How a fleet of wind-powered drones is changing our understanding of the ocean | Sebastien de Halleux

Übersetzung: Christine Heinzel Lektorat: Sonja Maria Neef

We know more about other planets than our own,

Wir wissen mehr über andere Planeten als über unseren eigenen,

and today, I want to show you a new type of robot

und heute möchte ich Ihnen einen neuen Robotertypen zeigen,

designed to help us better understand our own planet.

der uns helfen wird, unseren eigenen Planeten besser zu verstehen.

It belongs to a category

Er gehört zu einer Kategorie,

known in the oceanographic community as an unmanned surface vehicle, or USV.

die die ozeanographische Gemeinschaft "unbemanntes Wasserfahrzeug (USV)" nennt.

And it uses no fuel.

Es braucht keinen Kraftstoff.

Instead, it relies on wind power for propulsion.

Stattdessen bedient es sich der Windkraft als Antrieb.

And yet, it can sail around the globe for months at a time.

Und dennoch kann es für Monate ununterbrochen rund um den Globus segeln.

So I want to share with you why we built it,

Ich möchte Ihnen gerne zeigen, warum wir es gebaut haben,

and what it means for you.

und was es für Sie bedeutet.

A few years ago, I was on a sailboat making its way across the Pacific,

Vor ein paar Jahren war ich auf einem Segelboot, das über den Pazifik

from San Francisco to Hawaii.

von San Francisco nach Hawaii segelte.

I had just spent the past 10 years working nonstop,

Ich hatte die vorausgegangenen 10 Jahre ununterbrochen gearbeitet

developing video games for hundreds of millions of users,

und Videospiele für hundert Millionen von Usern entwickelt.

and I wanted to take a step back and look at the big picture

Ich wollte Abstand gewinnen, auf das große Ganze schauen

and get some much-needed thinking time.

und Zeit zum Nachdenken haben.

I was the navigator on board,

Ich war der Steuermann an Bord

and one evening, after a long session analyzing weather data

und eines Abends, nachdem ich lange die Wetterdaten studiert und

and plotting our course,

unseren Kurs festgelegt hatte,

I came up on deck and saw this beautiful sunset.

kam ich auf Deck und sah diesen wunderschönen Sonnenuntergang.

And a thought occurred to me:

Und da kam mir ein Gedanke:

How much do we really know about our oceans?

Wieviel wissen wir wirklich über unsere Ozeane?

The Pacific was stretching all around me as far as the eye could see,

Der Pazifik war überall um mich herum, so weit das Auge reichte,

and the waves were rocking our boat forcefully,

und die Wellen schaukelten kräftig unser Boot,

a sort of constant reminder of its untold power.

wie um uns daran zu erinnern, wie mächtig das Meer sein kann.

How much do we really know about our oceans?

Wieviel wissen wir wirklich über unsere Meere?

I decided to find out.

Ich beschloss, das herauszufinden.

What I quickly learned is that we don't know very much.

Mir wurde schnell klar, dass wir nicht sehr viel wissen.

The first reason is just how vast oceans are,

Der erste Grund hierfür ist, dass die Meere so unermesslich sind

covering 70 percent of the planet,

und 70 Prozent unseres Planet bedecken.

and yet we know they drive complex planetary systems

Aber wir wissen, dass sie komplexe Planetensysteme steuern,

like global weather,

wie das globale Wetter,

which affect all of us on a daily basis,

das uns alle täglich betrifft,

sometimes dramatically.

manchmal auf dramatische Weise.

And yet, those activities are mostly invisible to us.

Allerdings sind diese Vorgänge größtenteils unsichtbar für uns.

Ocean data is scarce by any standard.

Daten über die Meere sind in jeder Hinsicht knapp.

Back on land, I had grown used to accessing lots of sensors --

Auf dem Land war ich es gewohnt, auf viele Sensoren zurückgreifen zu können --

billions of them, actually.

Milliarden von ihnen.

