Инициатива океанских обсерваторий

Инициатива океанских обсерваторий (OOI) — это Национального научного фонда (NSF), крупный исследовательский центр состоящий из сети научных платформ и датчиков наблюдения за океаном ( океанских обсерваторий ) в Атлантическом и Тихом океанах. Эта сетевая инфраструктура измеряет физические, химические, геологические и биологические переменные от морского дна до морской поверхности и вышележащей атмосферы, обеспечивая интегрированную систему сбора данных в прибрежном, региональном и глобальном масштабах. Цель OOI — предоставить данные и информационные продукты за более чем 25-летний период времени, что позволит лучше понять океаническую среду и критические проблемы океана.

История

Еще в 1987 году сообщество наук об океане начало дискуссии о науке, концепциях проектирования и проектировании обсерваторий океанических исследований, что привело к формированию Международной океанической сети (ION) в 1993 году. ^{[ 1 ]} Национальный комитет ION был сформирован в 1995 году, а затем расширен до комитета по динамике систем Земли и океана (DEOS), которому было поручено сосредоточить внимание на исследовательском планировании сети океанских обсерваторий. ^{[ 2 ]} В 2003 году Комиссия Пью по океанам рекомендовала изменения, направленные на улучшение использования обществом и управления им, а также воздействия на прибрежные и глобальные океаны. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Импульс для научно-ориентированных наблюдений за океаном был создан благодаря двум исследованиям Национального исследовательского совета (NRC) в 2000 и 2003 годах («Освещение скрытой планеты: будущее науки обсерваторий морского дна»). ^{[ 5 ]} и «Содействие исследованию океана в 21 веке». ^{[ 6 ]} ), а также серию общественных семинаров. В 2000 году Национальный научный совет (NSB) одобрил OOI в качестве потенциального проекта по строительству крупного исследовательского оборудования и объектов для включения в будущий бюджет Национального научного фонда, что позволило целенаправленно планировать усилия.

В 2004 году Отдел наук об океане NSF (NSF OCE) учредил Проектный офис OOI в рамках Сети интерактивных обсерваторий океанических исследований (ORION) для координации дальнейшего планирования OOI между двумя независимыми, но взаимодополняющими группами: Совместными океанографическими институтами (JOI) и Консорциумом океанических исследований. Исследования и образование (CORE). ^{[ 7 ]} Впоследствии Программный офис перешел исключительно в JOI, который затем объединился с CORE и в 2007 году образовал Консорциум по лидерству в океане. В 2005 году Проектный офис OOI обратился за помощью к сообществу исследователей океана в разработке проекта сети OOI, запросив Запрос на помощь ( RFA), в результате чего было получено 48 предложений, отражающих мысли и идеи более 550 исследователей и непосредственных участников, а также участие более 130 отдельных образовательных и научно-исследовательских учреждений. Используя ответы процесса RFA и соответствующие результаты проверки, проектный офис OOI ORION и внешний научно-технический консультативный комитет разработали первоначальный концептуальный проект сети (CND). ^{[ 8 ]} для OOI, который затем стал предметом обсуждения на семинаре по проектированию и внедрению OOI в марте 2006 года.

В августе 2006 года NSF провел обзор концептуального проекта (CDR) для оценки технической осуществимости и бюджета проекта, плана управления проектом, включая графики и основные этапы, а также планов обучения и информационно-пропагандистской деятельности. Группа CDR подтвердила, что предложенная OOI изменит океанографические исследования в ближайшие десятилетия и что CND станет хорошей отправной точкой для развития сети OOI.

Дальнейшее усовершенствование конструкции на основе передового инженерного опыта и финансовых обзоров привело к пересмотру первоначального CND. Офис проекта OOI, работая с консультативными комитетами OOI, состоящими из бесконфликтных членов сообщества, и после консультаций с NSF, затем разработал пересмотренный CND.

В 2007 году Объединенный подкомитет по океаническим наукам и технологиям Национального совета по науке и технологиям ^{[ 9 ]} разработал Стратегию приоритетов океанических исследований (ORPS), ^{[ 10 ]} который обеспечивает основу для инвестиций в исследования для углубления понимания океанических процессов и взаимодействий, которые способствуют ответственному использованию океанской среды. ORPS определил три сквозных элемента, одним из которых является наблюдение за океаном в целях исследований и управления.

В конце 2007 года проект OOI завершил предварительный анализ проекта. ^{[ 11 ]} а в 2008 году завершила окончательную проверку проекта сети, в результате которой был создан окончательный проект сети. ^{[ 12 ]} В мае 2009 года Национальный научный совет уполномочил директора ННФ выделить средства на строительство и ввод в эксплуатацию ООИ. В сентябре 2009 года NSF и Консорциум по лидерству в океане подписали соглашение о сотрудничестве. ^{[ 13 ]} что положило начало этапу строительства ОИ.

Местоположение глобальных массивов OOI было выбрано командой из примерно 300 ученых. ^{[ 14 ]} для определения регионов, в которых выборка была недостаточной и которые подвергались экстремальным условиям (например, сильный ветер и волнение моря), что затрудняло проведение непрерывных или даже частых измерений с судов. Первоначально запланированные глобальные исследовательские площадки включают оборудованные причалы и планеры в четырех местах: Аргентинский бассейн, море Ирмингера, Южный океан и станция Папа.

В первый год финансирования в рамках Соглашения о сотрудничестве был поддержан ряд строительных работ, выполненных морскими организациями-исполнителями (Океанографический институт Вудс-Хоул, Вашингтонский университет и Университет штата Орегон), включая производство, проектирование и прототипирование ключевых прибрежных и открытых объектов. океанские компоненты (причалы, буи, датчики), заключение контракта на прокладку основного морского кабеля, завершение строительства береговой станции электропитания и передачи данных, а также разработка программного обеспечения для интерфейсов датчиков к сети. Последующие годы финансирования поддерживали проектирование, строительство и развертывание прибрежных, глубоководных и донных систем.

