oko batimetrijskih uzvišenja ili udubljenja koja se nalaze lokalno unutar područja karte. 4 Slika 1 Batimetrijska karta Jadranskog mora (mjerilo 1:1 000 000) [9] Kao Što je spomenuto ranije, batimetrijske izmjere se koriste i za navigacijske karte, jer bez poznatih dubina bi dolazilo do češćih nasukanja. Međutim, glavna razlika u označavanju dubina na batimetrijskoj karti i navigacijskoj jest ta što je u navigacijskoj karti dublja dubina naznačena bijelom bojom, a plićine svijetloplavom bojom. Označavanje dubina ne mora biti samo plavom ili bijelom bojom, neke batimetrijske karte označavaju dubine i ostalim bojama, primjerice batimetrijske karte jezera (slika 2). Na njima su plitka područja naznačena crvenom, narandžastom, i žutom bojom. Kako se udaljavamo od kopna tj idemo sve dublje, boja se mijenja u zelenu, plavu te končno u ljubičastu. Na takvim kartama kopno je obično bijele ili sive boje. Dubine koje su jednakih mjera bit će prikazana istom bojom. Kad se promijeni boja, mijenja se i dubina. Na taj način se trodimenzionalna topografija prikazuje na dvodimenzionalnoj karti. Nakon što se naviknete na odnos između boje i dubine na batimetrijskim slikama, moći ćete vidjeti oblike i strukture na dnu oceana.[1] 5 Slika 2 Prikaz batimetrijske karte jezera Michigan [10] Uz 2D karte, postoju I 3D karte ili modeli koji nam na detaljniji način prikazuju morsko dno određenog područja. Na slici 3. Možete vidjeti 3D prikaz Portorikanske brazde koja je najdublji dio Atlantskog oceana. Uz morsko dno također su vidljivi i otoci. Slika 3 Portorikanska brazda 3D model [10] 6 4. DIGITALNI BATIMETRIJSKI MODELI JADRANSKOG MORA U tablici 1 možete vidjeti digitalne batimetrijske modele (DBM) Jadranskog mora koji su javno dostupni. Prije samog pregleda tablice objasniti će se njezine stavke. Rezolucija nam govori koliko detaljno je prikazano područje u modelu. Kako se tu radi o manjem području što je manja rezolucija to je detaljnije prikazano. Pokrivenost modela u stupnjevima nam pokazuje kolika je obuhvaćenost modela. Datumi izrade nam pokazuju prvu verziju te testiranu, unaprijeđenu verziju. Geodetski datum definira veličinu i oblik zemljinog elipsoida, koordinatni sustav i orijentaciju u odnosu na zemlju. Danas većina modela koristi World geodetic system 1984 (WGS84). MSL označava mean sea level što znači srednja razina mora i ona označava referentnu točku za mjerenje dubine. Latitude (LAT) je mjera geografske širine za neku točku, mjeri se od ekvatora. Pomoću jednog, drugog ili oboje određuje se pozicija na zemlji u sklopu WGS84. Na samom kraju tablice možete pronaći oznaku za link stranice na internetu. Tablica 1 Izradio student prema [11], DBM Jadranskog mora [11] DBM DTU10BAT rezolucija 1 1/16 1 15 15 1 kutna kutne kutna kutnih kutnih kutna minuta minute minuta sekundi sekundi minuta globalno 15N-90N globalno globalno globalno globalno Pokrivenost(o) EMODnet ETOPO GEBCO SRTM15+ SS 36W-43E Datum izrade: 1. verzija 2008 2013 1998 1994 2008 1996 Testirana 2010 2018 2008 2020 2020 2020 Geodetski WGS84, WGS84, WGS84, WGS84, WGS84, WGS84, datum MSL LAT, MSL SL MSL MSL MSL Web stranica [12] [13] [14] [15] [16] [17] verzija Prvi model DTUBAT10 je danski globalni batimetrijski model koji je napravljen pomoću gravitacijskog modela DTU10 i GEBCO jednominutnom mrežom. Dubine su predviđene gravitacijskom metodom. Sljedeći model EMODnet je regijski model koji pokriva europska 7 mora koji je izrađen od heterogenih skupova podataka batimetrije koji uključuju podatke iz anketa, nautičkih karata, te GEBCO mrežom iz 2014. godine. ETOPO 1 je globalni model terena za kopnena i morska područja, koji je generirao i objavio Američki nacionalni geofizički podatkovni centar 2008. Godine. Konstruiran je spajanjem nekoliko dostupnih regionalnih i globalnih modela batimetrije. Podaci o batimetriji uglavnom su prikupljeni satelitom te dopunjeni GEBCO modelom. GEBCO 2020 mreža kontinuirani je globalni model topografije i batimetrije te se proizvodi se kroz projekt GEBCO. Uglavnom je izrađen pomoću ultrazvučnim dubinomjerima. SRTM15 + V2.1 je globalni model terena za ocean i kopno, gdje se batimetrijski podaci prikupljaju gravitacijskom modelu te sondiranjem brodova. Zadnji model je Smith-Sandwell (SS) koji je izrađen 