Anglies stebėjimas nuo vandenyno lygio iki tamsios Prieblandos zonos

Aplink Kanados jūrines provincijas ir šiaurės vakarinėje Atlanto vandenyno dalyje klesti įvairios fitoplanktono bendruomenės. Autorius: NASA / „Aqua“ / MODIS kompozicija buvo surinkta 2021 m. Kovo 22 d

Jūrų kelionė, palaikanti abu NASA ir Nacionalinis mokslo fondas gegužės pradžioje nuplaukė Šiaurės Atlantą – tai papildoma NSF finansuota ekspedicija, kuri vyko Ramiojo vandenyno šiaurėje 2018 m.

Okeanografijos lauko kampanija, kurią NASA pradėjo 2021 m., Vadinasi „Užjūrio procesų apdorojimas vandenyne (EKSPORTAS)“, kurią sudaro 150 mokslininkų ir įgulų iš daugiau nei 30 valstybinių, universitetinių ir privačių NVO. Komanda suskilo į tris okeanografinius tyrimų laivus, kurie susitinka Porcupine Abyssal lygumoje, vakariniuose tarptautiniuose Airijos vandenyse. Lauko kampanijos metu mokslininkai trijuose laivuose talpina įvairius instrumentus: „RRS James Cook“ ir „RRS Discovery“, kuriuos valdo Nacionalinis okeanografijos centras Sautamptone (JK), taip pat trečią laivą, kurį išsinuomojo „Ocean Twilight Zone“ projektas. Ją valdo Woods Hole okeanografijos institutas ir Jūrų technologijos departamentas Vigo mieste, Ispanijoje. Iš viso 52 aukštųjų technologijų platformos, įskaitant kelias autonomines transporto priemones, atliks matavimus ir nuolat kaups duomenis.

Skirtingas Planktonas

Įvairus planktonas iš paviršinių vandenų, matomas mikroskopu. Jis yra toks tankus, kad jo aptikti nereikia didinimo. Autorius: Laura Holland / Rodo salos universitetas

Didžioji mokslo dalis orientuota į vandenyno vaidmenį pasauliniame anglies cikle. Vandenynas, kaip ir visos sausumos augalų gyvybės, cheminius ir biologinius procesus pašalina anglį iš atmosferos. Mokslininkai tikisi ištirti biologinio vandenyno pumpavimo mechanizmus – anglies išsiskyrimo iš atmosferos ir paviršinio vandenyno procesą ilgalaikiame gylyje. Šiame procese dalyvauja į mikroskopinius augalus panašūs organizmai, vadinami fitoplanktonu, kurie vykdo fotosintezę kaip ir antžeminiai augalai ir gali būti matomi iš kosmoso stebint vandenyno spalvos pokyčius. Jų produktyvumas daro didelę įtaką Žemės anglies ciklui, o tai savo ruožtu daro įtaką Žemės klimatui.

„Tai pirmasis išsamus vandenyno biologinio anglies siurblio tyrimas nuo bendro pasaulinio vandenyno dabartinio bendro tyrimo aštuntajame ir devintajame dešimtmečiuose“, – sakė Davidas Siegelas, Santa Barbaros universiteto (Kalifornija) atstovas, kuris yra „EXPORTS“ mokslo direktorius. . “Laikui bėgant, mes turime modernių mikroskopinių vaizdų kūrimo įrankių, genomikos, galingų cheminių ir optinių jutiklių ir autonominių robotų – tai buvo dalykai, kurių tuo metu neturėjome, todėl galime užduoti labai sunkius ir labai svarbius klausimus”. Šie klausimai apima tai, kiek organinės anglies išbėga iš paviršinio vandenyno ir kaip ji keliauja pasiekusi gylį, kurį galima sulaikyti nuo dešimtmečių iki tūkstančių metų.

RRS Jamesas Cookas platina pavyzdinį lizdą

RMS „James Cook“ laive diegia atrankos lizdo platformą, leidžiančią mokslui ir įgulai rinkti vandens mėginius ir kitus duomenis iš vandenyno dugno, o „RRS Discovery“ ir „R / V Sarmiento de Gamboa“ padeda tą patį instrumentą per atstumą. Autorius: Deborah Steinberg

Mokslininkai žino tris pagrindinius maršrutus, kuriais anglis patenka iš atmosferos ir viršutinio vandenyno į tamsią „prieblandos zoną“ 1 600 pėdų (500 m) ir didesniame gylyje: 1) Vandenyno fiziniai trukdžiai ir cirkuliacija gali lemti duobėje suspenduotas organines medžiagas. . vandenyno vidus, 2) dalelės dėl gravitacijos dažnai gali nugrimzti praeidamos per organizmų žarnyną, ir 3) kasdieninė vertikali gyvūnų, keliaujančių tarp viršutinio ir apatinio vandenyno paviršių, migracija sukelia anglies keliavimą.

