Временной ряд Гавайского океана
Программа «Временные ряды океана Гавайских островов » ( HOT ) — это долгосрочное океанографическое исследование, проводимое в Гавайском университете в Маноа . В 2015 году Американское общество микробиологии определило полевой участок программы HOT как станцию ALOHA (долгосрочная оценка олиготрофной среды обитания; ( 22 ° 45' с.ш. 158 ° 00' з.д. / 22,750 ° с.ш. 158 000 ° з.д. )) «Веха в микробиологии » за «ключевую роль в определении дисциплины микробной океанографии и просвещении общественности о жизненно важной роли морских микробов в глобальных экосистемах». [1]
Ученые, работающие над программой Hawaii Ocean Time-series (HOT), с октября 1988 года проводят неоднократные наблюдения за гидрографией , химией и биологией водной толщи на станции к северу от Оаху, Гавайи. [2] Целью данного исследования является предоставление всестороннего описания океана на участке, характерном для субтропического круговорота северной части Тихого океана . [3] Круизы совершаются примерно раз в месяц на глубоководную станцию ALOHA, расположенную в 100 км к северу от Оаху, Гавайи. измерения термохалинной структуры, химического состава водной толщи , течений , оптических свойств, первичной продукции , структуры планктонного сообщества и скорости экспорта частиц В каждом рейсе проводятся . Программа HOT также использует автономные подводные аппараты , в том числе поплавки и планеры , для сбора данных на станции ALOHA между круизами. [4]
Обзор
[ редактировать ]HOT был основан для понимания процессов, контролирующих потоки углерода и связанных с ним биоэлементов в океане, а также для документирования изменений в физической структуре водного столба. Для достижения этой цели программа HOT преследует несколько конкретных целей:
- 1. Количественно оценить временные (от сезона до десятилетия) изменения в резервуарах и потоках углерода и связанных с ним биоэлементов (азота, кислорода, фосфора и кремния).
- 2. Определить процессы, контролирующие углеродный обмен между воздухом и морем, скорость трансформации углерода через планктонную пищевую сеть и потоки углерода в океан.
- 3. На основе собранных данных сформировать базовый прогноз на несколько десятилетий, который позволит исследователям расшифровать природные и антропогенные воздействия на экосистему NPSG.
- 4. Оказывать научную и логистическую поддержку другим научным программам, которые получают выгоду от исследований и услуг, предоставляемых программой HOT. Сюда входят проекты по внедрению, тестированию и проверке новых методологий, моделей и преобразующих технологий отбора проб океана. [5]
Набор данных о растворенном неорганическом углероде , накопленный в ходе программы HOT, показывает увеличение содержания углекислого газа в поверхностных водах Тихого океана и последующее закисление океана . [6] Данные, собранные в ходе этих круизов, доступны в Интернете.
200-й круиз программы HOT состоялся в 2008 году. [7] HOT недавно отпраздновал свое 25-летие работы, а в марте 2013 года состоялся 250-й исследовательский круиз.
Станция АЛОХА
[ редактировать ]Станция ALOHA — это глубоководное (~4800 м) место примерно в 100 км к северу от гавайского острова Оаху. Таким образом, регион находится достаточно далеко от суши, чтобы быть свободным от динамики прибрежного океана и наземных факторов, но достаточно близко к крупному порту (Гонолулу), чтобы сделать относительно краткосрочные (менее пяти дней) почти ежемесячные круизы осуществимыми с логистической и финансовой точки зрения. Отбор проб на этом участке происходит в радиусе 10 км от центра станции.
Каждый круиз HOT начинается с остановки на прибрежной станции к югу от острова Оаху, примерно в 10 км от мыса Кахе (21° 20,6' с.ш., 158° 16,4' з.д.) на глубине 1500 м. Станция Кахе (называемая Станцией 1) используется для тестирования оборудования и обучения нового персонала перед отправкой на станцию АЛОХА. С августа 2004 года на станции ALOHA также находится надводный причал, оборудованный для метеорологических измерений и измерений в верхних слоях океана; Этот причал, получивший название WHOTS (также называемый Станцией 50), является совместным проектом Океанографического института Вудс-Хоул и HOT. WHOTS предоставляет долгосрочные высококачественные потоки воздуха и моря в качестве скоординированной части HOT, способствуя достижению целей программы по наблюдению за потоками тепла, пресной воды и химических веществ. В 2011 году начала работу кабельная обсерватория ALOHA (ACO). Эта оборудованная оптоволоконным кабелем обсерватория обеспечивает электроэнергией и связью морское дно (4728 м). В настоящее время ACO оснащен набором термисторов , измерителей тока , датчиков проводимости, двух гидрофоны и видеокамера . [5]
Стратегия отбора проб на местах
[ редактировать ]В начале программы был выбран основной набор переменных окружающей среды, который, как ожидается, будет отображать заметные изменения во временных масштабах от нескольких дней до одного десятилетия. С 1988 года междисциплинарная работа станции включала физические, химические, биологические и седиментологические наблюдения и измерения скорости. Начальная фаза программы HOT (октябрь 1988 г. - февраль 1991 г.) полностью поддерживалась исследовательскими судами, за исключением имеющихся данных о морской поверхности со спутников и океанских буев. группа перевернутых эхолотов В феврале 1991 г. вокруг станции ALOHA была развернута для секвенирования отложений (IES), а в июне 1992 г. в нескольких км к северу от нее была установлена причальная ловушка . В 1993 году сеть IES была заменена двумя стратегически расположенными приборами: один на станции ALOHA, а другой на прибрежной станции Каэна. Физико-биогеохимический причал (известный как HALE-ALOHA) был развернут с января 1997 года по июнь 2000 года для высокочастотных наблюдений за атмосферой и океаном. [8]
HOT полагается на Университета и Национальной океанографической лабораторной системы, исследовательское судно Kilo Moana которым управляет Гавайский университет, в большинстве почти ежемесячных экспедиций по отбору проб. На станции ALOHA используются различные стратегии отбора проб, чтобы уловить диапазон физической и биогеохимической динамики, естественной для экосистемы NPSG. Эти стратегии включают в себя профили проводимости, температуры и глубины ( CTD ), биогеохимический анализ дискретных проб воды, in situ биооптические приборы для вертикального профилирования , свободно дрейфующие массивы для определения первичной продукции и потоков частиц, глубоководные ловушки для отложений океана и косые жгуты планктонных сетей.
