El componente de Nodos de Escala Regional (RSN) de la National Science Foundation (NSF) Ocean Observatory Initiative (OOI) es un observatorio submarino con cableado electro-óptico que se conecta directamente a Internet global . Es el más grande de cable ligada al lecho marino observatorio en el mundo , y también el primero de su clase en el Estados Unidos .
Ubicado en la parte sur de la placa de Juan de Fuca , frente a la costa de Washington y Oregón , es el primer observatorio oceánico que abarca una placa tectónica .
RSN utiliza varios terminales submarinos de alta potencia y gran ancho de banda , llamados nodos primarios, que están conectados entre sí mediante un cable de fibra óptica y brindan soporte a los sensores oceanográficosen ubicaciones clave .
Al finalizar la red en 2014, RSN cubrirá una distancia de más de 900 kilómetros a profundidades de hasta 3000 metros. La implementación de los nodos de escala regional de OOI está dirigida por la Escuela de Oceanografía de la Universidad de Washington (UW) , el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad de Washington y L-3 MariPro .
Los datos de RSN en vivo de más de 100 instrumentos de columnas de agua y fondo marino se pondrán a disposición en vivo en Internet. Esto permitirá a los científicos y al público en general estudiar los cambios a largo plazo en los sistemas oceánicos en los próximos 25 años.
La construcción de la RSN se completará en 2014. Los equipos de ROPOS (Plataforma de operación remota para ciencias de observación) se encargan de los esfuerzos . La expedición de 83 días de VISIONS '14 abordo del R / V de 274 pies de clase mundial Thomas G. Thompson es Responsable de la implementación final del observatorio.
Descripción general [ editar ]
Los Nodos de Escala Regional (RSN) son un componente de la Iniciativa de Observatorios Oceánicos (OOI) de la Fundación Nacional para la Ciencia (NSF). El OOI de NSF es administrado y coordinado por la Oficina de Proyectos de OOI en el Consorcio para el Liderazgo Oceánico (COL) en Washington, DC La UW, ubicada en Seattle , Washington, es la Organización de Implementación RSN para el COL.
La visión detrás de RSN es lanzar una nueva era de descubrimiento científico y comprensión de los océanos.
La RSN consta de dos infraestructuras : primaria y secundaria. La red de infraestructura primaria, que fue diseñada, calificada, fabricada e instalada en 2012 por L-3 Maripro , consiste en una instalación en tierra ubicada en Pacific City, Oregon ; Dos líneas de cable de fibra óptica que cubren una distancia de 800 kilómetros y siete nodos de ciencia primaria.
El sistema RSN ofrece 200 kilovatios de potencia y 240Gbit / s de comunicaciones de datos de Internet TCP / IPa los siete nodos científicos principales. La RSN está diseñada para durar 25 años y es capaz de una expansión significativa para atender las necesidades científicas futuras .
Historia [ editar ]
Antes de la aparición de observatorios con cables bajo el agua, los oceanógrafos y otros investigadores que estudian el océano global tienden a confiar en el uso de buques de investigación y sumergibles tripulados para recopilar datos. Esto fue seguido por un cambio hacia los vehículos operados a distancia (ROV) y los satélites de investigación espaciales . La limitación de estos métodos era que no eran rentables o que los datos solo podían recopilarse por períodos cortos. Si bien se reconoció la importancia de la exploración basada en la expedición , se necesitaba una solución.
En 1987, el concepto de la utilización de observatorios cableados subacuáticos de gran potencia y gran ancho de banda surgió como una solución rentable a largo plazo para realizar el monitoreo en tiempo real de los sistemas oceánicos.
A principios de la década de 1990, los Estados Unidos y Canadá formaron un acuerdo para desarrollar un observatorio oceánico a bordo de un submarino submarino a escala de placa en el Océano Pacífico nororiental. Esta región es el hogar de la más pequeña de las placas tectónicas de la Tierra: la placa de Juan de Fuca. El pequeño tamaño y la proximidad costera de la placa de Juan de Fuca presentan una oportunidad única para observar los sistemas dinámicos en las regiones de los volcanes submarinos.
