Sledování uhlíku z povrchu oceánu do temné „zóny soumraku“

Kolem kanadských námořních provincií a podél severozápadního Atlantského oceánu kvetou různá společenství fytoplanktonu. Uznání: NASA / Aqua / MODIS composite collected on March 22, 2021

Cesta podporovaná oběma NASA a Národní vědecká nadace se plavila přes severní Atlantik počátkem května, v návaznosti na doplňkovou expedici financovanou NSF v severním Pacifiku v roce 2018.

Nasazení oceánografické terénní kampaně NASA do roku 2021 s názvem Remote Sensing-Oceanic Export Processes (EXPORT) se skládá ze 150 vědců a posádek z více než 30 vlád, univerzit a soukromých nevládních organizací. Tým je rozptýlen ve třech oceánografických výzkumných lodích, které se setkají v podmořské planině Porcupine Abyssal v mezinárodních vodách v západním Irsku. V průběhu terénní kampaně budou vědci používat různé nástroje ze tří lodí: RRS James Cook a RRS Discovery, provozované Southamptonem, britským Národním oceánografickým centrem, a třetí loď pronajatou v rámci projektu Ocean Twilight Zone. Je základem oceánografického institutu Woods Hole a provozuje jej Marine Technology Unit ve španělském Vigu. Celkem 52 high-tech platforem, včetně několika autonomních vozidel, bude provádět měření a průběžně sbírat data.

Různé plankton

Plankton se liší od povrchových vod pozorovaných pod mikroskopem. Je tak koncentrovaný, že k jeho popisu není potřeba přiblížení. Uznání: Laura Holland / University of Rhode Island

Velká část vědy se zaměřuje na roli oceánu v globálním uhlíkovém cyklu. Oceán chemickými a biologickými procesy odstraňuje z atmosféry tolik uhlíku jako veškerý život rostlin na zemi. Vědci doufají, že budou dále zkoumat mechanismy biologické pumpy oceánu – proces, při kterém je uhlík z atmosféry a povrchového oceánu dlouhodobě zadržován v hlubokém oceánu. Tento proces zahrnuje mikroskopické rostlinné organismy zvané fytoplankton, které procházejí fotosyntézou stejně jako rostliny na zemi a lze je vidět z vesmíru pozorováním změn v barvě oceánu. Jejich produktivita má významný dopad na uhlíkový cyklus Země, což zase ovlivňuje zemské klima.

“Toto je první komplexní studie oceánské biologické uhlíkové pumpy od studie Common Global Ocean Flux v 80. a 90. letech,” řekl David Siegel, vědecký vedoucí EXPORTU z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře. „Mimochodem, dostali jsme pokročilé mikroskopické zobrazovací nástroje, genomiku, robustní chemické a optické senzory a autonomní roboty – spoustu věcí, které jsme tehdy neměli, takže jsme si mohli klást mnohem obtížnější a mnohem důležitější otázky.“ Mezi tyto otázky patří, kolik organického uhlíku se odděluje od povrchového oceánu a jakou cestou se ubírá, když cestuje hlouběji, kde může být izolován po dlouhou dobu od desetiletí do tisíců let.

RRS James Cook vloží vzorkovací odznak

Věda a tým na palubě RRS James Cook společně s RRS Discovery a R / V Sarmiento de Gamboa pomocí stejné instrumentace současně distribuují vzorkovací odznak, který umožňuje shromažďování vzorků vody a dalších informací z hlubin oceánu. Uznání: Deborah Steinberg

Vědci znají tři hlavní způsoby, jak transportovat uhlík z atmosféry a horního oceánu do temného „soumrakového pásu“ 1 640 stop (500 m) nebo více pod povrch: 1) fyzické míchání a cirkulace oceánu může dopravovat suspendovanou organickou hmotu do hlubin. Vnitřek oceánu, 2) částice se mohou potápět v důsledku gravitace, obvykle po průchodu vnitřnostmi organismů, a 3) každodenní vertikální migrace zvířat cestujících mezi horní a dolní hladinou oceánu přinášejí uhlík během cesty.

EXPORT si klade za cíl zjistit, kolik uhlíku nese každá z těchto cest pozorováním uhlíkové pumpy ve dvou velmi odlišných oceánských ekosystémech s různými podmínkami. Vědci si vybrali severní Pacifik a severní Atlantik, protože byli na opačných koncích spektra produktivity (tj. Rychlosti fotosyntézy) a zažili dva opačné konce fyzikálních procesů, jako jsou víry a proudy. Studium kontrastních prostředí poskytne maximální přehled o modelování budoucích klimatických scénářů.

Nástup R / V Sarmiento de Gamboa

Posádka vědce nastoupila do R / V Sarmiento de Gamboa 29. dubna, po 14 dnech v karanténě. Uznání: Ken Buesseler / Woods Hole Oceanographic Institute

Podle projektové vědkyně a oceánografky Ivony Cetinić v Goddardově vesmírném letovém středisku NASA v Greenbeltu v Marylandu severní Pacifik připomíná poušť nebo „jednoduchou louku“ na souši. Má nízký obsah živin, v takovém případě je železo potřebné pro fotosyntézu a nejméně vířící proudy nalezené v globálních oceánech Transport uhlíku do hlubokého oceánu proto primárně řídí malá zvířata zvaná zooplankton, která spotřebovává mikroskopický rostlinný fytoplankton a poté uvolňuje natrávený uhlík do hlubin níže.