Набор основных измерений, проводимых HOT, практически не изменился за время существования программы. В каждом круизе HOT пробы отбираются от поверхности океана до морского дна (~ 4800 м), при этом наиболее интенсивный отбор проб происходит на глубине более 1000 м. HOT использует «взрывную» стратегию вертикального профилирования, при которой физические и биогеохимические свойства измеряются с интервалом в 3 часа в течение 36-часового периода, охватывающего 3 полусуточных приливных цикла и 1 инерционный период (~ 31 час). Этот подход учитывает изменчивость динамики океана из-за внутренних приливов вокруг станции ALOHA. Он предназначен для оценки изменчивости во временных масштабах от нескольких часов до нескольких лет. Высокочастотная изменчивость (менее 6 часов) и изменчивость во временных масштабах от 3 до 60 дней в настоящее время недостаточно изучены. [5] [9]
Научные выводы
[ редактировать ]25-летние измерения содержания углерода в океане на станции ALOHA документально подтверждают, что парциальное давление CO 2 ( p CO 2 ) в смешанном слое увеличивается со скоростью, немного превышающей тенденцию, наблюдаемую в атмосфере. Это сопровождалось прогрессивным снижением pH морской воды. Хотя о влиянии антропогенного CO 2 свидетельствует долговременное снижение pH морской воды на глубине более 600 м, скорость подкисления на станции ALOHA варьируется в зависимости от глубины. Например, в верхних мезопелагических водах (~160–310 м) pH снижается почти вдвое быстрее, чем в поверхностных водах. Такие зависящие от глубины различия в подкислении обусловлены сочетанием региональных различий в меняющихся во времени характеристиках климата, перемешивании и изменениях биологической активности. [10] [11]
См. также
[ редактировать ]- Исследование временных рядов Атлантических островов Бермудских островов (BATS)
- Океанская метеостанция
Ссылки
[ редактировать ]- ↑ Американское общество микробиологии называет океанскую станцию ALOHA сайтом, посвященным вехам в микробиологии. Архивировано 26 ноября 2015 г., в Wayback Machine , Американское общество микробиологии , 27 октября 2015 г.
- ^ ТенБруггенкате, январь. «Соленые моря во время засухи вызывают тревогу» , Honolulu Advertiser , 13 августа 2003 г.
- ^ Карл, Д.М. и Лукас, Р. (1996) Программа временных рядов океана на Гавайях (HOT): Предыстория, обоснование и реализация на местах. Глубоководные исследования. Часть II. Актуальные исследования в океанографии 43 , 129–156.
- ^ Олтонн, Хелен. Ученые надеются разгадать тайну цветения водорослей в открытом океане , Honolulu Star-Advertiser , 18 июля 2010 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Проект: Временные ряды океана Гавайских островов (HOT): Устойчивые наблюдения за экосистемой океана и климатом в субтропическом круговороте северной части Тихого океана, [1] , BCO-DMO , ноябрь 2012 г.
- ^ Пала, Кристофер. «Труд и неприятности». Архивировано 17 ноября 2010 г., в Wayback Machine , Honolulu Weekly , 21 апреля 2010 г.
- ↑ Программа исследования океана UH достигла важной вехи. Архивировано 5 августа 2012 г., в archive.today «UH Manoa News», 25 февраля 2008 г.
- ^ «Совместное исследование глобальных океанских потоков США (US JGOFS)» . usjgofs.whoi.edu . Проверено 14 января 2020 г.
- ^ Домашняя страница временных рядов Гавайского океана
- ^ Доре, Дж. Э., Лукас, Р., Сэдлер, Д. В., Черч, М. Дж. и Д. М. Карл (2009) Физическая и биогеохимическая модуляция закисления океана в центральной части северной части Тихого океана, Труды Национальной академии наук 106 (30) , 12235- 12240.
- ^ «Исследователи обнаружили закисление океана на станции АЛОХА на Гавайях» . ScienceDaily. 7 августа 2009 года . Проверено 29 октября 2013 г.