EKSPORTAS siekia nustatyti, kiek anglies transportuojama kiekvienu iš šių kelių, stebint anglies siurblį dviejose skirtingose ​​vandenynų ekosistemose skirtingomis sąlygomis. Mokslininkai pasirinko Ramiojo vandenyno šiaurę ir Šiaurės Atlanto vandenyną, nes jie yra priešingose ​​produktyvumo spektro pusėse (t. Y. Fotosintezės spartoje) ir išgyvena du kraštutinius, vienas kitam prieštaraujančius procesus, tokius kaip konfliktai ir srovės. Kontrastingos aplinkos tyrimas suteikia maksimalią įžvalgą modeliuoti ateities klimato scenarijus.

Užkopkite į Sarmiento de Gamboa

Ekipažas nuvyko į R / V Sarmiento de Gamboa balandžio 29 d., Kai įgula balandžio 14 d. Buvo karantine. Autorius: Ken Buesseler / Woods Hole okeanografijos institutas

Pasak NASA Goddardo kosminių skrydžių centro Greenbelto mieste (Merilandas) projekto mokslininkės ir okeanografės Ivonos Cetinich, šiaurinė Ramiojo vandenyno dalis primena sausumos dykumą arba „paprastą pievą“. Jame yra nedaug maistinių medžiagų, šiuo atveju geležies, reikalingos fotosintezei ir mažų srovių, esančių pasauliniuose vandenynuose, patyrimui. Todėl anglies patekimą į gilųjį vandenyną daugiausia kontroliuoja maži gyvūnai, vadinami zooplanktonu, kurie sunaudoja mikroskopinį augalą panašų fitoplanktoną, o paskui suardytą anglį išskiria į žemiau esančią gelmę.

Fitoplanktonas juda viršutiniame vandenyno saulės sluoksnyje, kur iš atmosferos išsiskiriantį anglies dioksidą gali paversti organine anglimi. Kaip dažnai būna Šiaurės Atlanto regione šiuo metų laiku, kai sąlygos yra geros, fitoplanktono populiacijos gali labai greitai augti arba „žydėti“, todėl jos matomos iš kosmoso.

Šiaurės Atlanto vandenynas taip pat pasižymi stipriomis srovėmis, palyginti su lėčiau judančiais Ramiojo vandenyno šiaurės vandenimis. Kartu su jais, sakė Siegel, jie tikisi mažiausiai keturių dienų oro per mėnesį trunkančią ekspediciją.

Tačiau EKSPORTO duomenys yra ne tik apie jūrą – jie taip pat naudojami palydovinėms technologijoms tobulinti. Cetinić dirba su keliais optiniais matavimais, gautais iš vandenyno spalvos palydovų, kurie matuoja nuo vandenyno paviršiaus atsispindinčią šviesą matomo spektro dalyse, kurias mes vadiname vaivorykštės spalvomis. Tai pateikia tokias sąvokas kaip vandenyno temperatūros, druskingumo ir žalio pigmento, vadinamo anglimi ir chlorofilu, koncentracijos matavimas. Tačiau skirtingos fitoplanktono rūšys, užimančios skirtingas ekosistemos ir anglies ciklo dalis, gamina skirtingus žalio chlorofilo kiekius ir atspalvius, sukurdamos niuansą, kurio šiuolaikiniai vandenyno spalvos palydovai vandenyje „nemato“.

Tarp EKSPORTO metu įdiegtų prietaisų yra labai pažangūs, o kai kuriais atvejais ir eksperimentiniai, optiniai vandenyno spalvos matavimo prietaisai, panašūs į būsimųjų NASA palydovų prietaisus. Tyrėjai sujungia šiuos palydovinio modeliavimo matavimus su išsamiais paviršiaus fitoplanktono sintezės stebėjimais per genomiką, vaizdo analizę ar pigmento sudėtį, taip pat žinodami fiziologiją ir galiausiai leisdami palydovams aptikti vandenynų įvairovę. Jų vaidmenį vandenyno anglies cikle.