OOI был введен в эксплуатацию и принят NSF в 2016 году, а данные с более чем 900 датчиков на семи объектах стали бесплатно доступны для скачивания в режиме онлайн, практически в реальном времени. Годовой бюджет составляет около 44 миллионов долларов. ^{[ 15 ]}

В 2018 году, в соответствии с некоторыми рекомендациями, изложенными в документе «Изменение моря: десятилетний обзор наук об океане за 2015–2025 годы», ^{[ 16 ]} Масштаб аргентинского бассейна был удален, а объем Южного океанического массива был сокращен только до поверхностного причала, который позже был удален в 2020 году. ^{[ 17 ]} Все данные OOI, собранные на объектах Аргентинского бассейна и Южного океана, продолжают предоставляться на веб-сайте OOI.

В октябре 2018 года офис управления программой OOI был переведен из Консорциума по лидерству в океане в Океанографический институт Вудс-Хоул. ^{[ 18 ]}

Организационная структура

Программа OOI управляется и координируется Проектным офисом OOI Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI), при этом четыре организации отвечают за эксплуатацию и обслуживание конкретных компонентов системы OOI. ^{[ 19 ]}

Океанографический институт Вудс-Хоул ^{[ 20 ]} отвечает за узлы прибрежного и глобального масштаба, которые включают в себя прибрежный пионерский массив и два глобальных массива, включая связанные с ними причалы, автономные транспортные средства и датчики.
Университет штата Орегон отвечает за причалы Coastal Endurance Array, автономные транспортные средства и датчики.
Вашингтонский университет отвечает за региональную кабельную антенную систему, включая ее кабельные донные системы, причалы и датчики. ^{[ 21 ]}
Университет штата Орегон . За центр обработки данных OOI отвечает ^{[ 22 ]}

Темы

Сайты и платформы ООИ-компонентов ориентированы на следующие ключевые научные процессы:

Обмен океан-атмосфера

Количественная оценка обмена энергии и массы между воздухом и морем, особенно во время сильных ветров (более 20 метров в секунду), имеет решающее значение для получения оценок обмена энергии и газа между поверхностью и глубокими океанами и улучшения прогностических возможностей прогнозирования штормов. и модели изменения климата.

Изменчивость климата, циркуляция океана и экосистемы

Изменчивость климата влияет на циркуляцию океана , погодные условия, биохимическую среду океана и морские экосистемы . Понимание того, как эти процессы изменяются в текущих и будущих условиях, является ключевой мотивацией для сбора междисциплинарных наблюдений.

Турбулентное перемешивание и биофизические взаимодействия

Турбулентное перемешивание играет решающую роль в переносе материалов внутри океана и в обмене энергией и газами между океаном и атмосферой. Горизонтальное и вертикальное перемешивание в океане может оказывать глубокое влияние на широкий спектр биологических процессов.

Динамика и экосистемы прибрежного океана

Прибрежный океан является средой обитания множества динамических и гетерогенных процессов, включая антропогенное влияние, которые часто тесно взаимодействуют. Лучшее понимание этих сложных и переплетенных отношений и их последствий поможет освоить и управлять прибрежными ресурсами в условиях меняющегося климата.

В масштабе плиты, геодинамика океана

Активные границы тектонических плит в разной степени влияют на океан с физической, химической и биологической точек зрения. Движения литосферы и взаимодействия на границах плит на морском дне или под ним ответственны за краткосрочные события, такие как землетрясения , цунами и извержения вулканов . В этих регионах также наблюдается самая плотная гидротермальная и биологическая активность в океанических бассейнах.

Взаимодействие флюид-порода и подводная биосфера

Океаническая кора содержит самый большой водоносный горизонт на Земле и поддерживает обширную глубокую биосферу . Тепловая циркуляция и реакционная способность жидкостей, полученных из морской воды, могут изменить состав океанических плит, привести к образованию гидротермальных источников , которые поддерживают уникальные микро- и макробиологические сообщества и концентрируют метан с образованием массивных резервуаров метана и гидрата метана . ^{[ 23 ]}

Компоненты

OOI состоит из двух прибрежных массивов (Coastal Pioneer Array и Coastal Endurance Array), двух глобальных массивов (Global Irminger Sea Array и Global Station Papa Array), региональной кабельной антенны (RCA) и киберинфраструктуры. Данные продолжают поступать со снятых с производства массивов в Аргентинском бассейне и Южном океане.

Прибрежные и глобальные массивы

Прибрежные массивы обеспечивают устойчивый и адаптируемый доступ к сложным прибрежным системам. Прибрежные массивы простираются от континентального шельфа до континентального склона , что позволяет ученым изучать прибрежные процессы, включая апвеллинг , гипоксию , фронты разломов шельфа, а также роль волокон и вихрей в обмене между шельфами. Технологии сбора данных в прибрежном регионе включают заякоренные буи со стационарными датчиками, заякоренные вертикальные профилометры, донные кабели , планеры и автономные подводные аппараты .

Прибрежная обсерватория включает в себя долгосрочную систему Endurance Array в восточной части Тихого океана и перемещаемую Pioneer Array в Западной Атлантике. Океанографический институт Вудс-Хоул установил и эксплуатирует Pioneer Array. Университет штата Орегон установил и эксплуатирует систему Endurance Array.

В настоящее время действуют две глобальные массивы (Global Irminger Sea Array и Global Station Papa Array). Массивы Аргентинского бассейна и Южного океана были удалены, но их данные остаются доступными на портале данных OOI.

Прибрежный пионерский массив

Прибрежный пионерский массив представляет собой сеть платформ и датчиков, которые работают на континентальном шельфе и склонах к югу от Новой Англии . Пришвартованный массив находился в центре шельфа в Срединно-Атлантическом заливе к югу от Кейп-Код , штат Массачусетс. В 2024 году прибрежный пионерский массив был перебазирован в южную часть Срединно-Атлантической бухты, между мысом Хаттерас и каньоном Норфолк у побережья Северной Каролины. ^{[ 24 ]}

Данные Coastal Pioneer Array позволяют ученым изучить, как обменные процессы структурируют физические, химические и биологические свойства на континентальном шельфе и склоне. ^{[ 25 ]} Непрерывный быстрый отбор проб с интервалом от нескольких часов до нескольких дней в различных пространственных масштабах (от метров до сотен километров) дает представление об океанографических процессах, которые происходят в течение более чем одного сезонного или годового цикла.