La asociación entre los EE. UU. Y Canadá se convirtió en un plan para construir un arreglo canadiense cableado que cubriría el tercio superior de la placa de Juan de Fuca, y un sistema de EE. UU. Que abarca los 2/3 inferiores de la placa (cita). Juntos, este observatorio a escala de placa se llamaría NEPTUNE (Experimentos en red submarinos de la serie temporal del Pacífico nororiental) y proporcionará observaciones continuas durante 25 años.
A mediados de la década de 2000, NEPTUNE Canadá había recibido financiamiento completo y su red cableada se completó y se puso en línea en 2009. Se incorporó a la red general de Ocean Networks Canada (ONC). Mientras tanto, NEPTUNE US cambió su nombre a Nodos de escala regional y se convirtió en un componente de la OOI. Está programado para completarse en 2014. Tanto NEPTUNE Canadá como RSN se integrarán a través de la infraestructura digital de la ONC y la infraestructura cibernética OOI que brindará acceso en tiempo real a cualquier persona conectada a Internet.
"El objetivo del programa es lanzar una era de descubrimiento científico y comprensión a través y dentro de las cuencas oceánicas, utilizando una telepresencia interactiva y de amplio acceso. Es un mundo nuevo. Estaremos presentes en todo el volumen del océano, a voluntad, comunicándonos en tiempo real ... Entonces, ¿qué podemos hacer mañana? Estamos a punto de aprovechar la ola de oportunidades tecnológicas. Existen tecnologías emergentes en todo el campo alrededor de la oceanografía, que incorporaremos en la oceanografía y, a través de esa convergencia, Transformar la oceanografía en algo aún más mágico ".
John Delaney , Director del Programa RSN e Investigador Principal
Motivación científica [ editar ]
Los objetivos científicos de la RSN son significativos. Una gran variedad de fenómenos naturales que ocurren en los océanos y fondos marinos del mundo se encuentran en el Océano Pacífico Noreste. En general, la misión de la RSN es proporcionar una telepresencia humana en el océano que sirva a investigadores, estudiantes, educadores, políticos y al público. Los científicos podrán realizar investigaciones locales de procesos globales como las principales corrientes oceánicas , las zonas de terremotos activos, la creación de nuevos fondos marinos y los entornos ricos de plantas y animales marinos .
La RSN también está diseñada para ayudar a anticipar amenazas y oportunidades generadas por el océano a corto y largo plazo. En particular, RSN podrá monitorear la actividad tectónica a lo largo del límite de la placa . Existe la esperanza de que se puedan instalar sensores sísmicos en áreas clave a lo largo del centro de expansión, lo que serviría como un sistema de alerta temprana para terremotos y tsunamis .
La existencia de un observatorio cableado a largo plazo permitirá mediciones a largo plazo de comunidades biológicas . En particular, el divergente límite de la placa de la placa de Juan de Fuca ha resultado en la existencia de ecosistemas de ventilación hidrotermal de fondo marino y otros grupos similares. Estas comunidades de aguas profundas , que prosperan en entornos extremadamente difíciles, plantean una serie de cuestiones científicas no resueltas que la RSN será capaz de investigar.
Infraestructura [ editar ]
Mapas de estaciones de escala regional de nodos
Infraestructura primaria
La infraestructura principal de RSN consta de siete nodos primarios que se instalaron en 2012 por L-3 Maripro . Son puntos terminales que ayudan a distribuir la potencia y el ancho de banda a las redes de sensores desplegados.
Se han utilizado aproximadamente 900 kilómetros de cable (denominado cable troncal) para conectar los nodos primarios entre sí. Estos cables llegan a tierra en la estación costera en Pacific, City, Oregon .