Kita šių palydovų karta – NASA misija „Planktonas“, „Aerozolis“, „Debesis“, „Vandenyno ekosistema“ (PACE) – bus hiperspektrinė, tai reiškia, kad ji kaups duomenis matomame spektre ir už matomos dalies. Duomenys, įskaitant ultravioletinius ir trumpųjų bangų infraraudonuosius spindulius.

„Tai, ką matome būdami Žemėje, leidžia suprasti, kokią informaciją turime pamatyti iš kosmoso, kad užfiksuotume tuos svarbius procesus, kuriuos norime geriau suprasti“, – sakė Chetinichas. „Tai paskatins kosmoso technologijų plėtrą. Savo ruožtu mokslininkai, pvz., Dalyvaujantys EKSPORTUOSE, gali naudoti naujų Žemės stebėjimo palydovų duomenis, norėdami rasti kitą svarbią informaciją arba sukurti naujus srauto užpildymo metodus ar net sukurti naują Žemės stebėjimo palydovą. įkvėpti draugą. Nuolatinė technologijų ir mokslo sąveika galiausiai bus naudinga visai žmonijai “.

Po lauko darbų kampanijos papildomas EKSPORTO etapas sutelks dėmesį į duomenų, surinktų iš Atlanto ir Ramiojo vandenynų, naudojimą būsimiems anglies transporto keliams vandenynuose numatyti.

“Tai, ką mes dabar žinome, apsiriboja tuo, kas šiandien vyksta vandenynuose”, – sakė Siegel. “Kadangi nuolatiniai klimato pokyčiai stebimi ne tik vandenynuose, bet ir sistemose Žemėje, turime iš anksto žinoti, kas vyks 2075 m., Ir dar neturime tokio nuspėjamo supratimo”.

Kadangi planuojama išmatuoti daugybę vieno vandenyno pjūvio ypatybių vienu metu, esami kompiuterių modeliai turi gausų ir išsamų duomenų rinkinį, apibūdinantį anglies siurblį, kuris mums nurodo, kas gali įvykti artimiausiu metu. vandenyje ir kaip tai gali paveikti anglies ciklą.

“Tai labai geras duomenų rinkinys, kuris paskatins tyrimus ateinančiais dešimtmečiais”, – sakė Cetinichas.

Tiek PACE, tiek EXPORTS vėlavo COVID-19 pandemija. Dabar, norint užtikrinti kiekvieno dalyvio saugumą, prieš plaukiant, reikėjo dviejų savaičių karantino, o pirmąją savaitę laivai buvo paimti iš socialinio atstumo. Siegel pastebėjo komandos narių įvairovę ir atsidavimą, neprilygstamą JK nacionalinio okeanografijos centro paramą laivų ir įgulos pasirengimui ir saugumui, nuolatinį NASA būstinės įsipareigojimą ir didelę sėkmę ir šiais metais. Kampanija gali tęstis.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Naujos keistų, išnykusių driežų rūšys – tokios keistos, kad buvo neteisingai identifikuotos kaip dinozauras su kolibriu

„Oculudentavis naga“, kaip pavaizduota šio menininko rekonstrukcijoje, buvo keistas driežas, kurį tyrėjai iš pradžių sunkiai skirstė į kategorijas. Jie vis dar nėra tikri...

Kavos mėgėjai, mėgaukitės! Gausus kavos vartojimas susijęs su sumažėjusia širdies nepakankamumo rizika

Tyrimo ataskaita: Išanalizavus tris pagrindinius širdies ligų tyrimus nustatyta, kad geriant vieną ar daugiau kavos su kofeinu puodelių buvo sumažinta širdies nepakankamumo rizika. Kavos be kofeino...

Atominė dalelė paversta antiteze ir pirmą kartą atvirkštinė nepaprasto eksperimento metu.

Fizikų komanda, įskaitant Warwick universitetą, įrodė, kad subatominės dalelės gali virsti ego antagonistais ir vėl grįžti į naują atradimą, ką tik atskleistą praėjusią savaitę. „Šis...

36 Nykštukų galaktikos kartu buvo „Naujųjų žvaigždžių kūdikių bumas“

„Rutgers“ išvados nėra skirtos ginčyti dabartinių idėjų apie galaktikų atsiradimą ir gali padidinti mūsų supratimą apie visatą. Kreditas: Rutgerso universitetas, Naujasis Bransvikas Stebina tai, kaip...

Newsletter

Subscribe to stay updated.