Научная мотивация

Фронт прорыва шельфа Срединно-Атлантической бухты представляет собой устойчивую океанографическую особенность, связанную с изменением батиметрии континентального шельфа и склона. На лобную область влияют кольца, меандры и нити Гольфстрима .

Фронтальная область связана с переносом тепла, пресной воды, питательных веществ и углерода вдоль и поперек шельфа. Эти потоки контролируют массу воды и характеристики экосистем во многих регионах. Многие процессы вдоль фронта прорыва шельфа развиваются быстро и происходят в коротких пространственных масштабах. ^{[ 26 ]}

Дизайн

Pioneer Array обеспечивает трехмерное изображение ключевых биофизических взаимодействий на границе шельфа, используя гибкий многоплатформенный массив, сочетающий в себе заякоренные и мобильные компоненты с высоким пространственным и временным разрешением. В состав массива входят семь мест причалов, протянувшихся вдоль 9-километрового и 47-километрового континентального шельфа. Причалы расположены на расстоянии от 9,2 км до 17,5 км друг от друга. Три из семи участков содержат парные причалы. ^{[ 26 ]} В своем первоначальном расположении к югу от Кейп-Кода «Пионер» встроен в установленную региональную систему наблюдений. Планируется, что Pioneer Array будет перемещаться с места на место примерно каждые пять лет для характеристики процессов в различных прибрежных средах океана. ^{[ 23 ]}

Два автономных подводных аппарата (АПА) исследуют фронтальную область в районе заякоренной группы, а пять прибрежных планеров исследуют мезомасштабные объекты на внешнем шельфе и склоне моря между фронтом разлома шельфа и Гольфстримом. Два планера для профилирования служили причалом, производя отбор проб в одной точке. Планеры контролируют территорию площадью 185 на 130 км. Номинальные миссии АНПА выбираются в направлениях вдоль шельфа и поперек шельфа в двух прямоугольниках размером 14 на 47 км. ^{[ 25 ]}

Прибрежный массив выносливости

Прибрежный комплекс Endurance Array, расположенный на континентальном шельфе и склоне у берегов Орегона и Вашингтона, представляет собой долговременную сеть причалов, бентосных узлов, кабельных и бескабельных датчиков и планеров. Это часть более крупной сети обсерваторий на тихоокеанском побережье, в которую также входят региональная кабельная антенная решетка OOI, глобальная станция OOI Papa Array, Тихоокеанской лаборатории морской среды NOAA поверхностный буй Ocean Networks Canada (PMEL) и обсерватории .

Научная мотивация

Массив фокусируется на наблюдении межгодовых (например, Эль-Ниньо-Южное колебание ) и десятилетних (например, Тихоокеанское десятилетнее колебание ) моделей. Приборы исследуют динамику ветровых апвеллингов и даунвеллингов, а также влияние реки Колумбия на прибрежную экосистему. ^{[ 27 ]}

Дизайн

Комплекс состоит из двух линий причалов: одна у Ньюпорта, штат Орегон (линия Орегона), а другая у гавани Грейс, штат Вашингтон (линия Вашингтона). Место для линии Орегона было выбрано потому, что оно находится недалеко от исторической гидрографической линии Ньюпорта, вдоль которой с 1961 года регулярно проводятся океанографические отборы проб. Участок линии Вашингтона был выбран в качестве сопутствующей линии на севере. Обе области находятся под влиянием близлежащей реки Колумбия, крупнейшего источника пресной воды на западном побережье США.

Наблюдения с планеров охватывают территорию в 500 км от северного Вашингтона (~48° с.ш.) до залива Кус, штат Орегон (~43° с.ш.). Планеры отбирают пробы на 20-метровых изобатах между линиями швартовки вдоль одного разреза с севера на юг на 126° з.д. и пяти разрезов с востока на запад до 126° з.д. или до 128° з.д. для разрезов, пересекающихся с массивами. ^{[ 23 ]}^{[ 28 ]} Некоторая инфраструктура Endurance Array Oregon Line подключается к кабельной сети RSN для обеспечения улучшенной мощности и связи для наблюдения за процессами в толще воды и на морском дне. ^{[ 27 ]}

Глобальные массивы

Места размещения глобальных массивов были выбраны командой учёных (~300 человек) ^{[ 29 ]} на основе регионов с недостаточной выборкой и подверженных экстремальным условиям (например, сильным ветрам и волнению моря), которые затрудняют проведение непрерывных или даже частых измерений с судов. Запланированные глобальные исследовательские площадки включали оборудованные причалы и планеры в четырех местах: Аргентинский бассейн ; ^{[ 30 ]} Море Ирмингера ; ^{[ 31 ]} Южный океан ; ^{[ 32 ]} и станция Папа. ^{[ 33 ]} Глобальный массив аргентинского бассейна и Глобальный массив Южного океана были выведены из эксплуатации в 2018 и 2020 годах соответственно. Глобальные массивы разрабатываются и управляются компаниями Woods Hole и Scripps.

Наблюдения из этих высокоширотных районов имеют решающее значение для понимания циркуляции океана и процессов изменения климата. Глобальные массивы включают в себя причалы, состоящие из неподвижных и подвижных датчиков, которые измеряют потоки тепла, влаги и импульса воздух-море, а также физические, биологические и химические свойства водной толщи. Каждый массив также включает в себя планеры для отбора проб на территории массива.

