SOCCOM-projekt

Southern Ocean Carbon and Climate Observations and Modeling ( SOCCOM )-projektet är ett storskaligt National Science Foundation- finansierat forskningsprojekt baserat vid Princeton University som startade i september 2014. Projektet syftar till att öka förståelsen för södra oceanen och den roll det spelar i faktorer som klimat, samt utbilda nya forskare med oceanisk observation.

Totalt samarbetar oceanografer och klimatologer från tretton forskningsinstitutioner i tre distinkta team, var och en med ett primärt fokus; teamen inkluderar observationer, bredare effekter och modellering.

Projektet använder sig av Argo float -teknik för att övervaka temperaturen, salthalten och havets hastighet till ett djup av 2000 meter. SOCCOMs regionala ARGO-array förses med biogeokemiska sensorer för att mäta ytterligare komponenter som syre, näringsämnen, pH, klorofyll och partiklar. Flytarna är fritt drivande baljor som deponeras på specifika platser där de sänker sig och driver, allt samtidigt som de samlar in användbar data. Argoflottor är idealiska för detta projekt på grund av de ofta svåra förhållandena i södra oceanen, där bemannade expeditioner kan vara förrädiska.

Mekanismer och betydelsen av södra oceanen i global skala

Södra oceanen är under studie på grund av de unika fenomen som uppstår inom och runt det. Till exempel, trots att det bara omfattar omkring 30% av jordens havsområde, står Sydhavet för ungefär hälften av det oceaniska kolupptaget , såväl som majoriteten av det oceaniska värmeupptaget , inducerat av antropogena aktiviteter. Dessa egenskaper tros vara resultatet av en unik oceanisk cirkulation som finns i Sydhavet.

Uppväxt i södra oceanen

Kallt vatten rinner upp från djupet, och detta vatten har en brist på kol. När detta vatten kommer i kontakt med den varmare atmosfären, absorberas det antropogena kolet (CO2) och värmen i havet. Det nu varma och kolhaltiga ytvattnet förflyttas sedan med Ekmantransporten . Tillsammans med denna transport förs näringsämnen med till lägre breddgrader där ekosystemen är beroende av dem. Efter transporten subducerar vattnet, där kol och värme blandas med de djupare blandade lagren. Överskottet av kol som binds av havet resulterar i havsförsurning , vilket har en särskilt stor inverkan på södra oceanen eftersom denna havsbassäng naturligt har lägre kalciumkarbonatkoncentrationer. Den ökande surheten kommer att minska kalciumkarbonatkoncentrationerna ännu mer, vilket gör det svårt för förkalkade organismer att utvecklas och överleva. Nedgången av förkalkande organismer kommer att få allvarliga återverkningar för resten av näringsväven i södra oceanen, så det är viktigt att kvantifiera hur mycket detta hav försurar.

Argo Floats roll i SOCCOM

Bättre kvantifiering av biogeokemiska variabler i haven har varit ett pågående arbete och i första hand har detta skett med insamling av vattenprover via fartyg som senare analyseras i ett labb. Fördelarna med mätningar som erhålls från fartyg är att de är noggranna och har en hög vertikal upplösning. De insamlade proverna saknar dock rumslig och tidsmässig upplösning och är partiska baserat på var och när fartyget kan ta prover. Det är därför Argo-flottar används för SOCCOM-projektet eftersom de kan samla in data i södra oceanen där fartyg inte har tillgång till, och de kan vara i denna miljö när förhållandena är för svåra för fartyg. Argo-flottar kan också samla in data på stora temporala och rumsliga skalor, vilket är viktigt för att bestämma hur biogeokemiska processer förändras i södra oceanen och mekanismerna som driver förändringarna

Variabler mätt av Argo Floats i SOCCOM

Förutom de grundläggande CTD-profilerna (Conductivity Temperature and Depth) som finns på de flesta flottörer, är SOCCOM-flottar utrustade med ytterligare biogeokemiska sensorer som mäter syre, nitrat, pH och klorofyll. Med utbyggnaden av nya biogeokemiska sensorer har behovet av att utveckla metoder för att göra sensorerna så exakta som möjligt kommit.

Syremätningar

Nya metoder utvecklas för att göra syresensorerna mer exakta, inklusive den frekventa kalibreringen av sensorerna när flottörerna befinner sig vid ytan. Syremätningar som samlas in av flottörer med denna kalibreringsprocess förbättrar mätningarna med en noggrannhet på 1 % i förhållande till mätningar som fastställts från Winkler- testet för löst syre . Mängden löst syre i vattnet representerar mängden primär produktivitet och andning i regionen. Denna koppling mellan syrenivåer och biologiska processer gör att syre och kol är relaterade, och proportioner av syre till kol bestäms via Redfield-förhållandet. Det innebär att man med mätningar av löst syre även kan bestämma kolhalter.

pH-mätningar

Vattnets surhetsgrad mäts med jonkänsliga pH-sensorer fästa på Argo-flottören. Den amfotera oxidbeläggningen på transistorns ledningskanal tillåter ytladdningen att ändras beroende på pH. Detta beroende av ytförändring på pH gör att lösningens pH kan bestämmas. pH-mätningarna i södra oceanen är av särskilt intresse för forskare eftersom detta hav binder en stor mängd koldioxid, vilket resulterar i den ökande försurningen av vattnet när koldioxiden reagerar med vattnet och bildar kolsyra. Därför är svaret av surheten i södra oceanen i förhållande till mängden koldioxid det binder ett mål för SOCCOM-projektet.

CO 2
_havet kretsloppet mellan atmosfären och

Klorofyll

Klorofyll är en proxy för överflöd av växtplankton, därför resulterar kartläggning av klorofyll i en större förståelse för hur näringsämnen cirkulerar i ett område. När klorofyll träffas av ett ljus med en viss våglängd, avger det en högre våglängd tillbaka, så för att mäta klorofyll är Argo-flottor utrustade med sensorer som sänder ut ljus vid den specifika våglängden och sedan registrerar våglängden som returneras utsända våglängd. Från våglängden för utsänt ljus kan fördelningen av klorofyll bestämmas.

Nitrat

Nitrat är ett viktigt begränsande näringsämne för växtplankton och nitratförekomsten kan bestämma gränserna för växtplanktonbiomassan i havet. Nitrat mäts med en UV-spektrometer eftersom nitrat absorberas i ett distinkt spektrum som kan användas för att beräkna nitratkoncentrationer.

externa länkar