But at sea, in situ data is scarce and expensive.

Aber auf See sind in-situ-Daten selten und teuer.

Why? Because it relies on a small number of ships and buoys.

Man ist auf eine begrenzte Anzahl von Schiffen und Bojen angewiesen.

How small a number was actually a great surprise.

Wie klein die Anzahl tatsächlich war, war in der Tat überraschend.

Our National Oceanic and Atmospheric Administration,

Unsere Nationale Wetter- und Ozeanografiebehörde,

better known as NOAA,

auch bekannt als NOAA,

only has 16 ships,

hat nur 16 Schiffe

and there are less than 200 buoys offshore globally.

und weniger als 200 Bojen ablandig weltweit.

It is easy to understand why:

Der Grund ist einfach:

the oceans are an unforgiving place,

die Ozean sind ein gnadenloses Terrain.

and to collect in situ data, you need a big ship,

Um dort in-situ-Daten zu sammeln, braucht man große Schiffe,

capable of carrying a vast amount of fuel

die viel Treibstoff und eine große Crew

and large crews,

mitführen können.

costing hundreds of millions of dollars each,

Diese kosten jeweils mehrere hundert Millionen Dollar!

or, big buoys tethered to the ocean floor with a four-mile-long cable

Oder große Bojen, die mit einem 4 Meilen langen Kabel an den Meeresgrund gekettet

and weighted down by a set of train wheels,

und mit einem Satz Eisenbahnräder beschwert werden.

which is both dangerous to deploy and expensive to maintain.

Das ist sowohl gefährlich zu installieren als auch teuer zu unterhalten.

What about satellites, you might ask?

Und was ist mit Satelliten?

Well, satellites are fantastic,

Nun, Satelliten sind fantastisch,

and they have taught us so much about the big picture

und sie haben uns in den vergangenen Jahrzehnten

over the past few decades.

viel gelehrt über das große Ganze.

However, the problem with satellites

Allerdings ist das Problem mit Satelliten,

is they can only see through one micron of the surface of the ocean.

dass sie nur durch einen Mikrometer der Meeresoberfläche durchsehen können

They have relatively poor spatial and temporal resolution,

Sie haben eine relativ schlechte räumliche und zeitliche Auflösung

and their signal needs to be corrected for cloud cover and land effects

und ihre Signale müssen angepasst werden, an Wolken, an die Bodenbeschaffenheit

and other factors.

und an andere Faktoren.

So what is going on in the oceans?

Was genau passiert also gerade in den Meeren?

And what are we trying to measure?

Und was versuchen wir zu messen?

And how could a robot be of any use?

Wie kann dabei ein Roboter von Nutzen sein?

Let's zoom in on a small cube in the ocean.

Zoomen wir mal auf einen kleinen Würfel im Meer.

One of the key things we want to understand is the surface,

Als ersten wichtigen Punkt wollen wir die Oberfläche besser verstehen.

because the surface, if you think about it,

Die Oberfläche ist die Verbindung

is the nexus of all air-sea interaction.

aller Interaktionen zwischen Luft und Wasser.

It is the interface through which all energy and gases must flow.

Sie ist die Schnittstelle, durch die alle Energie und Gase fliesen müssen.

Our sun radiates energy,

Unsere Sonne strahlt Energie ab,

which is absorbed by oceans as heat

die von den Meeren als Hitze absorbiert wird

and then partially released into the atmosphere.

und dann teilweise wieder an die Atmosphäre abgegeben wird.

Gases in our atmosphere like CO2 get dissolved into our oceans.

Gase in unserer Atmosphäre wie bspw. CO2 werden in unseren Meeren aufgelöst.

Actually, about 30 percent of all global CO2 gets absorbed.

Tatsächlich werden ungefähr 30 Prozent des globalen CO2 absorbiert.

Plankton and microorganisms release oxygen into the atmosphere,

Plankton und Mikroorganismen geben Sauerstoff an die Atmosphäre ab,

so much so that every other breath you take comes from the ocean.

und zwar so viel, dass jeder zweite Atemzug eigentlich vom Ozean stammt.