Глобальный морской массив Ирмингера

Научная мотивация

Глобальный морской массив Ирмингера расположен в Северной Атлантике у южной оконечности Гренландии. Сильные ветры и волны способствуют сильному взаимодействию атмосферы и океана, включая энергетический и газовый обмен, который способствует CO ₂ связыванию и высокой биологической продуктивности и рыболовству в регионе. Этот район также является местом формирования глубоководных вод Северной Атлантики , важных для крупномасштабной термохалинной циркуляции океанской воды.

Дизайн

Морской комплекс «Ирмингер» включает в себя комплекс из четырех причалов. При расстоянии между причалами, примерно в десять раз превышающем глубину воды, установка способна собирать данные о мезомасштабной изменчивости. Одна площадка для швартовки состоит из парной швартовки Global Surface и подземной швартовки Global Hybrid Profiler. Два других участка представляют собой подземные глобальные фланговые причалы. Пробы воды над подземной швартовкой Global Hybrid Profiler отбираются с помощью планеров с вертикальным профилированием. Пробы воды внутри и вокруг массива отбираются планерами открытого океана, собирающими данные о пространственной изменчивости. Данные с планеров передаются по беспроводной сети через акустический модем на причалы и на спутник для передачи на серверы OOI. Также возможно беспроводное перепрограммирование планеров и отдельных частей массива для сбора данных о внезапных событиях или изменениях окружающей среды. ^{[ 31 ]}

Глобальная станция Папа Массив

Научная мотивация

Глобальная станция Papa Array расположена в заливе Аляска к северу от прибрежной и региональной кабельных массивов. Массив является частью более крупной сети обсерваторий в северо-восточной части Тихого океана.

Три причала комплекса расположены рядом с надводным буем Ocean Station Papa, который обслуживается NOAA PMEL. Этот регион известен своим продуктивным рыболовством и низкой изменчивостью вихрей, но он страдает от крайней уязвимости к закислению океана. Непрерывные измерения физических, биологических и химических свойств помогут отслеживать мезомасштабные и крупномасштабные закономерности, такие как Тихоокеанское десятилетнее колебание. ^{[ 33 ]}

Дизайн

Глобальная станция Papa Array представляет собой комплекс из трех причалов. При расстоянии между причалами, примерно в десять раз превышающем глубину воды, установка способна собирать данные о мезомасштабной изменчивости. В отличие от конструкции морской группы Global Irminger, группа Global Station Papa не имеет надводной швартовки OOI. Вместо этого подземный причал Global Hybrid Profiler расположен рядом с поверхностным причалом NOAA PMEL в одном углу треугольника. Подобно Глобальному морскому массиву Ирмингера, два других угла заняты подземными глобальными фланговыми причалами. ^{[ 34 ]} Причалы дополняются планерами открытого океана, которые собирают данные о пространственной изменчивости внутри и вокруг массива, а также планерами с вертикальным профилированием, которые берут пробы воды над подземными причалами. Данные с планеров передаются по беспроводной сети через акустический модем с причалов на спутник для передачи на серверы OOI. Береговое управление планерами и отдельными частями массива используется для сбора данных о внезапных событиях или изменениях окружающей среды. ^{[ 33 ]}

Региональная кабельная решетка (RCA)

Региональная кабельная антенная решетка (RCA) состоит из кабельных массивов датчиков наблюдения за океаном в северо-восточной части Тихого океана. RCA пересекает плиту Хуан де Фука , что делает RCA первой океанской обсерваторией США, охватывающей тектоническую плиту. Его наблюдения позволяют углубленно изучать вулканическую активность, выходы метана, гидротермальные источники и подводные землетрясения, а также биологические, химические и физические процессы в вышележащей толще воды.

Платформы и датчики соединены электрооптическим кабелем длиной около 900 километров (560 миль). Конструкция обеспечивает высокую мощность (10 кВ, 8 кВт) и пропускную способность (10 GbE) для массивов датчиков на морском дне и во всей толще воды с использованием причалов с инструментальными профилометрами, отслеживающими провод, 200-метровыми инструментальными платформами и лебедочными профилографами. Кабели обеспечивают двустороннюю связь в режиме реального времени между приборами морского дна и толщи воды и береговой станцией в Пасифик-Сити, штат Орегон. RCA был установлен и эксплуатировался Вашингтонским университетом. ^{[ 35 ]}

Семь крупных подстанций на морском дне (основные узлы) обеспечивают электроэнергию и пропускную способность шести объектов, включая объекты на шельфе Орегона и морские объекты Endurance Array. Два дополнительных участка охватывают окраину материка до подножия склона. Участок основания склона расположен примерно в 125 км к западу от Ньюпорта, штат Орегон, на глубине 2900 м. Здесь расположены как донные, так и инструментальные причалы для профилирования, что позволяет исследовать изменчивость и взаимодействие глубоких океанских вод, Калифорнийского течения и апвеллинга. Он обеспечивает основу для установления транспортных связей вверх по склону и понимания связи глубинных и мелководных процессов, действующих на Морской площадке в Орегоне.

Другие объекты в RCA сосредоточены на Южном Гидратном хребте , области массивных подводных отложений газогидратов и потоков метана со дна моря в океан, а также на Осевой подводной горе , самом магматически устойчивом вулкане в хребта Хуан-де-Фука центре распространения . извержение которого произошло в апреле 2011 года.

RCA дополняет НЕПТУН кабельную обсерваторию , которую Ocean Networks Canada эксплуатирует на северной плите Хуан-де-Фука. Вместе эти обсерватории позволяют проводить долгосрочные исследования морского дна и океана в масштабе плиты в северо-восточной части Тихого океана. ^{[ 36 ]}

Кабельная континентальная окраинная решетка

Научная мотивация

Часть RCA, расположенная на континентальной окраине, расположенная к западу от Ньюпорта, штат Орегон, сосредоточена на наблюдениях за биогеохимическими и физическими океанографическими процессами, прибрежными экосистемами, выходами/отложениями гидратов метана и сейсмическими событиями вдоль зоны субдукции Каскадия к западу от Ньюпорта, штат Орегон.

