El Proyecto de Análisis de Datos Oceánicos Global ( GLODAP ) es un proyecto de síntesis que reúne oceanográficos de datos, con dos versiones principales como de 2018. El objetivo central de GLODAP es generar un mundial climatología del Ocean World 's ciclo del carbono para su uso en estudios de Tanto sus estados naturales como antropogénicamente forzados . GLODAP es financiado por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica , el Departamento de Energía de los Estados Unidos y la Fundación Nacional de Ciencia.
La primera versión de GLODAP (v1.1) se produjo a partir de datos recopilados durante la década de 1990 por cruceros de investigación en los programas Experimento Mundial de Circulación Oceánica , Estudio Conjunto de Flujo Oceánico Global y Estudio de Intercambio Océano-Atmósfera . La segunda versión de GLODAP (v2) extendió la primera utilizando datos de cruceros de 2000–2013. Los datos están disponibles como "datos de botella" individuales de los sitios de muestra y como campos interpolados en una cuadrícula de longitud, latitud y profundidad estándar.
Conjunto de datos [ editar ]
La climatología de GLODAPv1.1 contiene campos analizados de " carbono presente" (1990) disuelto en carbono inorgánico (DIC), alcalinidad , carbono-14 ( 14 C), CFC-11 y CFC-12 . [1] Los campos consisten en cuadrículas globales tridimensionales analizadas objetivamente a una resolución horizontal de 1 ° , interpoladas en 33 intervalos verticales estandarizados [2] desde la superficie (0 m) hasta el fondo marino abisal (5500 m). En términos de resolución temporal, la relativa escasez de los datos de origen significa que, a diferencia del World Ocean AtlasLos campos promediados solo se producen para la escala de tiempo anual. A la climatología de GLODAP le faltan datos en ciertas provincias oceánicas, como el Océano Ártico , el Mar Caribe , el Mar Mediterráneo y el Sudeste Marítimo de Asia .
Además, el análisis ha intentado separar el DIC natural del antropogénico para producir campos de DIC preindustrial (siglo XVIII) y CO 2 antropogénico "actual" . Esta separación permite estimar la magnitud del sumidero oceánico para el CO 2 antropogénico , y es importante para estudios de fenómenos como la acidificación de los océanos . [3] [4] Sin embargo, como la DIC antropogénica es química y físicamente idéntica a la DIC natural, esta separación es difícil. GLODAP utilizó una técnica matemática conocida como C * (C-star) [5]para desconvolverseantropogénico de DIC natural (hay una serie de métodos alternativos). Utiliza información sobre la biogeoquímica oceánica y el desequilibrio de la superficie de CO 2 junto con otros trazadores oceánicos que incluyen carbono-14, CFC-11 y CFC-12 (que indican la edad de la masa del agua ) para tratar de separar el CO 2 natural del agregado durante el antropogénico en curso. transitorio. La técnica no es directa y tiene errores asociados, aunque se está refinando gradualmente para mejorarla. Sus hallazgos son generalmente respaldados por predicciones independientes hechas por modelos dinámicos. [3] [6]
La climatología GLODAPv2 repite en gran medida el formato anterior, pero hace uso del gran número de observaciones del ciclo del carbono del océano durante el período intermedio (2000-2013). [7] [8] Los campos "actuales" analizados en el conjunto de datos resultante se normalizan para el año 2002. El carbono antropogénico se estimó en GLODAPv2 utilizando un método de "distribución de tiempo de tránsito" (TTD) (un enfoque utilizando una función de Green ) . [9] [8] Además de los campos actualizados de DIC (total y antropogénico) y alcalinidad, GLODAPv2 incluye campos de pH del agua de mar y estado de saturación de carbonato de calcio (Ω; omega). Este último es un número no dimensional calculado al dividir la concentración de ión carbonato local por la concentración de saturación ambiental para el carbonato de calcio (para los polimorfos biominerales calcita y aragonita ), y se relaciona con una propiedad oceanográfica, la profundidad de compensación del carbonato . Los valores de este por debajo de 1 indican una insaturación y una posible disolución, mientras que los valores por encima de 1 indican una sobresaturación y una estabilidad relativa.
Galería [ editar ]
Los siguientes paneles muestran las concentraciones en la superficie del mar de los campos preparados por GLODAPv1.1. El "preindustrial" es el siglo XVIII, mientras que el "presente" es aproximadamente de los años noventa.
Los siguientes paneles muestran las concentraciones en la superficie del mar de los campos preparados por GLODAPv2. El "preindustrial" es el siglo XVIII, mientras que el "presente" se normaliza a 2002. Tenga en cuenta que estas propiedades se muestran en unidades de masa (por kilogramo de agua de mar) en lugar de las unidades de volumen (por metro cúbico de agua de mar) utilizadas En los paneles GLODAPv1.1.
