Center for Is og Klima deltager med nyudviklet boresystem i Antarktisk projekt – Københavns Universitet

Center for Is og Klima > Nyheder > 2013 > Center for Is og Klima...

25. november 2013

Center for Is og Klima deltager med nyudviklet boresystem i Antarktisk projekt

Det nye HT boresystem (til højre) pakket på en Nansenslæde efter en testboring ved NEEM i Grønland, 2012. Boret på slæden til venstre er det gamle boresystem, som bliver brugt til boring af iskerner på maks. 120 m. Selv om det nye boresystem kan bore til en dybde af 1000 m, er det stadig muligt at transportere det hele på en Nansenslæde.

Et helt nyt boresystem vil give hurtigere, lettere og billigere adgang til gode klimadata. Gennem 1½ års intensivt arbejde har Center for Is og Klima videreudviklet systemet til det legendariske HT-bor - iskerneborets Rolls Royce. Sammen med en ingeniør og to forskere fra centret er det nye udstyr på vej til Antarktis, hvor det i løbet af den korte antarktiske sommer skal udføre en 400 m dyb iskerneboring.

Australian Antarctic Division har planlagt at bore en 400 m dyb iskerne i Aurora Basin North, i Østantarktis, i løbet af den seks uger korte sommersæson 2013-14.

Iskerneboringen er en del af IPICS (International Partnerships in Ice Core Sciences) plan fra 2004, hvor der blandt andet blev fremsat ønske om at bore en lang række mellemdybe iskerner på både den nordlige og den sydlige halvkugle. Klimadata fra de mange iskerner skal give et bedre grundlag for at forstå, hvordan klimasystemerne på de to halvkugler spiller sammen, og hvilke klimaudsving der er henholdsvis lokale eller globale.

Center for Is og Klima har, på baggrund af mange års boreaktiviteter i Grønland, etableret en førerposition indenfor boring af iskerner og udvikling af boreudstyr. På baggrund af disse erfaringer bidrager centret til projektet med udvikling og levering af boreudstyr samt mandskab til at stå for selve boringen ved Aurora Basin North.

Det nyudviklede boresystem er tilpasset det danske HT bor - Hans Tausen boret

Det nye HT boresystem og den nyudviklede borevæske, ESTISOL 140, blev testet i NEEM lejren i Grønland, sommeren 2012.
Simon Sheldon (tv) er projektingeniør på udviklingen af boreudstyr og -væske, og rejser til ABN i Antarktis i november 2013, hvor han skal stå for opsætning og drift af boret. I midten Trevor Popp, lektor ved Center for Is og Klima, som har været med til at udvikle det nye system. Ved ABN skal Trevor Popp, sammen med Mark Curran fra det australske team, lede boringen af den 400 m dybe iskerne. Carsten Mortensen, (th) er forskningstekniker ved Niels Bohr Institutet og har været med til at fremstille de mekaniske dele til det nye boresystem.  

Det danske Hans Tausen bor, med et nyudviklet styresystem, blev i september 2013 sendt til Aurora Basin North, Antarktis. Men inden låget blev lagt på fragtkassen, havde boreteamet ved Center for Is og Klima gennem halvandet år arbejdet intenst med at få boresystem og -væske til at opfylde IPICS krav og ønsker, og ikke mindst at tilpasse det til de særlige forhold, som er gældende i Antarktis.

IPICS ønskede sig i 2004 et boresystem, som kan levere iskerner af høj kvalitet og udføre boringerne til en dybde af 1000 m, til så lavt et budget som muligt. Det har Center for Is og Klima nu leveret. Og som en ekstra bonus, er udstyret let at transportere, let at vedligeholde og let at betjene.

HT boret er iskerneboringens Rolls Royce, og er gennem tiderne blevet kopieret af mange nationer. Senest af New Zealand, hvor boret indgår i ABN's tvillingeprojekt, RICE. Derfor er det også naturligt, at det er HT boret, som det nye boresystem er udviklet til at styre.

Hurtigere, lettere og billigere adgang til klimadata
Boresystemet består i store træk af et bor, et kabelspil, et elektronisk kontrolsystem og et boretårn.

Ved mellemdybe iskerneboringer har især kabelspillet og boretårnet tidligere været de svage led i kæden. Kabelspillet fordi det er blevet belastet til bristepunktet, og boretårnet fordi konstruktionen har krævet uforholdsmæssig meget plads og tid at sætte op på isen.

