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1 BGC-Argo浮标为海洋健康和全球碳循环提供新的视角 2021-09-16

微观海洋生物在海洋乃至地球生态中扮演着重要的角色。就像陆地上的植物一样,微小的浮游植物通过光合作用消耗二氧化碳,并将其转化为有机物和氧气,这种生物转化被称为海洋初级生产力。 在?美国国家科学基金会(NSF)资助下,蒙特利湾水族馆研究所的科学家在《自然地球科学》(Nature Geoscience)上发表了一项研究,该研究表明,一个机器人浮标舰队可以彻底改变我们对全球范围内海洋初级生产力的理解。 美国国家科学基金会极地项目办公室的项目主任Peter Milne指出,因为全球海洋是巨大的,而研究船只是取样有限,所以科学家们在构建和验证海洋地球系统模型时所需要的许多数据和属性都是缺乏的。有了数以百计、也许很快会有数以千计的机器人轮廓仪,人们对海洋有了新的认识,也找到了一种基于阵列的方法,来研究海洋在气候系统中的作用。 这些浮标收集的数据将使科学家能够更准确地估计碳是如何从大气流向海洋的,并为全球碳循环提供新的线索。浮游植物生产力的变化会产生深远的影响,比如影响海洋储存碳的能力,改变海洋食物网。科学家们强调,面对不断变化的气候,了解海洋在从大气中获取碳,并将其长期储存和汇聚过程是非常必要的。 Johnson提到,基于不完善的计算机模型,他们预测未来海洋浮游植物的初级产量将在持续升温的海洋中减少,但科学家们并没有办法进行全球规模的测量来验证模型,现在他们找到了方法。 众所周知,BGC-Argo分析浮标可以测量温度、盐度、氧气、pH值、叶绿素和营养物质。科学家首次部署BGC-Argo浮标时,设置浮标下沉到水下1000米(3300英尺)时,进行深度漂流,并同时开始自动编程工作,对水柱进行实时分析。BGC-Argo浮标可以持续下降到水下2000米(6600英尺),并完成测试,然后上升到水面。浮到水面后,浮标与卫星进行链接完成信息传输,将其数据发送到岸上的科学家,每隔十天重复完成的测试周期。这些浮标每年都会捕获到数以千计的图片,为科学家们验证模型提供了大量的数据支撑。(刁何煜编译) 查看详细>>

来源:美国国家科学基金会 点击量:61

2 长续航低冲击无人系统对“海底2030”至关重要 2021-09-16

截至目前,符合现代标准的海底测量数据仅覆盖全球海洋面积的21%。尽管许多沿海地区国家已制定计划来绘制领海区域的地形图,而这些水域主要集中于各国专属经济区。如果将这些专属经济区从绘制海洋面积中排除,则剩下的公海测绘面积不到15%。一方面公海水深大,用载人船进行勘测的成本高,且目前绘制海底地图的能力有限;另一方面受绘制公海海底地形图的动机限制导致当前公海测绘面积严重不足。随着深海采矿等海洋资源开发成为热点,公海测绘将成为当前国际海底地形测绘工作的重要事项。海底2030(Seabed 2030)是日本财团和GEBCO的联合项目,目标是到2030年绘制世界100%的海洋地图。“海底2030”项目的一个重大挑战是如何在预算有限的国家的低优先级区域绘制深海地形图。为了实现“海底2030”目标,项目组倡议在公海使用无人测量系统来加强海洋测绘工作,这样不仅可以加大的勘测力度,还可以通过减少海上人员和船舶产生的噪音污染、船外污染物排放来降低测绘作业对海洋环境的影响。 Saildrone Surveyor是一款长达22m,重14吨的水面无人驾驶自主航行器(USV),主要由太阳能和水能提供动力,并由风推动,开创了用于海洋测绘的长续航、低影响(LELI)无人艇的新时代。2021年6月,Saildrone Surveyor首次完成了从旧金山到檀香山的航次后抵达夏威夷。虽然穿越海洋对于Saildrone的自主水面航行器来说并不是什么新鲜事,但Saildrone Surveyor是一类新的、更大的装置,专为深海测绘而优化。Saildrone Surveyor携带着一系列通常只有大型载人勘测船才能携带的复杂声学仪器。28天Saildrone Surveyor航行了2,250海里,绘制了6,400平方海里的海底地形图。 此次航行的成功标志着人们探索地球深部的能力发生了革命性进展,解决了大载荷远程海上作业的挑战。目前可以在没有大型船舶和船员的情况下完成近海测量,大大降低了海底地形测绘的运营经济成本。未来Saildrone Surveyor还将可能应用于国土安全和国防应用。低碳解决方案对这些关键的海上任务具有重大意义。(李亚清编译) 查看详细>>