Геофизические наблюдения на площадке Slope Base обнаруживают сейсмические явления и цунами, связанные с землетрясениями вдоль зоны субдукции Каскадия и в дальней зоне. На этом участке также имеется инфраструктура морского дна и причалы с инструментальными профилометрами, предназначенными для наблюдения за более глубокими частями Калифорнийского течения, биогеохимическими процессами в вышележащей толще воды, включая закисление океана и тонкие слои, а также топографическое воздействие океанских вод, вызванное крутым и неровным рельефом.

Южный Гидратный хребет расположен в районе погребенных месторождений гидратов метана, реже гидратов, обнаженных на морском дне. Богатые метаном жидкости и пузырьковые шлейфы, выбрасываемые из этих просачиваний, поддерживают плотные донные микробные сообщества и могут служить источником углерода для верхних слоев воды, поддерживая метанокисляющие бактерии и более крупные организмы. Поскольку метан является мощным парниковым газом, важно также количественно определять выбросы метана в атмосферу. Дестабилизация гидратов метана может также привести к обрушению склонов, что представляет собой значительную геологическую опасность. Новые обзорные и количественные гидролокаторы, финансируемые Германией через Бременский университет, впервые отображают все шлейфы метана, исходящие от Южного Гидратного хребта. ^{[ 37 ]}

Дизайн

Массив континентальной окраины включает в себя инфраструктуру, расположенную на континентальном склоне и у подножия континентального склона, которая соединяется с линией Endurance Array Oregon Line на морских участках и шельфе. Основание склона Орегона расположено в зоне субдукции Каскадия, недалеко от континентального склона. Участок Южного Гидратного хребта расположен на материковом склоне. Волоконно-оптические кабели обеспечивают электропитание и двустороннюю связь с распределительными коробками, в которых размещены датчики и геофизические инструменты, такие как сейсмометры и гидрофоны. Три распределительные коробки на Южном гидратном хребте оснащены датчиками, которые отображают и измеряют шлейфы гидрата метана, чтобы помочь понять движение и химический состав этих жидкостей. Соединительные коробки в сочетании с кабельными глубокими и неглубокими причалами для профилографов на основании склона позволяют проводить наблюдения по всей толще воды от морского дна до поверхности океана. ^{[ 38 ]} Инфраструктура морского дна включает в себя широкополосный сейсмометр и низкочастотный гидрофон для мониторинга локальных и дальних сейсмических событий. Вся инфраструктура подключена к кабелю для обеспечения электропитания и передачи данных в реальном времени в сочетании с прямой связью, что обеспечивает возможность реагирования на события. Широкополосные гидрофоны на причалах от Оси до шельфа Орегона определяют вокализацию млекопитающих и звуки, издаваемые деятельностью человека. ^{[ 39 ]}

Осевая решетка подводных гор с кабелем

Научная мотивация

Часть Осевой подводной горы RCA расположена на расстоянии более 500 км от берега и включает участки, расположенные в кальдере Осевой подводной горы и у ее подножия. Осевая подводная гора — действующий подводный вулкан, расположенный в центре распространения хребта Хуан-де-Фука .

Участок «Осевая кальдера» расположен на вершине подводной горы на глубине 1500 м ниже поверхности моря. Обсерватория на Осевой подводной горе — самая современная подводная вулканическая обсерватория в мире. Приборы на кабельной осевой массиве подводных гор облегчают изучение сейсмической активности, извержений вулканов, гидротермальных жерл , формирования и изменения океанической коры , а также того, как температура и химические изменения, связанные с вулканической активностью, влияют на микробные и макрофаунистические сообщества. ^{[ 40 ]}

Инфраструктура внутри кальдеры также была дополнена инструментами при финансовой поддержке Национального научного фонда , Управления военно-морских исследований и НАСА . Эти инструменты охватывают широкие научные исследования деформации земной коры вулкана с последующими исследованиями, сосредоточенными на землетрясениях в зоне субдукции Каскадия . Новые инструменты, финансируемые НАСА, также дадут представление о поисках жизни на других планетах. ^{[ 41 ]}

Участок «Осевая база» представляет собой среду открытого океана, где Северо-Тихоокеанское течение / Калифорнийское течение взаимодействуют с субполярным круговоротом, что делает этот участок важным местом переноса тепла, соли, газов и биоты. Целью сбора данных является поиск связей между динамикой океана, экосистемами и климатом в различных масштабах, от бассейна до регионального уровня. ^{[ 40 ]}

Дизайн

На объекте «Осевая кальдера» имеется пять распределительных коробок средней мощности, в которых установлены инструменты для сбора данных. Сейсмометры и гидрофоны собирают геофизические данные. Устройства наклона под давлением обнаруживают изменения высоты и угла морского дна, связанные с надуванием и дефляцией магматических камер. Для изучения гидротермальных источников используются несколько типов инструментов, включая камеры, датчики и 3D-термисторную решетку.

На участке осевой базы распределительные коробки соединены с причалом для глубоководного профилографа с тросом и причалом для мелкого профилографа с тросом. Причал для глубинного профилографа с тросом содержит профилометр с проволочным слежением, который производит отбор проб водной толщи на глубине от 150 м ниже поверхности до близ дна (до 2600 м, в зависимости от глубины воды). Причал для профилометра с кабелем осуществляет отбор проб на мелководье (от 200 м до чуть ниже поверхности) с помощью научно-технической капсулы с инструментами. Инфраструктура морского дна, такая как широкополосный сейсмометр и низкочастотный гидрофон, позволяет RCA отслеживать локальные и дальние сейсмические события.

Волоконно-оптические кабели обеспечивают питание и двустороннюю связь в режиме реального времени с приборами с берега. Живое общение обеспечивает возможности реагирования на события. ^{[ 40 ]}

Киберинфраструктура

Киберинфраструктура (CI) OOI управляет и интегрирует данные от более чем 800 инструментов, развернутых в пяти действующих океанских массивах, связывая морскую инфраструктуру с глобальным сообществом пользователей.

