A robotúszók új betekintést nyújtanak az óceánok egészségébe

Tengeri tudósok megmutatták, hogy egy robotúszóflotta hogyan nyújthat fontos betekintést az óceánok elsődleges termelékenységébe globális szinten.

Az úszók által gyűjtött adatok

Az úszók által gyűjtött adatok lehetővé teszik a tudósok számára, hogy pontosabban megbecsüljék, hogyan áramlik a szén a légkörből az óceánba, és új megvilágításba helyezik a globális szénciklust - közölték a Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) kutatói. A mikroszkopikus tengeri élővilág alapvető szerepet játszik az óceán egészségében.

A szárazföldi növényekhez hasonlóan az apró fitoplanktonok fotoszintézis segítségével fogyasztják el a szén-dioxidot, és alakítják azt szerves anyaggá és oxigénné. Ezt a biológiai átalakulást nevezzük tengeri elsődleges termelékenységnek. A fitoplankton termelékenységében bekövetkező változásoknak mélyreható következményei lehetnek, például befolyásolhatják az óceán szén-dioxid-tárolási képességét és megváltoztathatják az óceáni táplálékhálózatot.

A változó éghajlattal szembesülve elengedhetetlenül fontos, hogy megértsük az óceán szerepét a szén légkörből való kivonásában és hosszú távú tárolásában.

"A tökéletlen számítógépes modellek alapján azt jósoltuk, hogy a tengeri fitoplankton elsődleges termelése csökkenni fog a melegebb óceánban, de nem volt módunk globális méretű méréseket végezni a modellek ellenőrzésére. Most már van" - mondta Ken Johnson, az MBARI vezető kutatója.

A szén-dioxid szerves anyaggá történő átalakításával a fitoplankton nemcsak az óceáni táplálékhálózatot támogatja, hanem az óceán biológiai szénszivattyújának első lépése is. A tengeri primer termelékenység az éghajlati rendszer változásaira reagálva hullámzik. "Várható, hogy a globális elsődleges termelékenység változni fog az éghajlat felmelegedésével" - magyarázta Johnson.

Egyes helyeken emelkedhet, máshol csökkenhet, de nem tudjuk pontosan, hogy ez hogyan fog egyensúlyba kerülni. Az elsődleges termelékenység nyomon követése kulcsfontosságú a változó éghajlat megértéséhez, de a válaszreakció globális szintű megfigyelése jelentős problémát jelent. Az óceáni termelékenység közvetlen méréséhez minták gyűjtése és elemzése szükséges.

Az erőforrások és az emberi erőfeszítések korlátai miatt a közvetlen, globális szintű, szezonális vagy éves felbontású megfigyelések kihívást jelentenek és költségigényesek. Ehelyett a műholdak vagy a számítógépes cirkulációs modellek által végzett távérzékelés biztosítja a szükséges térbeli és időbeli felbontást. "A műholdak globális térképeket készíthetnek az elsődleges termelékenységről, de az értékek modelleken alapulnak, és nem közvetlen mérések" - figyelmeztetett Johnson.

"A tudósok becslése szerint a Föld elsődleges termelékenységének mintegy fele az óceánban történik, de a mérések ritkasága miatt még nem tudnánk megbízható globális becslést adni az óceánra vonatkozóan" - tette hozzá Mariana Bif biogeokémiai oceanográfus, az MBARI korábbi posztdoktori munkatársa. Most a tudósoknak új alternatívája van az óceánok termelékenységének tanulmányozására - több ezer autonóm robot sodródik az óceánban.

A tudósok szerint ezek a robotok bepillantást engednek a tengeri primer termelékenység területre, mélységre és időre kiterjedő vizsgálatába, és átalakítják azon képességünket, hogy megbecsüljük, mennyi szenet halmoz fel évente a globális óceán. Az Indiai-óceán és a Csendes-óceán déli részének közepe például olyan régiók, ahol a tudósok nagyon kevés információval rendelkeznek az elsődleges termelékenységről.

Ez a helyzet a Biogeokémiai-Argo (BGC-Argo) úszóművek világméretű telepítésével megváltozott. A BGC-Argo profilalkotó úszók hőmérsékletet, sótartalmat, oxigént, pH-t, klorofillt és tápanyagokat mérnek. Amikor a tudósok először telepítenek ki egy BGC-Argo úszót, az 1000 méter mélyre süllyed, és ezen a mélységen sodródik. Ezután az autonóm programozással megkezdi a vízoszlop profilozását.

Az úszó 2000 méter mélyre süllyed, majd felemelkedik a felszínre. A felszínre érve az úszó kommunikál egy műholddal, hogy adatait elküldje a szárazföldi tudósoknak. Ez a ciklus 10 naponként megismétlődik. A BGC-Argo úszókból kiszámított primer termelékenységi becslések pontosságának megerősítése érdekében Johnson és Bif összehasonlította az úszók adatait a két régióban - a Hawaii Ocean Time-series (HOT) állomáson és a Bermuda Atlantic Time-series Station (BATS) állomáson - végzett hajós mintavételezéssel.

Az e régiók közelében lévő profilozó úszókból nyert adatok hasonló eredményeket adtak, mint a hajókról történő havi mintavételezés e két helyszínen, több éven keresztül.

Johnson és Bif megállapította, hogy a fitoplankton évente körülbelül 53 petagramm szén-dioxidot termel. Ez a mérés közel állt a legújabb számítógépes modellek által becsült évi 52 petagramm (egy petagramm nagyjából 200 millió elefánt súlyának felel meg) szénmennyiséghez. A kutatók szerint ez a tanulmány validálta a legújabb biogeokémiai modelleket, és rávilágított arra, hogy ezek a modellek mennyire robusztusak lettek.

A BGC-Argo úszók nagy felbontású adatai segíthetnek a tudósoknak a termelékenységet szimuláló számítógépes modellek jobb kalibrálásában és annak biztosításában, hogy azok a valós óceáni viszonyokat tükrözzék. Ezek az új adatok lehetővé teszik a tudósok számára, hogy különböző forgatókönyvek - például a hőmérséklet felmelegedése; a fitoplankton növekedésének eltolódása; az óceánok savasodása és a tápanyagok változása - szimulálásával jobban megjósolják, hogyan reagál a tengeri elsődleges termelékenység az óceánban bekövetkező változásokra.

Ahogy egyre több úszót telepítenek, Johnson és Bif arra számít, hogy tanulmányuk eredményei frissíthetők, csökkentve a bizonytalanságokat. "Még nem tudjuk megmondani, hogy van-e változás az óceánok elsődleges termelékenységében, mert az idősorunk túl rövid" - figyelmeztetett Bif - "de létrehoz egy jelenlegi alapvonalat, amelyből a jövőbeni változásokat észlelhetjük". Reméljük, hogy becsléseinket beépíthetjük a modellekbe, beleértve a műholdakhoz használt modelleket is, hogy javítsuk teljesítményüket"."

#az-uszok-altal-gyujtott-adatok

By Admin, 2021/10/5