Геотрассы

GEOTRACES — это международная исследовательская программа, целью которой является улучшение понимания биогеохимических циклов в океанах .

Концепция цикла описывает путь, по которому химический элемент движется через три основные части Земли (такие как континенты, атмосфера и океан). Поскольку эти циклы напрямую связаны с динамикой климата и на них сильно влияют глобальные изменения, крайне важно дать их количественную оценку. ^[1]^[2]^[3]

GEOTRACES фокусируется на океанической части циклов с целью составить карту распределения микроэлементов и изотопов в океане и понять процессы, контролирующие это распределение. Некоторые из этих микроэлементов напрямую связаны с климатом, например, через их роль в качестве необходимых питательных веществ для жизни; другие позволяют количественно оценить океанические процессы (происхождение и динамика вещества, возраст водных масс и т. д.); некоторые из них являются загрязнителями (например, свинец или ртуть). Таким образом, моделирование на основе собранных данных позволит добиться существенного прогресса в понимании нынешнего и прошлого океана и улучшить прогнозы реакции океана на глобальные изменения.

GEOTRACES организована на международном уровне под эгидой Научного комитета океанических исследований (Международного совета по науке ). Его управление контролируется Научным руководящим комитетом (SSC), в состав которого входят представители 15 стран со всего мира, а программа предполагает активное участие более чем 30 стран.

Первоначально SSC GEOTRACES возглавляли сопредседатели профессор Роберт Ф. Андерсон из Земной обсерватории Ламонта-Доэрти (Колумбийский университет) и профессор Гидеон М. Хендерсон из Оксфордского университета . В настоящее время сопредседателями являются доктор Мейв Лохан из Университета Саутгемптона и доктор Карен Кашиотти из Стэнфордского университета .

Бытие

После нескольких лет фазы планирования и реализации в 2006 году был опубликован научный план GEOTRACES , а в январе 2010 года программа GEOTRACES официально начала свою морскую деятельность. Ожидается, что этот этап продлится десять лет.

Проблемы и преимущества

Микроэлементы служат регуляторами биологических процессов в океане, влияя на динамику морской экосистемы и углеродный цикл . Несмотря на это значение, знания о морских биогеохимических циклах этих важнейших микроэлементов на удивление неполны. GEOTRACES количественно определяет поступление, удаление, внутренний круговорот, химическую форму и распределение необходимых микроэлементов и других микроэлементов. Понимание чувствительности этих биогеохимических циклов к изменению условий окружающей среды улучшит прогнозы реакции океана на глобальные изменения.

На циклы многих микроэлементов и изотопов существенно повлияла деятельность человека, которая привела к увеличению сброса вредных элементов в океан. Акцент GEOTRACES на понимании процессов, регулирующих морские биогеохимические циклы микроэлементов, улучшит прогнозирование переноса и судьбы загрязнителей в океане и тем самым поможет защитить океанскую среду.

Большая часть того, что известно о состоянии океана в прошлом и, следовательно, о роли океана в изменчивости климата, получена из структуры микроэлементов и изотопов, зарегистрированных в морских архивах (отложения, кораллы и т. д.). Более глубокие знания о процессах, управляющих этими индикаторами в современном океане, улучшат интерпретацию условий океана в прошлом, на основе чего можно будет сделать более надежный прогноз будущих изменений.

Цели

Выгоды будут реализованы путем достижения двух всеобъемлющих целей:

Определить глобальное распределение в океане отдельных микроэлементов и изотопов, а также оценить источники, поглотители и внутренний круговорот этих видов, чтобы более полно охарактеризовать физические, химические и биологические процессы, регулирующие их распространение.
Понять реакцию циклов микроэлементов и изотопов на глобальные изменения, помочь предсказать будущее и улучшить химические индикаторы прошлых изменений в океанской среде.

Деятельность

ГЕОТРАСЕС круизы

Центральным компонентом GEOTRACES является серия круизов по мировому океану с отбором проб всей толщи воды. Эти специальные круизы GEOTRACES собирают морскую воду для анализа широкого спектра микроэлементов и изотопов. Эта стратегия руководствуется принципом, что посредством дополнительного исследования нескольких микроэлементов можно узнать больше, чем можно достичь при исчерпывающем изучении одного элемента в отдельности.

Интеркалибровка

Обеспечение точности результатов имеет важное значение, если GEOTRACES хочет создать значимый глобальный набор данных. С этой целью [1] Комитет по стандартам и интеркалибрации (S&I) отвечает за обеспечение получения правдивых и точных данных в рамках программы GEOTRACES посредством использования соответствующих протоколов отбора проб, аналитических стандартов и сертифицированных эталонных материалов, а также активного обмена данными. методов и результатов.

Поскольку на концентрацию, активность или химический состав микроэлемента или изотопа могут влиять методы отбора проб, обработка проб и аналитические определения, GEOTRACES следует стратегии круизов, чтобы занять общую станцию вдоль их трансектов. В то же время два круиза под руководством США (2008 и 2009 годы) предоставили образцы для взаимной калибровки лабораториям многих стран. Пробы морской воды доступны для использования другими лабораториями, желающими присоединиться к этим усилиям.

