普林斯顿项目扩展到创造的机器人花车组成的全球船队,以监测海洋健康

倍频程29年,2020年上午10时

10月29日,美国国家科学基金会(NSF)宣布了$ 53万美元的赠款 - 国内顶尖的海洋研究机构组成的财团之间共享 - 打造,将监视海洋健康的化学和生物传感器组成的全球网络。

研究ers lower a device into the water

美国国家科学基金会正在建设出澳门金沙游戏的成功soccom项目,海洋监测浮标机器人在南大洋舰队,成飘洋显示器组成的全球网络。一个机器人浮动的成本一样在同一个研究船海两天,但花车可以自动收集数据,五年以上,在所有季节,包括在冬季风暴时,船上的工作是有限的。在这里,研究人员部署2016/17巡航R / V帕尔默的南大洋期间soccom生物地球化学浮动。 

科学家在澳门金沙游戏,蒙特雷湾水族馆研究所(MBARI),华盛顿大学,加州大学圣地亚哥分校和伍兹霍尔海洋研究所斯克里普斯海洋研究所将利用这笔款项来构建和部署全球各地的500个机器人海洋监测浮标。新方案建立在成功 南大洋碳与气候观测和模拟(soccom)项目 基于在已经部署了类似的漂浮在南极洲周围海洋中,证明了它们作为海洋化学和生物活性的常年记者普林斯顿。

花车的新网络,被称为 全球海洋生物地球化学阵列 (去-BGC阵列),将收集的表面和2000米的深度之间的海洋化学和生物学的观察。

“这是令人兴奋看到soccom项目扩展到所有的世界海洋证明了变革浮动技术,”说 豪尔赫·萨米恩托,澳门金沙游戏的乔治学家马吉的教授 地球科学 与地质工程,名誉,并在新项目合作的主要研究者。 “外出-BGC阵列会给我们的实时全球海洋生物地球化学前所未有3 d视图,并提供重要的信息,我们需要预测的气候和生态系统未来的变化。”

从数据float数组流将免费提供被聚光的一天之内,由研究人员,教育工作者和政策制定者在世界各地的分数被使用。

这些数据将帮助科学家追求有关海洋生态系统的基本问题,观察生态系统的健康和生产力,并通过一年四季监测碳,氧和氮的海洋元素的循环。以提高远洋渔业和气候的计算机模型,并监测和预报的海洋生物海洋变暖和海洋酸化的影响,需要这样的基本数据,研究人员说。

尽管科学家可以利用地球轨道平台和研究船只监测海洋,卫星只能监控近地表水,和开放式海洋调查船的小全球船队只能在海上停留的时间都比较短。其结果是,海洋健康观测只能覆盖海洋的一小部分,在任何给定的时间,留下未访问过了几十年或更长的巨大区域。

一个机器人浮动的成本相同,两天海边的一个研究船。但花车可以自主收集数据,五年以上,在所有季节,包括在冬季风暴时,船上的工作是有限的。

Illustration of the devise gathering data

该图示的soccom浮子观测系统示出了部署船轨道(直)与三个部署浮标的轨迹沿,以及通过卫星浮子数据回土地的通信。 

细末BGC阵列是美国国家科学基金会的贡献 生物地球化学,ARGO (BGC-ARGO)项目。它扩展了生物和化学全球观察和建立在两个正在进行的努力,监测使用机器人花车海洋,两者都非常成功。

第一,这些项目中, ARGO阵列,由3900个机器人浮筒通过深海洋盆地该漂移,提供关于温度和盐度的水柱信息。自1999年成立以来,Argo资料已经在4100篇科学论文中。作为全球第一个地下海洋观测系统,阿尔戈阵列做衡量我们的海洋的物理性质的令人难以置信的工作,但Argo浮标不提供有关海洋的重要化学和生物活性的信息。

从2014年开始,美国国家科学基金会的普林斯顿为主 soccom 项目已部署了近200机器人“生物化学”浮动的基础上,设计ARGO还要携带的传感器来监测海洋的化学和生物特性。 soccom花车已经运行在远程,暴风雨近六年,经常冰雪覆盖的南大洋 - 地球上最恶劣的海洋环境可以说是一个。这些花车已经提供了有关如何与地球的大气层和冬季海冰的南大洋相互作用重要的新信息。

类似soccom花车,新增设的围棋,BGC花车将携带除核心ARGO温度,深度,盐度传感器,一些传感器。这些包括仪器测量氧浓度,pH值(海洋酸度),硝酸(用于显微藻类的必需营养素),太阳光(用于藻类生长),叶绿素(藻类群体的指标)和颗粒在水中(包括微观藻类) 。在过去的几年里,研究人员一直在测试,提炼和校准这些灵敏的仪器为soccom程序和其他国际努力的一部分。

A student next to the device

当时的研究生汉娜zanowski,谁完成了博士论文从澳门金沙游戏的大气和海洋科学计划在2017年,赴海在2016年登上了R / V极地号帮助启动soccom花车像这样的。

这些花车仪器将允许研究人员对监测海洋的健康,包括浮游植物的生长和呼吸 - 漂流藻类和微生物是利用太阳光作为能源的来源 - 和养料和阳光控制这些过程。除了支持大多数生活在海洋中,包括商业渔业,浮游植物供应氧气和除去二氧化碳从海洋和大气。这些浮游生物通过其对二氧化碳的控制对我们的气候产生巨大的影响。新的浮体也将提供海洋中的长期变化,包括海洋酸化和低氧气的区域的膨胀第一手数据。

这五年的努力,包括五个研究机构。 MBARI将协调项目,细化传感器,带头从浮子处理数据并执行推广该方案。华盛顿大学,斯克里普斯海洋机构和伍兹霍尔海洋研究所将构建和部署与商业伙伴合作浮动。参与者在普林斯顿将有助于阵列设计和项目管理,他们将确保数据链接到地球的海洋和气候的全球计算机模型。该计划还将对海洋科技产业显著的影响,包括一些海洋传感器和剖面浮标的商业供应商。

广泛的公众宣传计划,包括研讨会,网上课程和实践活动,将有助于科学家,教师,学生和其他人使用这些数据。在现有的膨胀soccom 认养浮动 节目,花车将elementary-被采用到大学水平的课程。学生活动将通过与国家合作开发 海洋高级技术教育 程序。此外,基于GO-BGC技术课程将通过沙箱提供,在斯克里普斯海洋研究所的makerspace。

研究人员希望,去-BGC将激励其他国家贡献同样仪表浮标,新的全球生物地球化学ARGO努力的一部分。理想地,这一扩大的网络将加倍到的周围的世界海洋均匀分布的1000个生物地球化学浮子持续阵列,间隔大约千公里(620英里)的分开。

为细末BGC阵列资金是通过国家科学基金会的中等规模的科研基础设施-2计划(MSRI-2)提供。