El programa Hawaii Ocean Time-series ( HOT ) es un estudio oceanográfico a largo plazo basado en la Universidad de Hawaii en Manoa . En 2015, la Sociedad Americana de Microbiología designó el sitio de campo del Programa HOT ALOHA (una Evaluación de Hábitat Oligotrófico a Largo Plazo; ( 22 ° 45′N 158 ° 00′W )) un "Hito en Microbiología ", por tocar "una tecla" "El papel en la definición de la disciplina de la oceanografía microbiana y la educación del público sobre el papel vital de los microbios marinos en los ecosistemas globales". [1]
Los científicos que trabajan en el programa Hawaii Ocean Time Series (HOT) han estado haciendo observaciones repetidas de la hidrografía , química y biología de la columna de agua en una estación al norte de Oahu, Hawai desde octubre de 1988. [2] El objetivo de esta investigación es para proporcionar una descripción completa del océano en un sitio representativo del Gyre Subtropical del Pacífico Norte . [3] Los cruceros se realizan aproximadamente una vez al mes a la estación de aguas profundas ALOHA ubicada a 100 km al norte de Oahu, Hawai. Mediciones de la estructura termohalina, química de la columna de agua , corrientes , propiedades ópticas,La producción primaria , la estructura de la comunidad de plancton y las tasas de exportación de partículas se realizan en cada crucero. El programa HOT también utiliza vehículos submarinos autónomos , como flotadores y planeadores , para recopilar datos en la Estación ALOHA entre cruceros.
Descripción general [ editar ]
HOT se fundó para comprender los procesos que controlan los flujos de carbono y los bioelementos asociados en el océano y para documentar los cambios en la estructura física de la columna de agua. Para lograr esto, el programa HOT tiene varios objetivos específicos:
- 1. Cuantifique los cambios temporales (estacionales a decenales) en los reservorios y flujos de carbono y bioelementos asociados (nitrógeno, oxígeno, fósforo y silicio).
- 2. Identificar los procesos que controlan el intercambio de carbono aire-mar, las tasas de transformación de carbono a través de la red alimenticia planctónica y los flujos de carbono hacia el océano.
- 3. Forme una línea de base de múltiples décadas basada en los datos recopilados que permitirán a los investigadores descifrar las influencias naturales y antropogénicas en el ecosistema de NPSG.
- 4. Proporcionar apoyo científico y logístico a otros programas científicos que se benefician de la investigación y los servicios realizados por el programa HOT. Esto incluye proyectos que implementan, prueban y validan nuevas metodologías, modelos y tecnologías transformadoras de muestreo oceánico. [5]
El conjunto de datos de carbono inorgánico disuelto que se ha acumulado a lo largo del programa HOT muestra el aumento del dióxido de carbono en las aguas superficiales del Pacífico y la posterior acidificación del océano . [6] Los datos recopilados por estos cruceros están disponibles en línea.
El crucero número 200 del programa HOT se realizó en 2008. [7] HOT celebró recientemente su vigésimo quinto año de funcionamiento, y el crucero número 250 de investigación se realizó en marzo de 2013.
Estacion ALOHA [ editar ]
La estación ALOHA es una ubicación de aguas profundas (~ 4,800 m) aproximadamente a 100 km al norte de la isla hawaiana de Oahu. Por lo tanto, la región está lo suficientemente lejos de la tierra para estar libre de la dinámica de los océanos costeros y de los insumos terrestres, pero lo suficientemente cerca de un puerto importante (Honolulu) para hacer que los cruceros casi mensuales de duración relativamente corta (menos de cinco días) sean logísticos y financieros casi mensuales. El muestreo en este sitio ocurre dentro de un radio de 10 km alrededor del centro de la estación.