Some of that heat generates evaporation, which creates clouds

Ein Teil dieser Hitze erzeugt Verdunstung, die Wolken verursacht

and then eventually leads to precipitation.

und schließlich zu Niederschlag führt.

And pressure gradients create surface wind,

Druckgefälle erzeugt Bodenwind,

which moves the moisture through the atmosphere.

der die Feuchtigkeit durch die Atmosphäre treibt.

Some of the heat radiates down into the deep ocean

Ein Teil der Hitze strahlt nach unten tief in den Ozean ab

and gets stored in different layers,

und wird in verschiedenen Schichten gelagert.

the ocean acting as some kind of planetary-scale boiler

Dabei agiert der Ozean als eine Art planetarischer Heizungskessel,

to store all that energy,

um all diese Energie aufzunehmen,

which later might be released in short-term events like hurricanes

die später vielleicht in kurzfristigen Naturereignissen wie Hurricane

or long-term phenomena like El Niño.

oder in langfristigen Phänomenen wie El Nino freigesetzt werden.

These layers can get mixed up by vertical upwelling currents

Diese Schichten werden vermischt durch vertikal nach oben steigende

or horizontal currents, which are key in transporting heat

oder horizontale Strömungen, die ausschlaggebend sind für den Transport

from the tropics to the poles.

der Hitze von den Tropen zu den Polen.

And of course, there is marine life,

Und natürlich gibt es Leben im Meer,

occupying the largest ecosystem in volume on the planet,

das das volumenmäßig größte Ökosystem auf dem Planeten besetzt.

from microorganisms to fish to marine mammals,

Angefangen von Mikroorganismen über Fische bis zu Meeressäugetieren,

like seals, dolphins and whales.

wie Robben, Delphine und Wale.

But all of these are mostly invisible to us.

Aber diese sind größtenteils unsichtbar für uns.

The challenge in studying those ocean variables at scale

Die Herausforderung bei der Erforschung der Meere im großen Stil

is one of energy,

ist die der Energie.

the energy that it takes to deploy sensors into the deep ocean.

Energie, die benötigt wird, um Sensoren in den Tiefen des Ozeans zu stationieren.

And of course, many solutions have been tried --

Viele verschiedene Lösungen wurden schon ausprobiert:

from wave-actuated devices

Wellen angetriebenen Geräte,

to surface drifters

auf der Wasseroberfläche treibende,

to sun-powered electrical drives --

bis hin zu Sonnenergie betriebenen Geräten --

each with their own compromises.

jedes hatte bestimmte Einschränkungen.

Our team breakthrough came from an unlikely source --

Der Durchbruch für unser Team kam von unerwarteter Seite:

the pursuit of the world speed record in a wind-powered land yacht.

Dem Weltrekordversuch eines Gefährts mit Windantrieb!

It took 10 years of research and development

Hier stand nach 10 Jahren Forschung und Entwicklung

to come up with a novel wing concept

ein neues Tragflächenkonzept zur Verfügung,

that only uses three watts of power to control

das mit nur 3 Watt angesteuert werden kann

and yet can propel a vehicle all around the globe

und das dennoch ein Gefährt um die ganze Welt antreiben kann,

with seemingly unlimited autonomy.

mit anscheinend unbegrenzter Autonomie.

By adapting this wing concept into a marine vehicle,

Die Adaption dieses Tragflächenkonzeptes auf Marinefahrzeuge

we had the genesis of an ocean drone.

führte zur Entstehung einer Meeresdrohne.

Now, these are larger than they appear.

Nun, sie sind größer als sie hier erscheinen.

They are about 15 feet high, 23 feet long, seven feet deep.

Sie sind ca. 5 Meter hoch, 7 Meter lang und 2 Meter tief.

Think of them as surface satellites.

Wie ein Satellit an der Oberfläche..

