O Dan y Dŵr - Morluniau Cudd Cymru

Systemau sonar amlbelydr, casglu data, prosesu allbynnau a chymwysiadau

Mae Multibeam Echo Sounders (MBES) yn offer seiliedig ar sonar a ddefnyddir yn gyffredinol i arolygu a mapio gwely'r môr. O ganlyniad i ddatblygiadau technolegol diweddar mae'r systemau hyn bellach yn ein galluogi i ddelweddu amgylcheddau morol i fanylder anhygoel ac i ddadansoddi prosesau'r môr mewn ffyrdd newydd a chyffrous.

Mae'r system sonar yn allyrru ac yn casglu cyfres o bylsau acwstig ar amleddau penodol sy'n ffurfio taenen (croestoriad 2 ddimensiwn) ar draws gwely'r môr. Trwy fesur yr amser a gymerir i bob pwls sain deithio yn ôl ac ymlaen i'r system sonar ar ôl adlewyrchu oddi ar wely'r môr a gwybod beth yw cyflymder sain mewn dwr y môr, gellir cyfrifo'r pellter o'r sonar i wely'r môr.

Schematic of single beam
Un pelydr

Schematic of Multibeam
Amlbelydr

Mae systemau amlbelydr yn amrywio o ran maint a math yn dibynnu ar ddyfnderoedd y dwr sydd i'w harolygu a gellir eu gosod ar gorff llong neu eu rhoi ar bolion a'u trosglwyddo rhwng llongau. Mae Prifysgol Bangor gyda buddsoddiad trwy'r project SEACAMS wedi bod yn defnyddio dwy system amlbelydr ers 2012 (Teledyne SeaBat 7125 a 7101) ac yn ddiweddar mae'r brifysgol wedi buddsoddi mewn trydydd, Teledyne SeaBat T-50 P, sydd wedi'i osod yn barhaol ar gorff ein llong ymchwil hir 35m 'Prince Madog'. Defnyddir y 'Prince Madog' i arolygu safleoedd ar y môr mewn dyfroedd dyfnach, gyda'n llong lai 'Macoma' yn cael ei defnyddio i arolygu safleoedd bas ar y glannau. Mae gallu arolygu safleoedd ar y glannau ac ar y môr yn golygu bod ein gwyddonwyr morol yn cael arolwg sonar llwyr a di-dor o'r amgylchedd morol cyfan.

Teledyne SeaBat T-50 P transducer
Trawsddygiadur Teledyne SeaBat T-50 P

Ar ôl i'r data sonar gael ei gasglu mae angen ei gywiro i wneud iawn am nifer o ffactorau gan gynnwys symudiad llong yr arolwg (tafliad, siglad a hyrddiad), newidiadau yn uchder y llanw (gall arolygon fod yn barhaus, yn aml dros gyfnodau o nifer o oriau) a'u haddasu i ddatwm cyffredin (uchder). Yn ogystal â'r holl newidiadau i'r cynllun fertigol, bydd angen rhoi gwerth i bob pwynt data mewn perthynas â chyfesurynnau a chyflawnir hyn trwy sefydlu system gosod a chyfeirio safle manwl cywir ar ba bynnag long sy'n cael ei defnyddio. Mae angen i'r data hefyd gael ei 'lanhau' â llaw er mwyn cael gwared ar signalau gwallus a gynhyrchir gan wrthrychau yn y golofn ddwr fel pysgod neu falurion, adlewyrchiadau atseinio ychwanegol sy'n codi o belydrau yn adlewyrchu oddi ar arwynebau caletach fel creigiau neu gorff dur llong sydd wedi suddo etc. Gellir cysylltu data o arolygon cyfagos a/neu arolygon a ailadroddwyd yn yr un safle fel y gall wyddonwyr ddeall prosesau morol yn well dros ardaloedd mawr a/neu dros gyfnodau amser gwahanol.

Ar ôl i hyn gael ei wneud, mae'r data glân (pwyntiau) sydd â gwerthoedd uchder a safle yn cael eu 'gridio' ar gydraniad priodol (dwysedd cyfartalog pwyntiau sy'n arwain at fodel ystyrlon o wely'r môr). Mae gan yr allbynnau hyn (yn seiliedig ar uno pwyntiau unigol) god lliw yn seiliedig ar raddfa uchder i wneud y dehongli'n haws, fel rheol gyda choch yn cynrychioli'r pwynt mwyaf bas yn y set ddata a glas yn cynrychioli'r pwynt dyfnaf. Mae'r modelau dyfnder hyn yn rhoi gwybodaeth am siâp a ffurf gwely'r môr ac wrth edrych arnynt yng nghyd-destun yr ardal ehangach maent hefyd yn aml yn rhoi dealltwriaeth ddefnyddiol o gyfansoddiad gwely'r môr. Er enghraifft, mae'n hawdd gwahaniaethu rhwng creigiog ysgythrog a ffurfiau symudol ar wely'r môr fel banciau tywod neu ardaloedd mwy anhyblyg a statig o wely'r môr sy'n cynnwys deunydd llawer caletach wedi eu cywasgu.

MBES data showing the structure of an area of seabed
Data MBES yn dangos strwythur ardal o wely'r môr

Gellir dadansoddi data sonar o'r golofn ddwr ei hun hefyd i roi gwybodaeth i fiolegwyr ar sut mae anifeiliaid yn defnyddio gwahanol ddyfnderoedd dwr ar wahanol gamau o'r cylch llanw neu'r tymhorau, yn enwedig o amgylch llongddrylliadau neu greigiau ysgythrog. Gellir defnyddio'r signalau sonar eu hunain hefyd i gasglu priodweddau ffisegol y deunydd sy'n ffurfio gwely'r môr yn seiliedig ar gryfder y pwls sy'n cael ei ddychwelyd, er enghraifft bydd craig yn cynhyrchu signal dychwelyd gwahanol iawn i un sy'n cael ei adlewyrchu oddi ar fwd meddalach.

Gellir cyfuno allbynnau sonar amlbelydr â ffynonellau gwybodaeth eraill fel mapiau, siartiau neu ddelweddau lloeren a gellir eu defnyddio hefyd ar y cyd â thechnoleg symudol fel y gall defnyddwyr terfynol gan gynnwys gwyddonwyr, asiantaethau'r llywodraeth, cwmnïau sector preifat a'r cyhoedd, ddelweddu amgylcheddau morol mewn ffyrdd newydd a chyffrous a fydd yn gwella'r ffordd yr ydym yn defnyddio ac yn rheoli ein hamgylchedd morol.

Bardsey Island chart combined with multibeam data of seabed
Data MBES wedi'i gymryd o Ynys Enlli ar Benrhyn Llŷn

Combined MBES surveys of the entire length of the Menai Strait overlaid on an Admiralty chart
Arolygon cyfunol MBES o Afon Menai ar ei hyd wedi'u gosod ar siart Morlys

MBES data taken from the ‘Swellies’ region of the Menai Strait superimposed on a Google Earth image
Data MBES a gymerwyd o ardal Pwll Ceris ar y Fenai wedi ei arosod ar ddelwedd Google Earth