For at kunne anvende HT-boret ved mellemdybe boringer, har centrets boreteam udviklet og fremstillet et helt nyt system, som fremover vil gøre det hurtigere, lettere og billigere at bore mellemdybe iskerner.

”Vippetårnet er blevet langt lettere at betjene, og kræver ikke de store forberedelser. Tidligere har det været nødvendigt først at grave en dyb rende for at kunne arbejde med vippetårnet. Det behøver vi ikke længere. Nu kan vi hurtigt sætte tårnet op på isoverfladen, og begynde at bore med det samme. Og med det nyudviklede spil, som kan bære et kabel på mere end 1000 m og et træk på ½ ton, er vi i stand til at hejse HT-boret hurtigere op og ned i borehullet end det tidligere har været muligt. Det forkorter den samlede boretid i væsentlig grad”, og Simon Sheldon fortsætter med synlig begejstring,

Det berømte HT (Hans Tausen) bor, monteret på det nye system. Efter en boring vil boret blive vippet til vandret stilling, så det er muligt at tage iskernen ud. Forrest i billedet ses borets tre skær.

HT-boret blev udviklet af danske forskere i 1995, hvor det fik sit navn efter en prøveboring på Hans Tausen iskappen i Peary Land i Grønland. Siden har boret været anvendt ved utallige boringer i både Grønland og i Antarktis, og er blevet kopieret af flere andre nationer.

”Det nye elektroniske kontrolsystem er også blevet meget lettere at betjene, uden at det har været nødvendigt at gå på kompromis med styrke og præcision. Samtidig er sikkerheden helt i top for dem der skal betjene systemet, og det er let at vedligeholde”, siger Simon Sheldon, der er projektingeniør for udvikling og produktion af det nye system,og kender det som sin egen bukselomme.

Simon Sheldon er en af tre fra centret, som rejser til Antartktis, hvor han skal stå for opsætningen af boret, og løbende sørge for, at alt udstyr fungerer efter planen. Endvidere skal han udføre temperaturmålinger i borehullet.

Nyudviklet borevæske
I Aurora Basin North boreprojektet bliver en nyudviklet borevæske, ESTISOL 140, taget i brug. Væsken har en meget lav viskositet og er brugbar ved boringer, hvor temperaturen ligger så lavt som omkring -55°C.

Borevæskens sammensætning har stor betydning for den enkelte iskerne og for det samlede boreforløb. Udover at den er vigtig i forhold til iskernernes kvalitet, sikrer den også at borehullet kan modstå det voksende tryk fra isen, som opstår jo dybere boret kommer ned i isen. Endvidere skal sammensætningen sikre, at borevæsken ikke fryser til ved de lave temperaturer.

”Endnu et plus ved den nye borevæske er, at den ikke skal blandes med andre væsker, som det fx var tilfældet under boringen ved NEEM. Ved at bruge den samme væske hele vejen ned gennem borehullet, er det meget lettere at udføre boringen. Samtidig har vi mulighed for meget præcist at beregne, hvor meget borevæske der skal transporteres ind til lejren. Og det giver rigtig god mening i forhold til at holde de samlede udgifter nede”, siger Simon Sheldon, som udviklede den nye borevæske i laboratoriet i København i 2011 og siden testede den i NEEM lejren i 2012.

Boreteamet fra Center for Is og Klima er klar
Mange situationer og problemer, som boret og boresystemet kan blive udsat for under de ekstreme forhold i Antarctic, er blevet tænkt igennem under forberedelserne. Hvis noget mangler eller går i stykker inde på isen, må boreteamet klare sig med det de har. Derfor er en stor del af udstyret, der er pakket i kælderen ved Center for is og Klima, reservedele og ekstraudstyr.

”Det har været en kæmpe udfordring at fremstille det nye styresystem. Udviklingen startede mens det store iskerneboreprojekt NEEM stadig kørte og krævede opmærksomhed. Så at få tid til at designe og fremstille det nye system så det var klar til Aurora-projektets start, har til tider været presset”, fortsætter Simon Sheldon med stor tilfredshed, nu hvor det to tons tunge udstyr ligger pakket på en slæde, på vej fra feltstationen Dumont D’Urville til lejren, circa 550 km inde på den antarktis Indlandsis.

LÆS OGSÅ
- Nord-Syd klimaforbindelser
- Tre centerfolk til Antarktis
- Boring og analyse af iskerner
- IPICS White paper - The IPICS 2k Array (pdf-file, engelsk)
- IPICS White paper - Ice Core Drilling Technical Challenges (pdf-file, engelsk)