Необработанные данные с массивов передаются в операционные центры, расположенные в Пасифик-Сити (региональная кабельная антенная решетка), Университете штата Орегон (бескабельные приборы на тихоокеанском побережье) или Океанографическом институте Вудс-Хоул (бескабельные приборы на атлантическом побережье). Затем данные загружаются в OOI CI. ^{[ 42 ]}

OOI CI работает с 2013 года. По состоянию на май 2020 года он собрал и обработал 36 терабайт данных и обслужил более 189 миллионов запросов пользователей из более чем 100 стран. ^{[ 43 ]} Все необработанные и обработанные наборы данных доступны пользователям онлайн, а полный архив всех наборов необработанных данных хранится в нескольких местах. Процедуры контроля качества данных OOI были разработаны с целью соответствия стандартам IOOS по обеспечению качества океанских данных в реальном времени (QARTOD).

OOI Data Explorer — это основной инструмент для доступа к наборам данных. Предыдущие данные с портала данных OOI находятся в процессе переноса на портал Data Explorer. Доступ к данным и подмножествам данных также доступен через Архив необработанных данных , Архив аналитических данных , сервер программы доступа к данным отдела экологических исследований OOI (ERDDAP) и интерфейс API OOI Machine-to-Machine (M2M) .

Ссылки

^ Делани, младший (1987). «Научное обоснование создания долгосрочных донных обсерваторий/лабораторных систем». Морские минералы . Спрингер, Дордрехт. стр. 389–411. дои : 10.1007/978-94-009-3803-8_27 . ISBN 978-94-010-8192-4 .
^ Оркатт, Дж.А.; Бергер, Дж; Вернон, Флорида (2002). «Конструкции устойчивых платформ для глобальных швартовок DEOS». Тезисы осеннего собрания АГУ . 2002 . Американский геофизический союз: OS61B–0223. Бибкод : 2002AGUFMOS61B0223O .
^ «Комиссия Пью по океанам. Май 2003 г. Живые океаны Америки: курс на изменение моря» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 7 февраля 2012 г.
^ «Наша работа» . Архивировано из оригинала 7 апреля 2014 года . Проверено 7 июня 2016 г.
^ Национальный исследовательский совет (2000). Освещение скрытой планеты: будущее науки обсерваторий морского дна . Пресса национальных академий. ISBN 9780309070768 . {{cite book}}: |website= игнорируется ( помогите )
^ Национальный исследовательский совет (2003). Обеспечение возможности исследования океана в 21 веке: создание сети океанических обсерваторий . Пресса национальных академий. ISBN 9780309089906 . {{cite book}}: |website= игнорируется ( помогите )
^ Шофилд, Оскар; Тайви, Маргарет К. (июнь 2004 г.). «Открытие окна в море: сети интерактивных обсерваторий океанических исследований (ORION)» . Океанография . 17 (2): 113–120. дои : 10.5670/oceanog.2004.59 . HDL : 1912/2800 .
^ «Проект глобальной концептуальной сети для инициативы океанских обсерваторий ОРИОН» (PDF) .
^ «Подкомитет по океаническим наукам и технологиям» . Управление научно-технической политики – через Национальный архив .
^ «Объединенный подкомитет Национального совета по науке и технологиям по науке и технологиям об океане. 2006. Определение курса науки об океане для Соединенных Штатов на следующее десятилетие: Стратегия приоритетов исследований океана (ORPP)» (PDF) . Управление научно-технической политики – через Национальный архив .
^ «Предварительный обзор проекта» . Инициатива океанских обсерваторий . 14 июня 2010 г.
^ Консорциум по лидерству в океане (22 апреля 2010 г.). «Окончательный проект сети» (PDF) . Инициатива океанских обсерваторий .
^ «Инициатива океанических обсерваторий получила награду» . Консорциум по лидерству в океане . 2 сентября 2009 г.
^ Дэйли, Кендра ; Янке, Ричард; Молин, Марк; Детрик, Роберт; Лютер, Дуг; Мацумото, Джордж; Майер, Ларри; Рэйбоулд, Кейт. «Отчет о семинаре по проектированию и внедрению» (PDF) . Океанское лидерство .
^ Витце, Александра (9 июня 2016 г.). «Наконец-то стартовал американский проект по наблюдению за океаном» . Природа . 534 (7606): 159–160. Бибкод : 2016Natur.534..159W . дои : 10.1038/534159а . ПМИД 27279186 .
^ Изменение моря: десятилетний обзор наук об океане, 2015–2025 гг. (резюме) . Пресса национальных академий. 2015. с. 11.
^ «Научный план Инициативы океанических обсерваторий (OOI): захватывающие возможности использования данных OOI» (PDF) . Январь 2021.
^ «NSF заключает контракт с группой под руководством WHOI на продолжение работы инициативы океанских обсерваторий» . Океанографический институт Вудс-Хоул . 19 сентября 2018 года . Проверено 3 августа 2021 г.
^ «Управление программой» . Инициатива океанских обсерваторий . 14 июня 2010 г. Проверено 3 августа 2021 г.
^ «Океанографический институт Вудс-Хоул» .
^ «Интерактивные океаны» . Интерактивные океаны .
^ «ООИ Дата-центр передан в ОГУ» .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Троубридж, Джон; Веллер, Роберт; Келли, Дебора; Девер, Эдвард; Плюддеманн, Альберт; Барт, Джон А.; Кавка, Орест (2019). «Инициатива океанских обсерваторий» . Границы морской науки . 6 . дои : 10.3389/fmars.2019.00074 . hdl : 1912/24082 . ISSN 2296-7745 .
^ «Pioneer Array переедет в южную часть Срединно-Атлантической бухты в 2024 году» . Инициатива океанских обсерваторий . 20 июня 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Береговой пионерский массив» . Инициатива океанских обсерваторий . 30 сентября 2015 года . Проверено 23 марта 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б Гаваркевич, Глен; Плюддеманн, Альберт (2020). «Научное обоснование и концептуальный проект процессно-ориентированной обсерватории на полках: OOI Pioneer Array» . Журнал оперативной океанографии . 13 (1): 19–36. Бибкод : 2020JOO....13...19G . дои : 10.1080/1755876X.2019.1679609 . hdl : 1912/25302 . S2CID 209956288 .
^ Jump up to: ^а ^б «Прибрежный массив выносливости» . Инициатива океанских обсерваторий . 30 сентября 2015 года . Проверено 23 марта 2021 г.
^ Смит, Лесли; Барт, Джон; Келли, Дебора; Плюддеманн, Ал; Родеро, Иван; Улсес, Грег; Вардаро, Майкл; Веллер, Роберт (март 2018 г.). «Инициатива океанских обсерваторий» (PDF) . Океанография . 31 : 16–35. дои : 10.5670/oceanog.2018.105 .
^ Дейли, К., Р. Янке, М. Молин, Р. Детрик, Д. Лютер, Г. Мацумото, Л. Майер, К. Рэйбоулд. Май 2006 г. Отчет семинара по проектированию и внедрению .
^ «Глобальный Аргентинский бассейн» . Инициатива океанских обсерваторий . 30 сентября 2015 года . Проверено 25 марта 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Глобальный морской массив Ирмингера» . Инициатива океанских обсерваторий . 29 сентября 2015 года . Проверено 25 марта 2021 г.
^ «Глобальный массив Южного океана» . Инициатива океанских обсерваторий . Архивировано из оригинала 8 мая 2012 г. Проверено 25 марта 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с «Глобальная станция Папа Массив» . Инициатива океанских обсерваторий . 29 сентября 2015 года . Проверено 25 марта 2021 г.
^ «Инициатива океанских обсерваторий разворачивает первый глобальный объект в заливе Аляски» . Инициатива океанских обсерваторий . 13 августа 2013 года . Проверено 30 марта 2021 г.
^ «Региональная кабельная антенна» . Инициатива океанских обсерваторий . 8 июня 2020 г. Проверено 22 апреля 2021 г.
^ «Карта станции OOI, узлы регионального масштаба» . Архивировано из оригинала 2 мая 2012 г. Проверено 2 марта 2013 г.
^ «Взрывоопасные выбросы пузырькового шлейфа из Южного гидратного хребта» . Инициатива океанских обсерваторий . 13 декабря 2019 года . Проверено 4 мая 2021 г.
^ «Кабельная континентальная окраинная решетка» . Инициатива океанских обсерваторий . 27 июля 2016 года . Проверено 4 мая 2021 г.
^ «Широкополосный гидрофон» . Интерактивные океаны .
^ Jump up to: ^а ^б ^с «Кабельная осевая группа подводных гор» . Инициатива океанских обсерваторий . 27 июля 2016 года . Проверено 3 июня 2021 г.
^ «Расширение региональной кабельной сети сообществом» . Интерактивные океаны . Проверено 3 июня 2021 г.
^ «Киберинфраструктура» . Инициатива океанских обсерваторий . 5 июня 2010 г.
^ «О ООИ» . Инициатива океанских обсерваторий . 14 мая 2010 года . Проверено 1 июля 2021 г.

