Projekt SOCCOM - SOCCOM project - Wikipedia

The Jižní oceán Pozorování a modelování uhlíku a klimatu (SOCCOM) projekt je ve velkém měřítku Národní vědecká nadace financovaný výzkumný projekt založený na Univerzita Princeton která začala v září 2014.[1] Cílem projektu je zvýšit porozumění jižnímu oceánu a roli, kterou hraje v faktorech, jako je podnebí, a také vzdělávat nové vědce pomocí oceánského pozorování.

Celkově oceánografové a klimatologové ze třinácti výzkumných institucí spolupracují ve třech odlišných týmech, z nichž každý má primární zaměření; týmy zahrnují pozorování, širší dopady a modelování.[2]

Projekt využívá Argo plovák technologie pro sledování teploty, slanosti a rychlosti oceánu do hloubky 2 000 metrů. Regionální pole ARGO společnosti SOCCOM je vybaveno biogeochemickými senzory pro měření dalších složek, jako je kyslík, živiny, pH, chlorofyl a částice.[3] Plováky jsou volně unášené lusky, které jsou uloženy na konkrétních místech, kde se ponoří a unášejí, a to vše při shromažďování užitečných dat. Plováky Argo jsou pro tento projekt ideální díky často drsným podmínkám Jižního oceánu, kde mohou být expedice s posádkou zrádné.

Mechanismy a význam jižního oceánu v globálním měřítku

Jižní oceán je studován kvůli jedinečným jevům, které se vyskytují uvnitř a kolem něj. Například i když tvoří pouze asi 30% oceánské oblasti Země, jižní oceán představuje přibližně polovinu antropogenní absorpce uhlíku, stejně jako většinu oceánské antropogenní absorpce tepla.[4] Předpokládá se, že tyto vlastnosti jsou výsledkem jedinečné oceánské cirkulace nalezené v jižním oceánu.

Upwelling v jižním oceánu

Studená voda stoupá z hlubin a tato voda obsahuje nedostatek uhlíku. Jakmile tato voda přijde do styku s teplejší atmosférou, je antropogenní uhlík (CO2) a teplo absorbováno do oceánu. Nyní teplá povrchová voda obsahující uhlík se poté přesouvá pomocí Ekman transport. Spolu s tímto transportem se živiny dostávají do nižších zeměpisných šířek, kde na nich závisí ekosystémy. Po transportu voda subdukuje, kde se uhlík a teplo mísí s hlubšími smíšenými vrstvami.[4] Výsledkem je přebytek uhlíku izolovaný oceánem okyselení oceánu, což má obzvláště velký dopad na jižní oceán, protože tato oceánská pánev má přirozeně nižší koncentrace uhličitanu vápenatého. Zvyšující se kyselost ještě více sníží koncentrace uhličitanu vápenatého, což znesnadní vývoj a přežití kalcifikujících organismů. Pokles kalcifikujících organismů bude mít vážné důsledky pro zbytek potravní sítě v Jižním oceánu, takže je důležité kvantifikovat, nakolik tento oceán okyseluje.[5]

Role plavidel Argo v SOCCOM

Lepší kvantifikace biogeochemických proměnných v oceánech byla neustálým úsilím a primárně se to dělo se sběrem vzorků vody pomocí lodí, které byly později analyzovány v laboratoři. Výhodou měření získaných z lodí je, že jsou přesná a mají vysoké vertikální rozlišení [6]. Shromážděné vzorky však postrádají prostorové a časové rozlišení a jsou zkreslené podle toho, kde a kdy je loď schopna odebrat vzorky. Proto se pro projekt SOCCOM používají plováky Argo, protože jsou schopny shromažďovat údaje v jižním oceánu, kam nemají lodě přístup, a jsou schopny být v tomto prostředí, pokud jsou pro lodě příliš drsné podmínky. Plováky Argo jsou také schopny shromažďovat data ve velkých časových a prostorových měřítcích, což je důležité pro určení toho, jak se mění biogeochemické procesy v Jižním oceánu a mechanismy, které tyto změny řídí[7]

Proměnné měřené Argo Floats v SOCCOM

Kromě základních profilerů CTD (teplota a hloubka vodivosti), které se nacházejí na většině plováků, jsou plováky SOCCOM vybaveny dalšími biogeochemickými senzory, které měří kyslík, dusičnany, pH a chlorofyl. S rozšiřováním nových biogeochemických senzorů přišla potřeba vyvinout metody, aby senzory byly co nejpřesnější.

