普林斯顿项目扩展以创建一个全球机器人浮标,以监控海洋健康

十月。 29,2020 10周。

10月29日,国家科学基金会(NSF)宣布批准了5300万美元的批准 - 该国顶级海洋研究机构的联盟共享 - 建立一个全球化学和生物传感器网络,将监测海洋健康。

研究ers lower a device into the water

国家科学基金会建立了普林斯顿成功的Soccom项目,这是南海的海洋监测机器人浮动队伍,进入了全球浮海监测网络。单个机器人浮动成本与研究船上的海上两天相同,但浮子可以自主收集数据超过五年,在所有季节,包括在船上工作有限的冬季风暴期间。在这里,研究人员在2016/17帕尔默的巡航期间部署了SoCCOM生物地球化学浮子,距离南海的R / V帕尔默。 

网赌官方入口的科学家蒙特雷湾水族馆研究院(Mbari),华盛顿大学,Scrips Oceoction of Uc San Diego和Woods Hole Oceographic Ineachograutitution将使用这一补助金来构建和部署500种机器人海洋监测浮子。新程序建立在成功上 南海碳和气候观测和建模(SoCCOM)项目 基于普林斯顿的普林斯顿,在南极洲周围的海洋中部署了类似的浮点,证明了他们作为海洋化学和生物活动的全年记者的有用。

新的浮子网络,称为 全球海洋生物园艺阵列 (GO-BGC阵列),将收集海洋化学和地面之间的生物学观察,深度为2,000米。

“看看Soccom项目的转型性浮动技术令人兴奋,延伸到全球所有的海洋,”说:“ Jorge Sarmiento.,普林斯顿的乔治j。 Magee教授 地球科学 和地质工程,Emeritus和新项目的共同主体调查员。 “Go-BGC阵列将实时向我们提供前所未有的三维全球海洋生物化化学观察,并提供我们需要预测气候和生态系统的未来变化的关键信息。”

来自浮动阵列的数据流动将在收集的一天内自由提供,以由世界各地的研究人员,教育工作者和政策制定者的分数使用。

这些数据将允许科学家们对海洋生态系统的基本问题,观察生态系统健康和生产力,并通过今年的所有季节监测海洋中碳,氧气和氮的元素循环。研究人员表示,需要这些基本数据来改善海洋渔业和气候的计算机模型,并监测和预测海洋变暖和海洋酸化的影响。

虽然科学家可以使用地球轨道平台和研究船来监测海洋,但卫星只能监控近地水,而且开放海洋研究船的小全球车队只能在海上留在相对较短的时间内。因此,海洋健康观察只在任何特定时间内覆盖了一小部分海洋,几十年或更长时间留下了巨大的地区。

单个机器人浮法花费与研究船上的海上两天相同。但浮子可以在所有季节中自主收集数据超过五年,包括在船上工作有限的冬季风暴期间。

Illustration of the devise gathering data

Soccom浮子观测系统的这个例证显示了部署船轨道(直线)以及三个部署的浮子的轨迹,以及浮子数据通过卫星的通信。 

Go-BGC阵列是国家科学基金会对此的贡献 生物地德化学 - 阿尔戈 (BGC-ARGO)项目。它在全球范围内扩展了生物和化学观察,并在两次持续的努力下使用机器人浮子来监测海洋,这两者都非常成功。

第一个项目, ARGO阵列,由3,900个机器人浮子组成,漂移通过深海盆地,提供有关水柱中的温度和盐度的信息。自1999年成立以来,ARGO数据已用于4,100篇科学论文。作为第一个全球性地下海洋观测系统,ARGO阵列已经衡量了测量海洋的物理性质的令人难以置信的工作,但ARGO浮子不提供有关海洋的重要化学和生物活性的信息。

自2014年以来,NSF的普林斯顿为基础 Soccom. 项目已经部署了近200个机器人“生物地球化学”浮子,基于ARGO设计,而且还携带传感器来监测海洋的化学和生物学。 SoCCOM浮子在遥远,暴风雨和经常冰覆盖的南洋中运营近六年 - 可以说是地球上最恶劣的海洋环境之一。这些浮点已经提供了关于南洋如何与地球大气和冬季海冰互动的关键新信息。

与Soccom Floats类似,除了用于温度,深度和盐度的核心ARGO传感器之外,新的GO-BGC浮子还将携带许多传感器。这些包括测量氧气浓度,pH(海洋酸度),硝酸盐(微观藻类的必需营养物),阳光(藻类生长所需),叶绿素(藻类指标)和水中颗粒(包括微观藻类)的仪器(包括微观藻类) 。在过去的几年里,研究人员一直在测试,炼制和校准这些敏感仪器,作为SoCCOM计划和其他国际努力的一部分。

A student next to the device

然后,研究生Hannah Zanowski,他完成了博士学位。从普林斯顿的大气和海洋科学计划于2017年,2016年乘坐R / V偏光分钢达到海上,帮助推出Soccom浮子这样的浮子。

这些浮体的仪器将使研究人员能够监测海洋的健康,包括浮游植物的生长和呼吸 - 漂移的藻类和微生物,这些藻类和微生物使用阳光作为能量来源 - 以及控制这些过程的营养和光线。除了支持海洋的大部分生活之外,包括商业渔业,浮游植物供应氧气和从海洋和大气中取出二氧化碳。这些微观浮游生物通过对二氧化碳的控制来对我们的气候产生巨大影响。新的浮点还将提供关于海洋的长期变化的第一次数据,包括海洋酸化和低氧区域的扩展。

这项五年努力涉及五项研究机构。 MBARI将协调项目,优化传感器,将优势从浮点式处理数据处理,并对该计划执行外展。华盛顿大学海洋学和树林洞海洋研究所将与商业合作伙伴合作建立和部署浮子。普林斯顿的参与者将有助于阵列设计和项目管理,并确保数据与地球海洋和气候的全球计算机模型相关联。该计划还将对海洋技术行业产生重大影响,包括海洋传感器的许多商业供应商和仿形浮子。

广泛的公开外展计划,包括研讨会,在线课程和动手活动,将帮助科学家,教师,学生和其他人使用这些数据。在现有社会的扩展 采用浮动 计划,浮子将由小学级课程采用。学生活动将通过与国家合作伙伴制定的 海洋先进技术教育 程序。此外,基于Go-BGC技术的课程将通过Sandbox,Scripps海洋学机构的制造商提供。

研究人员希望Go-BGC将激励其他国家贡献类似的浮法,作为新的全球生物地球化学阿尔戈努力的一部分。理想情况下,这种扩展的网络将均匀地分布在世界海洋周围的1000个生物地球化学浮子上的持续阵列,间隔大约1000公里(620英里)。

通过NSF的中型研究基础架构-2程序(MSRI-2)提供Go-BGC阵列的资金。