En 2005, más de 175 científicos de los Estados Unidos respondieron a una solicitud de asistencia de la Fundación Nacional de Ciencia para desarrollar un observatorio con cable en la placa de Juan de Fuca. Los nodos están ubicados en sitios experimentales preseleccionados a lo largo de la placa de Juan de Fuca. Axial Seamount , Hydrate Ridge en el margen de Cascadia y los sitios de aguas poco profundas al oeste de Newport, Oregon (la matriz de resistencia) tienen nodos primarios instalados. Los nodos primarios están todos ubicados en áreas ambientalmente benignas.
Los nodos también convierten los niveles de voltaje de 10 kVcc del cable de red troncal a 375 Vcc, que luego se dirige a la infraestructura secundaria. Los sistemas de conmutación 375V y los sistemas de telemetría Node fueron diseñados y fabricados por Texcel Technology Plc con sede en Inglaterra. El software para administrar los puertos y los sistemas de protección de telemetría también fue suministrado por Texcel como administrador de elementos bajo un Sistema de gestión de red (NMS).
Los nodos primarios tienen una serie de puertos adicionales que ofrecen el potencial de una futura expansión a gran escala (> 100 kilómetros).
Infraestructura secundaria
El voltaje de 375Vcc convertido de los nodos primarios se dirige a los nodos de baja y media potencia y las cajas de conexiones. Los nodos y las cajas de conexiones (similares a las regletas de alimentación) ofrecen alimentación directa y comunicaciones a los instrumentos en los sitios experimentales. En concierto, estas partes conforman la infraestructura secundaria RSN. Los cables de extensión se utilizan para vincular los nodos primarios a la infraestructura secundaria, proporcionando energía y comunicaciones.
El equipo está conectado mediante conectores de mate. Se instalaron diferentes tipos de cables dependiendo de los requisitos de carga. El ancho de banda de estos cables varía de 10 Gbit / s a 1 Gbit / s.
Durante la expedición VISIONS '13 para continuar la construcción de RSN, se instalaron más de 22,000 metros de cables de extensión en el fondo del océano. Todos los cables se conectaron con éxito.
Una vez finalizado en 2014, más de 100 instrumentos de columna de agua y fondo marino cableados estarán operativos. Estos instrumentos permitirán el monitoreo de procesos biológicos, químicos, geológicos y geofísicos en el océano. La infraestructura secundaria también incluirá seis sistemas de amarre para perfiladores de columna de agua.
Los cables se implementan con frecuencia en todo el mundo en las cuencas y márgenes de los océanos. Tienen vidas considerablemente largas. El cable principal se instaló en el verano de 2011. El barco comercial de tendido de cables, TE SubCom Dependable , llevó a cabo esta fase del proyecto.
También se tuvieron en cuenta requisitos ambientales especiales. Ciertos cables están sustancialmente bien blindados, especialmente aquellos desplegados en áreas volcánicas, como Axial Seamount.
Imágenes tomadas por ROPOS durante la construcción RSN y las inmersiones de estudio.
Instrumentos [ editar ]
Para comprender completamente los complejos sistemas oceánicos, se necesita una amplia variedad de conjuntos de sensores, capaces de sobrevivir durante largos períodos de tiempo en condiciones difíciles. Se seleccionó un conjunto de sensores (más de 100) y se colocaron estratégicamente en toda la RSN. Están ubicados en Axial Seamount, Hydrate Ridge y también en los amarres de columna de agua.
Los instrumentos conectados a la RSN incluyen:
- Conductividad Temperatura Profundidad (ubicada en perfiladores)
- Oxígeno disuelto,
- Medidor de corriente de punto único 3-D
- Temperatura
- Fluorómetros
- CDOM,
- Clorofila-a,
- Backscatter óptico
Los instrumentos son el punto final de cada rama de la red regional.
Ciberinfraestructura [ editar ]
Los nodos de escala regional están conectados a la ciberinfraestructura OOI.