  • Měření kyslíku

Vyvíjejí se nové metody ke zpřesnění kyslíkových senzorů, včetně časté kalibrace senzorů, když jsou plováky na hladině.[8] Měření kyslíku shromážděná plováky tímto kalibračním procesem zlepšuje měření s přesností na 1% ve srovnání s měřeními stanovenými z Winklerův test na rozpuštěný kyslík.[9] Množství rozpuštěného kyslíku ve vodě představuje množství primární produktivity a dýchání oblasti. Tato souvislost mezi hladinami kyslíku a biologickými procesy znamená, že kyslík a uhlík spolu souvisejí a podíly kyslíku na uhlíku se určují pomocí Redfield Ratio.[10] To znamená, že měřením rozpuštěného kyslíku lze určit také koncentrace uhlíku.

  • Měření pH

Kyselost vody se měří iontově citlivými senzory pH připojenými k plovákům Argo. Amfoterní oxidový povlak vodivého kanálu tranzistoru umožňuje změnu povrchového náboje v závislosti na pH. Tato závislost povrchové změny na pH umožňuje stanovit pH roztoku.[11] Měření pH jižního oceánu jsou zvláště zajímavá pro vědce, protože tento oceán odděluje velké množství oxidu uhličitého, což má za následek zvyšující se okyselení vody, protože oxid uhličitý reaguje s vodou za vzniku kyseliny uhličité.[12] Proto je cílem projektu SOCCOM reakce na kyselost jižního oceánu ve vztahu k množství oxidu uhličitého, které sekvestruje.

The CO
2 cyklus mezi atmosférou a oceánem
  • Chlorofyl

Chlorofyl je zástupcem hojnosti fytoplanktonu, a proto mapování chlorofylu vede k lepšímu pochopení toho, jak se živiny v dané oblasti cyklují. Když je chlorofyl zasažen světlem určité vlnové délky, vyzařuje vyšší vlnovou délku zpět, takže pro měření chlorofylu jsou plováky Argo vybaveny senzory, které emitují světlo při specifické vlnové délce a poté zaznamenávají vlnovou délku vrácenou emitovanou vlnovou délkou. Z vlnové délky emitovaného světla lze určit distribuci chlorofylu.[13]

  • Dusičnan

Dusičnan je důležitou omezující živinou pro fytoplankton a jeho množství může určovat limity biomasy fytoplanktonu v oceánu. Dusičnany se měří pomocí UV spektrometru, protože dusičnany jsou absorbovány v odlišném spektru, které lze použít k výpočtu koncentrací dusičnanů.[14]

Reference

  1. ^ „Project SOCCOM“.
  2. ^ "Přehled SOCCOM". soccom.princeton.edu. Univerzita Princeton.
  3. ^ „Biogeochemical Argo“.
  4. ^ A b Dufour, Carolina; Frenger, Ivy; Frolicher, Thomas; Gray, Alsion; Griffes, Stephen; Morrison, Adele; Sarmiento, Jorge; Schulunegger, Sarah (2015). „Antropogenní příjem uhlíku a tepla oceánem: Zůstane jižní oceán významným propadem?“ (PDF). Nás Clivar. 13.
  5. ^ „Okyselení oceánu“. Antarktická a jižní oceánská koalice.
  6. ^ „About GO-SHIP“.
  7. ^ Sauzède, Raphaelle; Bittig, Henry; Claustre, Herve (2017). „Odhady koncentrací živin ve vodním sloupci a parametrů uhličitanového systému v globálním oceánu: nový přístup založený na neuronových sítích“. Frontiers in Marine Science. 4. doi:10.3389 / fmars.2017.00128.
  8. ^ Bushinsky, Seth M .; Emerson, Steven R.; Riser, Stephen C .; Swift, Dana D. (srpen 2016). „Přesné měření kyslíku na upravených plovácích Argo pomocí vzduchových kalibrací in situ“. Limnologie a oceánografie: Metody. 14 (8): 491–505. doi:10,1002 / lom3.10107.
  9. ^ Bittig, Henry C .; Körtzinger, Arne (srpen 2015). „Řešení driftu kyslíkové optody: Měření kyslíkové optody na povrchu a na vzduchu ve vzduchu poskytuje přesný referenční stav“ (PDF). Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 32 (8): 1536–1543. Bibcode:2015JAtOT..32.1536B. doi:10.1175 / JTECH-D-14-00162.1.
  10. ^ Redfield, Alfred. „O podílech organických derivátů v mořské vodě a jejich vztahu ke složení planktonu“ (PDF). James Johnstone Memorial Volume.
  11. ^ „pH“. Biogeochemické argo.
  12. ^ „Okyselení oceánu“. Antarktická a jižní oceánská koalice.
  13. ^ „Základy měření chlorofylu“ (PDF). YSI.
  14. ^ "Dusičnan". Biogeochemické argo.

externí odkazy