Внешние ссылки

[1] Делани, младший (1987). «Научное обоснование создания долгосрочных донных обсерваторий/лабораторных систем». Морские минералы . Спрингер, Дордрехт. стр. 389–411. дои : 10.1007/978-94-009-3803-8_27 . ISBN 978-94-010-8192-4 .

[2] Оркатт, Дж.А.; Бергер, Дж; Вернон, Флорида (2002). «Конструкции устойчивых платформ для глобальных швартовок DEOS». Тезисы осеннего собрания АГУ . 2002 . Американский геофизический союз: OS61B–0223. Бибкод : 2002AGUFMOS61B0223O .

[3] «Комиссия Пью по океанам. Май 2003 г. Живые океаны Америки: курс на изменение моря» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 7 февраля 2012 г.

[4] «Наша работа» . Архивировано из оригинала 7 апреля 2014 года . Проверено 7 июня 2016 г.

[5] Национальный исследовательский совет (2000). Освещение скрытой планеты: будущее науки обсерваторий морского дна . Пресса национальных академий. ISBN 9780309070768 . {{cite book}}: |website= игнорируется ( помогите )

[6] Национальный исследовательский совет (2003). Обеспечение возможности исследования океана в 21 веке: создание сети океанических обсерваторий . Пресса национальных академий. ISBN 9780309089906 . {{cite book}}: |website= игнорируется ( помогите )

[7] Шофилд, Оскар; Тайви, Маргарет К. (июнь 2004 г.). «Открытие окна в море: сети интерактивных обсерваторий океанических исследований (ORION)» . Океанография . 17 (2): 113–120. дои : 10.5670/oceanog.2004.59 . HDL : 1912/2800 .

[8] «Проект глобальной концептуальной сети для инициативы океанских обсерваторий ОРИОН» (PDF) .

[9] «Подкомитет по океаническим наукам и технологиям» . Управление научно-технической политики – через Национальный архив .

[10] «Объединенный подкомитет Национального совета по науке и технологиям по науке и технологиям об океане. 2006. Определение курса науки об океане для Соединенных Штатов на следующее десятилетие: Стратегия приоритетов исследований океана (ORPP)» (PDF) . Управление научно-технической политики – через Национальный архив .

[11] «Предварительный обзор проекта» . Инициатива океанских обсерваторий . 14 июня 2010 г.

[12] Консорциум по лидерству в океане (22 апреля 2010 г.). «Окончательный проект сети» (PDF) . Инициатива океанских обсерваторий .

[13] «Инициатива океанических обсерваторий получила награду» . Консорциум по лидерству в океане . 2 сентября 2009 г.

[14] Дэйли, Кендра ; Янке, Ричард; Молин, Марк; Детрик, Роберт; Лютер, Дуг; Мацумото, Джордж; Майер, Ларри; Рэйбоулд, Кейт. «Отчет о семинаре по проектированию и внедрению» (PDF) . Океанское лидерство .