Простое сравнение данных, например, профили глубины, показывает, есть ли разногласия, и если да, то исследователи могут изучить свои методы и даже обработку данных, чтобы выявить и устранить проблемы.

Управление данными

Объединение данных в безопасные и доступные для поиска базы данных обеспечивает простоту использования и имеет основополагающее значение для успеха программы. Центр сбора данных GEOTRACES (GDAC) отвечает за сбор, контроль качества и безопасное архивирование данных, полученных из национальных центров данных и в результате основных международных круизов GEOTRACES. Его основными целями являются интеграция основных данных GEOTRACES в глобальные наборы данных и обеспечение доступа к этим данным участвующим ученым и более широкому научному сообществу в соответствии с политикой данных GEOTRACES. GDAC размещается в Британском центре океанографических данных , и его курирует специальный комитет с международным представительством.

Продукты данных GEOTRACES

Продукты данных GEOTRACES находятся в свободном доступе в Интернете . Третий продукт промежуточных данных (IDP2021) был выпущен в ноябре 2021 года. Он содержит гидрографические и морские геохимические данные, полученные в течение первых 10 лет действия программы. Основной мотивацией для распространения продукта в настоящее время является укрепление и активизация сотрудничества с более широким сообществом исследователей океана. В то же время GEOTRACES ищет отзывы для улучшения будущих информационных продуктов.

Продукт промежуточных данных GEOTRACES ^[4] ^[5] ^[6] состоит из двух частей: пакета цифровых данных и электронного атласа eGEOTRACES .

Пакет цифровых данных (доступен по адресу http://www.bodc.ac.uk/geotraces/data/dp ) содержит данные 77 круизов и более 800 гидрографических и геохимических параметров. Данные охватывают глобальный океан, при этом плотность данных самая высокая в Атлантике.

( Электронный атлас eGEOTRACES доступен на сайте www.egeotraces.org ) основан на пакете цифровых данных и предоставляет 2D и 3D изображения распределения многих параметров океана. Трехмерные изображения обеспечивают географический контекст, имеющий решающее значение для правильной оценки протяженности и происхождения шлейфов трассеров, а также для вывода о процессах, воздействующих на трассеры и формирующих их распределение. Многочисленные ссылки на другие трассеры, разрезы и бассейны на графиках разрезов и 3D-анимации позволяют быстро переключаться между параметрами и областями и облегчают сравнительные исследования. Кроме того, eGEOTRACES может помочь в преподавании и информационно-пропагандистской деятельности, а также может облегчить передачу социально значимых научных результатов заинтересованным непрофессионалам или лицам, принимающим решения.

Ссылки

^ Шроуп, М. (2010). «Отследи этот металл» . Природа . 463 (7278): 145. дои : 10.1038/463145a . ПМИД 20075890 .
^ Новости химии и техники, том. 86 № 35, 1 сентября 2008 г., «Geotraces начинает работу», с. 57
^ Все рецензируемые статьи GEOTRACES доступны в базе данных GEOTRACES, заархивированной 19 февраля 2012 г. на Wayback Machine.
^ Мауджи Р. и др., Продукт промежуточных данных GEOTRACES, 2014 г., март Chem. (2015), https://dx.doi.org/10.1016/j.marchem.2015.04.005
^ Шлитцер Р., Андерсон Р.Ф., Масферрер Додас Э. и др. (2018). Продукт промежуточных данных GEOTRACES 2017. Химическая геология. http://doi.org/10.1016/J.CHEMGEO.2018.05.040
^ Шлитцер Р., Масферрер Додас Э., Аджу М., Продукт промежуточных данных GEOTRACES 2021 (IDP2021). NERC EDS Британский центр океанографических данных NOC. https://dx.doi.org/10/g55p

Внешние ссылки

[1] Шроуп, М. (2010). «Отследи этот металл» . Природа . 463 (7278): 145. дои : 10.1038/463145a . ПМИД 20075890 .

[2] Новости химии и техники, том. 86 № 35, 1 сентября 2008 г., «Geotraces начинает работу», с. 57

[3] Все рецензируемые статьи GEOTRACES доступны в базе данных GEOTRACES, заархивированной 19 февраля 2012 г. на Wayback Machine.

[4] Мауджи Р. и др., Продукт промежуточных данных GEOTRACES, 2014 г., март Chem. (2015), https://dx.doi.org/10.1016/j.marchem.2015.04.005

[5] Шлитцер Р., Андерсон Р.Ф., Масферрер Додас Э. и др. (2018). Продукт промежуточных данных GEOTRACES 2017. Химическая геология. http://doi.org/10.1016/J.CHEMGEO.2018.05.040

[6] Шлитцер Р., Масферрер Додас Э., Аджу М., Продукт промежуточных данных GEOTRACES 2021 (IDP2021). NERC EDS Британский центр океанографических данных NOC. https://dx.doi.org/10/g55p

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]