They're laden with an array of science-grade sensors

Sie sind beladen mit einer Reihe von wissenschaftlichen Sensoren,

that measure all key variables,

die alle wichtigen Variablen messen,

both oceanographic and atmospheric,

und zwar die ozeanografischen und die atmosphärischen.

and a live satellite link transmits this high-resolution data

Über eine Satelittenverbindung werden die Daten mit hoher Auflösung und in Echtzeit

back to shore in real time.

an Land übermittelt.

Our team has been hard at work over the past few years,

Unser Team hat die letzten Jahre hart daran gearbeitet,

conducting missions in some of the toughest ocean conditions

Missionen unter einigen der härtesten Bedingungen auf den Meeren

on the planet,

des Planeten durchzuführen,

from the Arctic to the tropical Pacific.

von der Arktis bis zum tropischen Pazifik.

We have sailed all the way to the polar ice shelf.

Wir sind den ganzen Weg bis zum polaren Schelfeis gesegelt.

We have sailed into Atlantic hurricanes.

Wir sind in atlantische Hurricanes hinein gesegelt.

We have rounded Cape Horn,

Wir haben das Kap Horn umsegelt

and we have slalomed between the oil rigs of the Gulf of Mexico.

und sind Slalom zwischen den Ölinseln im Golf von Mexiko gesegelt.

This is one tough robot.

Ein Roboter, der ganz schön was aushält!

Let me share with you recent work that we did

Ich möchte Ihnen unsere jüngst Arbeit

around the Pribilof Islands.

in der Nähe der Pribilof Inseln zeigen.

This is a small group of islands deep in the cold Bering Sea

Das ist eine kleine Inselgruppe tief im kalten Beringmeer

between the US and Russia.

zwischen der USA und Russland.

Now, the Bering Sea is the home of the walleye pollock,

Im Beringmeer ist der Alaska-Pollack zu Hause,

which is a whitefish you might not recognize,

ein Weißfisch, den Sie vielleicht nicht erkennen,

but you might likely have tasted if you enjoy fish sticks or surimi.

aber bestimmt schon mal gegessen haben, wenn Sie Fischstäbchen oder Surimi mögen.

Yes, surimi looks like crabmeat, but it's actually pollock.

Ja, Surimi sieht aus wie Krabbenfleisch, es ist aber eigentlich Pollack.

And the pollock fishery is the largest fishery in the nation,

Und die Pollack Fischerei ist die größte der Nation,

both in terms of value and volume --

sowohl im Wert als auch im Volumen.

about 3.1 billion pounds of fish caught every year.

Circa 3,1 Mrd. Pfund Fisch werden jedes Jahr gefangen.

So over the past few years, a fleet of ocean drones

Über die letzten paar Jahre war eine ganze Flotte

has been hard at work in the Bering Sea

von Meeresdrohnen schwer am Arbeiten,

with the goal to help assess the size of the pollock fish stock.

um die Größe des Pollack Vorkommens im Beringmeer abzuschätzen.

This helps improve the quota system that's used to manage the fishery

Damit wurde das Quotensystem verbessert, mit dem die Fischerei gesteuert wird

and help prevent a collapse of the fish stock

und das Überfischung verhindert

and protects this fragile ecosystem.

und so dieses fragile Ökosystem schützt.

Now, the drones survey the fishing ground using acoustics,

Die Drohnen inspizieren die Fanggründe mit Hilfe von Akustik,

i.e., a sonar.

nämlich mit einem Sonar.

This sends a sound wave downwards,

Dieses sendet Schallwellen nach unten,

und diese werden als Echo der Schallwellen vom Meeresboden

and then the reflection, the echo from the sound wave

from the seabed or schools of fish,

oder von den Fischschwärmen reflektiert,

gives us an idea of what's happening below the surface.

so dass wir wissen, was unter der Oberfläche vor sich geht.

Our ocean drones are actually pretty good at this repetitive task,

Unsere Meeresdrohnen können diese sich wiederholende Aufgabe sehr gut verrichten.

so they have been gridding the Bering Sea day in, day out.