Cada crucero HOT comienza con una parada en una estación costera al sur de la isla de Oahu, aproximadamente a 10 km de Kahe Point (21 ° 20.6'N, 158 ° 16.4'W) en 1500 m de agua. La Estación Kahe (denominada Estación 1) se usa para probar el equipo y capacitar al personal nuevo antes de partir hacia la Estación ALOHA. Desde agosto de 2004, la estación ALOHA también ha sido el hogar de un amarre de superficie equipado para mediciones meteorológicas y en el océano superior; este amarre, llamado WHOTS (también denominado Estación 50), es un proyecto de colaboración entre Woods Hole Oceanographic Institutiony HOT. WHOTS proporciona flujos aire-mar de alta calidad a largo plazo como parte coordinada de HOT, que contribuye a los objetivos del programa de observación de flujos de calor, agua dulce y químicos. En 2011, el Observatorio de Cableado ALOHA (ACO) comenzó a funcionar. Esta fibra óptica instrumentada.El observatorio cableado proporciona alimentación y comunicaciones al fondo marino (4728 m). La ACO está configurada actualmente con una serie de termistores , medidores de corriente , sensores de conductividad, dos hidrófonos y una cámara de video . [5]
Estrategia de muestreo de campo [ editar ]
Al inicio del programa, se seleccionó una serie de variables ambientales que mostrarán cambios detectables en escalas de tiempo de varios días a una década. Desde 1988, el trabajo interdisciplinario de la estación ha incluido observaciones físicas, químicas, biológicas y sedimentológicas y mediciones de velocidad. La fase inicial del programa HOT (octubre de 1988 - febrero de 1991) recibió el apoyo total de los buques de investigación, con la excepción de la disponibilidad de los datos existentes de la superficie del mar de satélites y boyas oceánicas. En febrero de 1991, una serie de ecosondas invertidas (IES) se desplegó alrededor de la Estación ALOHA y en junio de 1992, una secuencia de captura de sedimentos.El amarre se desplegó a pocos kilómetros al norte de la misma. En 1993, la red de IES fue reemplazada por dos instrumentos estratégicamente posicionados: uno en la Estación ALOHA y el otro en la estación costera Kaena. Un amarre físico-biogeoquímico (conocido como HALE-ALOHA) se desplegó desde enero de 1997 hasta junio de 2000 para observaciones atmosféricas y oceánicas de alta frecuencia. [8]
HOT confía en el buque de investigación del Sistema de Laboratorio Oceanográfico Nacional y Universitario Kilo Moana, operado por la Universidad de Hawai para la mayoría de las expediciones de muestreo casi mensuales. Cuando en la Estación ALOHA, se utiliza una variedad de estrategias de muestreo para capturar la gama de dinámicas físicas y biogeoquímicas naturales para el ecosistema NPSG. Estas estrategias incluyen perfiles de conductividad-temperatura-profundidad ( CTD ) de alta resolución , análisis biogeoquímicos de muestras de agua discretas, instrumentación bio-óptica de perfilado vertical in situ , matrices de libre deriva para determinaciones de producción primaria y flujos de partículas, trampas de sedimentos oceánicos y Red de plancton oblicuo remolques.
El conjunto de mediciones de núcleo realizadas por HOT se ha mantenido prácticamente sin cambios durante la vida útil del programa. En cada crucero HOT, las muestras se recolectan desde la superficie del océano hasta cerca del lecho marino (~ 4,800 m), con el muestreo más intensivo en los 1,000 m superiores. HOT utiliza una estrategia de perfilado vertical de "ráfaga" en la que las propiedades físicas y biogeoquímicas se miden a intervalos de 3 horas durante un período de 36 horas, que abarca 3 ciclos de marea semidiurnos y 1 período de inercia (~ 31 horas). Este enfoque captura la variabilidad en la dinámica del océano debido a las mareas internasalrededor de la estación ALOHA. Está diseñado para evaluar la variabilidad en escalas de tiempo de unas pocas horas a unos pocos años. La variabilidad de alta frecuencia (menos de 6 horas) y la variabilidad en escalas de tiempo de entre 3 y 60 días no se muestrean adecuadamente en el momento actual. [5] [9]
Hallazgos científicos [ editar ]
El registro de 25 años de mediciones de carbono en el océano en la Estación ALOHA documenta que la presión parcial de CO
2 ( p CO
2 ) en la capa mixta está aumentando a un ritmo ligeramente mayor que la tendencia observada en la atmósfera. Esto ha sido acompañado por disminuciones progresivas en el pH del agua de mar. Aunque el efecto del CO 2 antropogénico
Se evidencia por disminuciones a largo plazo en el pH del agua de mar en los 600 m superiores, la tasa de acidificación en la Estación ALOHA varía con la profundidad. Por ejemplo, en las aguas mesopelágicas superiores (~ 160–310 m) el pH está disminuyendo a casi el doble de la tasa observada en las aguas superficiales. Estas diferencias dependientes de la profundidad en la acidificación se deben a una combinación de diferencias regionales en las firmas climáticas que varían en el tiempo, la mezcla y los cambios en la actividad biológica.
2 ( p CO
2 ) en la capa mixta está aumentando a un ritmo ligeramente mayor que la tendencia observada en la atmósfera. Esto ha sido acompañado por disminuciones progresivas en el pH del agua de mar. Aunque el efecto del CO 2 antropogénico
Se evidencia por disminuciones a largo plazo en el pH del agua de mar en los 600 m superiores, la tasa de acidificación en la Estación ALOHA varía con la profundidad. Por ejemplo, en las aguas mesopelágicas superiores (~ 160–310 m) el pH está disminuyendo a casi el doble de la tasa observada en las aguas superficiales. Estas diferencias dependientes de la profundidad en la acidificación se deben a una combinación de diferencias regionales en las firmas climáticas que varían en el tiempo, la mezcla y los cambios en la actividad biológica.
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