El componente de ciberinfraestructura de la OOI vincula la infraestructura marina con científicos y usuarios. La ciberinfraestructura OOI gestiona e integra los datos de todos los diferentes sensores OOI. Proporcionará una infraestructura operativa común, la Red de Observatorios Integrados (ION), que conectará y coordinará las operaciones de los componentes marinos (arreglos globales, regionales y de escala costera). También proporcionará gestión de recursos, comando y control de la misión del observatorio, producción de productos, gestión y distribución de datos (incluida una sólida procedencia de datos) y herramientas de colaboración centralmente disponibles.
La Red de observatorios integrados (ION) conecta y coordina las operaciones de los componentes marinos de OOI con las actividades científicas y educativas de las comunidades de investigación oceanográfica. La ciberinfraestructura está siendo diseñada y construida por la Universidad de California, San Diego .
Estado [ editar ]
La construcción de RSN está en curso. A partir del 19 de septiembre de 2014, la infraestructura primaria y la mayor parte de la infraestructura secundaria se implementaron con éxito, y las cuadrillas OOI RSN y UW APL estaban trabajando para completar los amarres verticales para el perfilador de poca profundidad.
Difusión [ editar ]
La Universidad de Washington ha acogido con satisfacción la participación de los estudiantes en la implementación de la RSN. A partir de 2014, ha habido ocho expediciones en las que los estudiantes han tenido la oportunidad de trabajar a bordo del R / V Thomas G. Thompson y presenciar la construcción del observatorio con cable. Durante estos cruceros, los estudiantes desarrollan proyectos utilizando la variedad de tecnología y equipo científico a bordo.
Los estudiantes que participan en estas expediciones continúan para compartir sus experiencias con otros.
En 2014, más de 30 estudiantes graduados y no graduados trabajaron junto con investigadores, ingenieros, educadores y personal durante la expedición VISIONS '14 de 83 días.
El moco marino o el mucílago marino es una acumulación de materia orgánica similar a la mucosidad que se encuentra en el mar. La sustancia se describe como "láminas de moco con apariencia de gelatina" que tienen una fuerte presencia en el mar Mediterráneo y se han extendido a aguas más lejanas.
Causas [ editar ]
Los mocos marinos se forman cuando los glóbulos de la nieve marina se coagulan en grandes globos que pueden abarcar distancias de hasta 124 millas. [2] El mucílago tiene muchos componentes, incluyendo una amplia gama de microorganismos que incluyen virus y procariotas , y compuestos exopoliméricos con propiedades coloidales . [3] El moco marino también es producido por el fitoplancton cuando están estresados. [4]
Efectos [ editar ]
Un aumento reciente en la cantidad de moco marino en el Mediterráneo y otros mares puede ser el resultado del cambio climático . Las aguas más cálidas y de movimiento más lento aumentan la producción de mocos de mar y permiten que se acumulen en manchas masivas. [2] El moco marino se reportó por primera vez en 1729 y durante mucho tiempo ha sido visto como una molestia para la industria pesquera y las poblaciones costeras. [2]Recientemente, el moco marino ha surgido no solo como una molestia, sino como un peligro importante. Los globos de moco marino pueden albergar bacterias como la E. coli que amenazan la flora y la fauna marítimas, así como los humanos expuestos a agua contaminada. También puede cubrir las branquias de las criaturas marinas subsumidas en él, cortando el oxígeno y matándolas. [2]
El derrame de petróleo de Deepwater Horizon en el Golfo de México generó grandes cantidades de moco marino. Los científicos no están seguros de cómo exactamente el derrame causó la formación de mocos de mar, pero una teoría afirma que el moco de mar podría haber sido el resultado de una matanza masiva de vida marina microscópica creando una "ventisca" de nieve marina . A los científicos les preocupa que la masa de mocos de mar pueda representar un peligro biológico para la vida marina sobreviviente en el área. [5] En general, se cree que los Sea Snot dejados por el derrame causaron directamente la pérdida de la vida de la foca en el Golfo de México debido a un campo muerto de coral de aguas profundas a 11 kilómetros de la estación de Deepwater Horizion.
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