Fytoplankton se pohybuje v horní, slunné vrstvě oceánu, kde může přeměňovat oxid uhličitý z atmosféry na organický uhlík. Pokud jsou správné podmínky, populace fytoplanktonu roste nebo „kvete“ dostatečně rychle, aby bylo vidět z vesmíru, jak se v tomto ročním období v severoatlantické oblasti často stává.

Severní Atlantik má také silné proudy, které kontrastují s pomalejšími vodami severního Pacifiku. Siegel s nimi říká, že během měsíční expedice očekávali drsné počasí po dobu nejméně čtyř dnů.

Data EXPORT se však nevztahují pouze na moře, ale budou také použita ke zlepšení satelitní technologie. Cetinić pracuje s řadou optických měření, která měří světlo odražené od povrchu oceánu v částech viditelného spektra, které známe jako barvy duhy od oceánských barevných satelitů. Poskytují informace, jako je teplota oceánu, slanost, uhlík a měření koncentrací zeleného pigmentu zvaného chlorofyl. Různé druhy fytoplanktonu, které zabírají různé části ekosystému a uhlíkový cyklus, však produkují různá množství a odstíny zeleného chlorofylu, což vytváří nuance v barvě oceánu, pro kterou jsou existující satelity oceánské barvy „neviditelné“.

Mezi přístroji používanými během EXPORTU jsou vysoce rafinované a v některých případech experimentální optické přístroje pro měření oceánské barvy, podobné přístrojům, které by byly na budoucích satelitech NASA. Vědci spojí tato satelitní simulační měření s podrobným pozorováním komunity povrchového fytoplanktonu (prostřednictvím genomiky, analýzy obrazu nebo složení pigmentu) a znalostí jejich fyziologie, aby umožnily satelitům detekovat rozmanitost oceánů a nakonec jejich roli v oceánském uhlíkovém cyklu. .

Příští generace těchto satelitů, kterými jsou mise NASA Plankton, Aerosol, Cloud, Ocean Ecosystem (PACE), budou hyperspektrální, což znamená, že budou schopny sbírat data v celém viditelném spektru a zachytit informace mimo viditelnou část, včetně ultrafialového a ultrafialové. krátkovlnné infračervené záření.

„To, co vidíme na zemi, nám dává pochopení toho, jaké informace musíme vidět z vesmíru, abychom mohli zachytit kritické procesy, které chceme lépe pochopit,“ řekl Cetinić. „Tím je podpořen vývoj vesmírné technologie. Data z nových satelitů pro pozorování Země naopak umožňují vědcům, jako jsou účastníci EXPORTU, hledat jiné důležité informace nebo vyvíjet nové techniky k doplnění stávajících nebo dokonce inspirovat nový satelit pro pozorování Země. . Tato neustálá souhra technologie a vědy nakonec prospívá celému lidstvu. “

Po terénní kampani se další fáze EXPORTU zaměří na využití údajů shromážděných z Atlantiku a Pacifiku k předpovědi toho, jak mohou uhlíkové transportní cesty vypadat v budoucích oceánech.

“To, co víme nyní, se omezuje na to, co se dnes děje v oceánech,” řekl Siegel. „S probíhajícími změnami vyvolanými podnebím nejen v oceánu, ale i v systémech Země musíme být schopni předpovědět, co se stane v roce 2075, a zatím nemáme toto prediktivní porozumění.“

Vzhledem k tomu, že mnoho vlastností jednoho oceánského řezu bude měřeno současně, budou mít současné počítačové modely bohatší a úplnější datový soubor zobrazující uhlíkovou pumpu, na které budou založeny projekce toho, co by se mohlo v blízké budoucnosti stát hlouběji. v oceánu – a jaké mohou být jeho účinky na uhlíkový cyklus.

„Je to tak dobrý datový soubor, který podpoří výzkum na další desetiletí,“ řekl Cetinić.

PACE i EXPORT, COVID-19 Pandemický. Nyní, aby byla zajištěna bezpečnost každého zúčastněného jednotlivce, byla před vyplutím vyžadována dvoutýdenní karanténa a první týden na lodích vstoupil v platnost sociální distanční protokol. Siegel říká, že různorodost a odhodlání členů posádky, bezkonkurenční podpora britského Národního oceánografického centra zajišťující, že lodě a posádka jsou připraveny a bezpečně plují, jsou způsobeny neustálým odhodláním a velkým štěstím NASA. Řekl, že kampaň může letos pokračovat.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Nástroj Nový nástroj určený k podpoře vývoje a vývoje automobilových vozidel

Schematický vnitřní provoz elektrod v palivovém článku և kapacita základních parametrů. Půjčka:Heinz a kol., 2021: Široké používání tradičních vozidel na vodíkový pohon nad tradičními...

Identifikace velmi počátečních kroků, které vedou k rozvoji rakoviny

Konfokální mikrofotografie tenkého střeva myši pomocí technologie Red2Onco. S Red2Onco můžete označit onkogenní mutantní klony (červené klony) a běžné nebo divoké klony (žluté...

Neandertálci a raná moderní lidská kultura koexistovali vedle starších tradic již více než 100 000 let

Výzkum Fakulty antropologie a ochrany na University of Kent zjistil, že jedna z prvních kultur kamenných nástrojů známá jako Acheulean trvala pravděpodobně o desítky...

Snadná věda: co jsou sterilní neutrina?

Sterilní neutrina jsou speciální typ neutrin, který byl navržen k vysvětlení některých neočekávaných experimentálních výsledků, ale nakonec nebyl objeven. Vědci je hledají v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.