来源:海洋领导联合会COL 点击量:63

3 青岛海洋科学与技术试点国家实验室“白泽”号探测设备布放成功 2021-09-08

日前,由青岛海洋科学与技术试点国家实验室牵头研制的深海中微子探测设备——“白泽”号随“2021年夏季西沙观测航次”于8月23日完成了南海1383米水深的布放。这是国内首次开展深海中微子探测的实质性尝试,设备将在海底连续工作30天,通过收集契伦科夫辐射信息,为高能宇宙线中微子的深海探测提供前期数据支撑。 中微子是一种在放射性衰变和核聚变中产生的粒子。它不带电荷,几乎没有质量,而且与其他物质之间发生的相互作用极其微弱,难以被捕捉和探测。作为组成自然界最基本的粒子之一,中微子不仅在微观世界最基本的规律中起着重要作用,而且和宇宙的起源与演化有关。对中微子的研究是当前物理学研究的一大热点,通过对中微子基本性质的观测,有助于我们在天体物理、粒子物理等学科的一些开放性问题上取得长足进展。 针对中微子的隐身性,海洋试点国家实验室联合中国海洋大学、中科院西安光机所、西安交通大学和中科院深海所等单位,共同研制了“白泽”号深海中微子探测设备,利用光电倍增管(PMT)长期监测高能宇宙中微子在水中超光速运动时激发的契伦科夫光,实现对深海中微子的有效探测。 本项目是青岛海洋科学与技术试点国家实验室“透明海洋”战略重要组成部分,于2020年3月份开始策划,经过了充分论证与多次方案优化。目前已完成第一阶段的设备布放,预计9月下旬进行回收。届时根据设备的观测数据,研究团队将继续开展探测器阵列研究,组建深海大型中微子望远镜,使之成为我国“透过地球看太空”的重要科学装置。 奋斗杨帆深渊海,鼎力探测中微子。一念济沧海,一念划太空。一念探深渊,一念窥苍穹。 查看详细>>

来源:青岛海洋科学与技术试点国家实验室 点击量:74

4 青岛海洋科学与技术试点国家实验室建成高分辨率北极海冰预报系统 2021-09-08

随着全球气候变暖,近几十年来北极海冰范围出现快速减退,海冰厚度不断减少,融冰期延长。海冰破碎形成的冰间水道将扩大可开发利用的北极航道水域。因此,加强冰间水道的预测能力,保障低破冰等级船舶在冰区的航行安全,提升北极航道的利用效率,一直是北极海冰模拟预报的主要研发方向之一。 冰间水道的模拟与预测依赖于高分辨率海冰-海洋数值模式来分辨不同尺度的海冰形变特征。目前水平分辨率在10公里以上的北极海冰预报系统有加拿大气象和环境预报中心的CAPS预报系统、美国海军的GOFS预报系统和美国国家气象局的RTOFS预报系统,后两者的水平分辨率为3.5公里,初步具备分辨和模拟大尺度冰间水道的能力。对于中小尺度的海冰形变,数值模型仍然只能模拟其统计特性。 青岛海洋科学与技术试点国家实验室基于MITgcm通用大洋环流模式在高性能科学计算与系统仿真平台上构建了水平分辨率达到2公里的北极海冰-海洋集合预报系统,通过海冰、海洋观测资料的强耦合并行同化,借助于GFS全球大气预报场,实现了未来72小时北极海冰和海洋的短期概率预报,进一步捕捉到了可见光卫星观测中的高分辨率中小尺度冰间水道特征,表明了该预报系统对中小尺度海冰形变的模拟和预测能力。 青岛海洋科学与技术试点国家实验室将继续优化适用于具有多时空尺度分形特征的冰间水道初始化算法,发展甚高分辨率海冰预报模式,实现北极海冰的精细化预测。 查看详细>>

来源:青岛海洋科学与技术试点国家实验室 点击量:266

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