Daher lassen wir sie das Beringmeer im Schachbrettmuster non-stop absegeln.

Now, the Pribilof Islands are also the home of a large colony of fur seals.

Die Pribilof Inseln sind auch die Heimat einer großen Seebären-Kolonie.

In the 1950s, there were about two million individuals in that colony.

In den 50er Jahren gab es ungefähr 2 Mio. Tiere in dieser Kolonie.

Sadly, these days, the population has rapidly declined.

Leider hat der Bestand heute sehr abgenommen.

There's less than 50 percent of that number left,

Weniger als 50 Prozent von damals sind noch übrig,

and the population continues to fall rapidly.

und der Bestand sinkt weiter rapide.

So to understand why,

Um den Grund zu verstehen,

our science partner at the National Marine Mammal Laboratory

hat unser Forschungspartner am National Marine Mammal Labortory

has fitted a GPS tag on some of the mother seals,

eine GPS-Marke an einigen der Muttertiere angebracht,

glued to their furs.

festgeklebt an ihrem Fell.

And this tag measures location and depth

Diese Marke misst den Aufenthaltsort und die Tiefe

and also has a really cool little camera

und hat sogar eine wirklich coole kleine Kamera,

that's triggered by sudden acceleration.

die von plötzlicher Beschleunigung ausgelöst wird.

Here is a movie taken by an artistically inclined seal,

Hier ein kleiner Film von einer artistisch veranlagten Robbe

giving us unprecedented insight into an underwater hunt

mit nie zuvor gesehenen Bildern einer Unterwasser-Jagd,

deep in the Arctic,

tief im arktischen Ozean

and the shot of this pollock prey

und dieser Aufnahme der Beute, eines Pollack,

just seconds before it gets devoured.

nur Sekunden bevor er verschlungen wird.

Now, doing work in the Arctic is very tough, even for a robot.

In der Arktis zu arbeiten, ist sehr schwierig, selbst für einen Roboter.

They had to survive a snowstorm in August

Sie mussten Schneestürme im August überstehen

and interferences from bystanders --

und Störungen durch Schaulustige --

that little spotted seal enjoying a ride.

hier eine kleine Largha-Robbe, die Spaß am Mitfahren hat.

(Laughter)

(Gelächter)

Now, the seal tags have recorded over 200,000 dives over the season,

Über die Saison hinweg haben die Robben mit den Marken

über 200.000 Tauchgänge aufgezeichnet, und sieht man näher hin,

and upon a closer look,

erkennt man die individuellen Bahnen und sich wiederholende Tauchgänge.

we get to see the individual seal tracks and the repetitive dives.

We are on our way to decode what is really happening

Wir sind dabei, zu entschlüsseln, was wirklich passiert

over that foraging ground,

in diesen Nahrungsgründen.

and it's quite beautiful.

Es ist ziemlich wundervoll.

Once you superimpose the acoustic data collected by the drones,

Sobald man die akustischen Daten, die von den Drohnen gesammelt wurden,

a picture starts to emerge.

übereinander legt, ergibt sich ein Bild.

As the seals leave the islands and swim from left to right,

Wenn die Robben die Inseln verlassen und von links nach rechts schwimmen,

they are observed to dive at a relatively shallow depth of about 20 meters,

kann man sehen, dass sie in einer relativ flachen Tiefe von ca. 20 Metern tauchen.

which the drone identifies is populated by small young pollock

Gemäß den Drohnen ist diese Tiefe von kleinen, jungen Pollacks besiedelt,

with low calorific content.

die einen geringen Kaloriengehalt haben.

The seals then swim much greater distance and start to dive deeper

Im Anschluss schwimmen die Robben über wesentlich größere Entfernungen,

to a place where the drone identifies larger, more adult pollock,

und tauchen tiefer dorthin, wo laut den Drohnen große, erwachsene Pollacks leben,

which are more nutritious as fish.

die als Fisch nahrhafter sind.