[15] Витце, Александра (9 июня 2016 г.). «Наконец-то стартовал американский проект по наблюдению за океаном» . Природа . 534 (7606): 159–160. Бибкод : 2016Natur.534..159W . дои : 10.1038/534159а . ПМИД 27279186 .

[16] Изменение моря: десятилетний обзор наук об океане, 2015–2025 гг. (резюме) . Пресса национальных академий. 2015. с. 11.

[17] «Научный план Инициативы океанических обсерваторий (OOI): захватывающие возможности использования данных OOI» (PDF) . Январь 2021.

[18] «NSF заключает контракт с группой под руководством WHOI на продолжение работы инициативы океанских обсерваторий» . Океанографический институт Вудс-Хоул . 19 сентября 2018 года . Проверено 3 августа 2021 г.

[19] «Управление программой» . Инициатива океанских обсерваторий . 14 июня 2010 г. Проверено 3 августа 2021 г.

[20] «Океанографический институт Вудс-Хоул» .

[21] «Интерактивные океаны» . Интерактивные океаны .

[22] «ООИ Дата-центр передан в ОГУ» .

[:5-23] Jump up to: ^а ^б ^с Троубридж, Джон; Веллер, Роберт; Келли, Дебора; Девер, Эдвард; Плюддеманн, Альберт; Барт, Джон А.; Кавка, Орест (2019). «Инициатива океанских обсерваторий» . Границы морской науки . 6 . дои : 10.3389/fmars.2019.00074 . hdl : 1912/24082 . ISSN 2296-7745 .

[24] «Pioneer Array переедет в южную часть Срединно-Атлантической бухты в 2024 году» . Инициатива океанских обсерваторий . 20 июня 2021 г.

[:1-25] Jump up to: ^а ^б «Береговой пионерский массив» . Инициатива океанских обсерваторий . 30 сентября 2015 года . Проверено 23 марта 2021 г.

[:0-26] Jump up to: ^а ^б Гаваркевич, Глен; Плюддеманн, Альберт (2020). «Научное обоснование и концептуальный проект процессно-ориентированной обсерватории на полках: OOI Pioneer Array» . Журнал оперативной океанографии . 13 (1): 19–36. Бибкод : 2020JOO....13...19G . дои : 10.1080/1755876X.2019.1679609 . hdl : 1912/25302 . S2CID 209956288 .

[:2-27] Jump up to: ^а ^б «Прибрежный массив выносливости» . Инициатива океанских обсерваторий . 30 сентября 2015 года . Проверено 23 марта 2021 г.

[28] Смит, Лесли; Барт, Джон; Келли, Дебора; Плюддеманн, Ал; Родеро, Иван; Улсес, Грег; Вардаро, Майкл; Веллер, Роберт (март 2018 г.). «Инициатива океанских обсерваторий» (PDF) . Океанография . 31 : 16–35. дои : 10.5670/oceanog.2018.105 .

[29] Дейли, К., Р. Янке, М. Молин, Р. Детрик, Д. Лютер, Г. Мацумото, Л. Майер, К. Рэйбоулд. Май 2006 г. Отчет семинара по проектированию и внедрению .

[30] «Глобальный Аргентинский бассейн» . Инициатива океанских обсерваторий . 30 сентября 2015 года . Проверено 25 марта 2021 г.

[:3-31] Jump up to: ^а ^б «Глобальный морской массив Ирмингера» . Инициатива океанских обсерваторий . 29 сентября 2015 года . Проверено 25 марта 2021 г.

[32] «Глобальный массив Южного океана» . Инициатива океанских обсерваторий . Архивировано из оригинала 8 мая 2012 г. Проверено 25 марта 2021 г.

[:4-33] Jump up to: ^а ^б ^с «Глобальная станция Папа Массив» . Инициатива океанских обсерваторий . 29 сентября 2015 года . Проверено 25 марта 2021 г.

[34] «Инициатива океанских обсерваторий разворачивает первый глобальный объект в заливе Аляски» . Инициатива океанских обсерваторий . 13 августа 2013 года . Проверено 30 марта 2021 г.

[35] «Региональная кабельная антенна» . Инициатива океанских обсерваторий . 8 июня 2020 г. Проверено 22 апреля 2021 г.

[36] «Карта станции OOI, узлы регионального масштаба» . Архивировано из оригинала 2 мая 2012 г. Проверено 2 марта 2013 г.

[37] «Взрывоопасные выбросы пузырькового шлейфа из Южного гидратного хребта» . Инициатива океанских обсерваторий . 13 декабря 2019 года . Проверено 4 мая 2021 г.

[38] «Кабельная континентальная окраинная решетка» . Инициатива океанских обсерваторий . 27 июля 2016 года . Проверено 4 мая 2021 г.

[39] «Широкополосный гидрофон» . Интерактивные океаны .

[:02-40] Jump up to: ^а ^б ^с «Кабельная осевая группа подводных гор» . Инициатива океанских обсерваторий . 27 июля 2016 года . Проверено 3 июня 2021 г.

[41] «Расширение региональной кабельной сети сообществом» . Интерактивные океаны . Проверено 3 июня 2021 г.

[42] «Киберинфраструктура» . Инициатива океанских обсерваторий . 5 июня 2010 г.

[43] «О ООИ» . Инициатива океанских обсерваторий . 14 мая 2010 года . Проверено 1 июля 2021 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[ 25 ]

[ 26 ]

[ 27 ]

[ 28 ]

[ 29 ]

[ 30 ]

[ 31 ]

[ 32 ]

[ 33 ]

[ 34 ]

[ 35 ]

[ 36 ]

[ 37 ]

[ 38 ]

[ 39 ]

[ 40 ]

[ 41 ]

[ 42 ]

[ 43 ]

Базы данных авторитетного контроля
Международный	ВИАФ
Национальный	Соединенные Штаты