1996. Godine te je bio prvi model izrađen pomoću satelita odnosno gravitacije. Osim gravitacije redovno je ispravljan pomoću brodskih mjerenja. LJ. Vrdoljak u svom radu „Usporedba i analiza javno dostupnih batimetrijskih modela na području istočnog Jadranskog mora” donosi zaključak da je GEBCO 2020. najbolji batimetrijski model za pomorce. Ukratko, GEBCO2020 se smatra najboljim modelom jer je najnoviji i ažuriran s najviše izravnih mjerenja te ima najveću pokrivenost i najbolje poklapanje s drugim modelima u testiranom području hrvatskog kontinentalnog šelfa. [11] 8 5. ZAKLJUČAK Ovaj seminarski rad je objasnio batimetrijske karte te važnost batimetrije kroz povijest i danas. Batimetrijski podaci se ne koriste samo kao za pomoć u navigaciji već i u otkrivanju podvodnih geoopasnosti kao što je tsunami. Koriste se za nadzor okoliša i upravljanjem granicama, jako je važna i za vojne primjene kod podmornica. Danas na svakoj nautičkoj karti možete vidjeti oznake dubina, primarno su naznačene nekakve plićine zbog opasnosti od nasukanja. Međutim kada nam te karte ne prikazuju dovoljno informacija, koriste se batimetrijske karte ili modeli koje detaljnije prikazuju morsko dno, bilo to u 2D ili 3D obliku. Iako nisu obavezne na brodu, pružaju dodatnu sigurnost u plovidbi pogotovo u plićim krajevima. Ako ih nemate na brodu, možete uvijek pogledati dubine preko javno dostupnih batimetrijskih modela. 9 LITERATURA [1] NOOA, What is bathymetry? National Ocean Service website, 20.1.2023. https://oceanservice.noaa.gov/facts/bathymetry.html (Pristupljeno 10.5.2023.) [2] Admirality, A guide to bathymetry, UK Hydrographic office, 2020. https://datahub.admiralty.co.uk/portal/sharing/rest/content/items/34f06847efbe4c249 53d2783d360e8fc/data (pristupljeno: 12.5.2023.) str. 5 i 37 [3] H.M. Dierssen: History of seafloor mapping, Taylor and Francis group, 2014. https://colors.uconn.edu/wpcontent/uploads/sites/1423/2015/09/Dierssen_2014_ENR History.pdf (pristupljeno 10.5.2023.) str. 1-5 [4] Hell, B: Mapping bathymetry, sveučilište u Stockholmu, 2011. https://www.divaportal.org/smash/get/diva2:415311/FULLTEXT01.pdf (pristupljeno: 11.5.2023.) str. 7-8 [5] Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje Dubinomjer, Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2021. (pristupljeno 11. 5. 2023.) http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=16410 [6] Lake county water authority, Bathymetric maps, USF Water Institute, https://www.lake.wateratlas.usf.edu/library/learnmore/learnmore.aspx?toolsection=l m_bathymetric (pristupljeno 11.5.2023.) [7] St. Petersburg Coastal and Marine Science Center, What is bathymetry? USGS, 15.8.2021. https://www.usgs.gov/media/videos/what-bathymetry (pristupljeno 11.5.2023) [8] ESRI, What is GIS?, https://www.esri.com/en-us/what-is-gis/overview (pristupljeno 11.5.2023.) [9] HHI, Jadransko more, batimetrijska karta, https://www.hhi.hr/proizvodi-i- usluge/pomorske-navigacijske-karte/detalj/pmid/2558 (pristupljeno: 12.5.2023.) [10] Crooks, M: Bathymetry, National geographic https://education.nationalgeographic.org/resource/bathymetry/ 20.5.2022. (pristupljeno: 12.5.2023.) [11] Vrdoljak, Lj: Usporedba i analiza javno dostupnih batimetrijskih modela na području istočnog Jadranskog mora, HHI, 22.9.2020. https://hrcak.srce.hr/file/369875 (pristupljeno: 15.5.2023.) str. 111-113 i str.118-119 10 [12] https://www.space.dtu.dk/english/research/scientific_data_and_models/global_bathy metry_model (tablica) [13] https://emodnet.ec.europa.eu/geoviewer/ (tablica) [14] https://www.ncei.noaa.gov/products/etopo-global-relief-model (tablica) [15] https://download.gebco.net/ (tablica) [16] https://topex.ucsd.edu/WWW_html/srtm15_plus.html (tablica) [17] https://topex.ucsd.edu/marine_grav/mar_grav.html (tablica) 11 POPIS SLIKA Slika 1 Batimetrijska karta Jadranskog mora (mjerilo 1:1 000 000) [9] ............................... 5 Slika 2 Prikaz batimetrijske karte jezera Michigan [10] ....................................................... 6 Slika 3 Portorikanska brazda 3D model [10] ........................................................................ 6 12 POPIS TABLICA Tablica 1 Izradio student prema [11], DBM Jadranskog mora [11] ...................................... 7 13