Unfortunately, the calories expended by the mother seals

Leider verbrauchen die Muttertiere für diese Extrastrecke so viele Kalorien,

to swim this extra distance

dass sie nicht mehr genügend Energie haben,

don't leave them with enough energy to lactate their pups back on the island,

um ihre Jungen auf den Inseln zu säugen, was dazu führt,

leading to the population decline.

dass die Population weiter abnimmt.

Further, the drones identify that the water temperature around the island

Außerdem haben die Drohnen herausgefunden, dass die Wassertemperatur um die Insel

has significantly warmed.

sich signifikant erwärmt hat.

It might be one of the driving forces that's pushing the pollock north,

Das könnte einer der Hauptfaktoren sein, der die Pollacks nach Norden treibt,

and to spread in search of colder regions.

wo sie sich auf der Suche nach kälteren Regionen verteilen.

So the data analysis is ongoing,

Die Daten werden laufend weiter analysiert,

but already we can see that some of the pieces of the puzzle

aber wir können bereits erkennen, das einige Rätsel-Teile

from the fur seal mystery

des Seebären-Mysteriums

are coming into focus.

gelüftet werden können.

But if you look back at the big picture,

Aber wenn man sich auf das große Ganze rückbesinnt --

we are mammals, too.

wir sind auch Säugetiere!

Und die Ozeane versorgen auch uns Menschen mit ca. 20 Kilo Fisch pro Mensch im Jahr.

And actually, the oceans provide up to 20 kilos of fish per human per year.

As we deplete our fish stocks, what can we humans learn

Noch immer dezimieren wir unsere Fischbestände.

from the fur seal story?

Können wir Menschen nicht etwas von den Seebären lernen?

And beyond fish, the oceans affect all of us daily

Aber es geht nicht nur um Fische! Die Ozeane haben auch Einfluss

as they drive global weather systems,

auf unser globales Wettersystem,

which affect things like global agricultural output

das wiederum Dinge beeinflusst wie den globalen landwirtschaftlichen Ertrag,

or can lead to devastating destruction of lives and property

oder zu verheerender Vernichtung von Leben und zu Armut führen kann:

through hurricanes, extreme heat and floods.

durch Hurricane, extreme Hitze oder Fluten.

Our oceans are pretty much unexplored and undersampled,

Unsere Ozeane sind noch ziemlich unerforscht

and today, we still know more about other planets than our own.

und heute wissen wir mehr über andere Planeten als über unseren eigenen.

But if you divide this vast ocean in six-by-six-degree squares,

Aber wenn wir dieses riesige Meer in Quadrate von 6x6 Grad aufteilen,

each about 400 miles long,

jedes ungefähr 400 Meilen lang,

you'd get about 1,000 such squares.

dann bekommt man ungefähr 1000 solcher Quadrate.

So little by little, working with our partners,

Stück für Stück und zusammen mit unseren Partnern

we are deploying one ocean drone in each of those boxes,

stationieren wir gegenwärtig eine Meeres- drohne in jedem dieser Quadrate.

the hope being that achieving planetary coverage

So hoffen wir, durch die Abdeckung des ganzen Planeten

will give us better insights into those planetary systems

bessere Einblicke in unser Planetensystem zu erhalten,

that affect humanity.

das die Menschheit beeinflusst.

We have been using robots to study distant worlds in our solar system

Wir benutzen nun schon eine Weile, Roboter, um entfernte Welten

in unserem Sonnensystem zu untersuchen.

for a while now.

Now it is time to quantify our own planet,

Nun ist es Zeit, unseren eigenen Planeten zu quantifizieren.

because we cannot fix what we cannot measure,

Denn wir können nicht reparieren, was wir nicht messen können,

und wir können uns nicht vorbereiten, auf etwas, was wir nicht kennen.

and we cannot prepare for what we don't know.

Thank you.

Danke.

(Applause)

(Applaus)