Обсерваторий Инициатива океана (OOI) является Национальный научный фонд (NSF) Основные научно - исследовательский комплекс , состоящий из сети наукоемкий наблюдений за океаном платформ и датчиков в Атлантическом и Тихом океанах. Эта сетевая инфраструктура измеряет физические, химические, геологические и биологические переменные от морского дна до морской поверхности и вышележащей атмосферы, обеспечивая интегрированную систему сбора данных в прибрежном, региональном и глобальном масштабах. Цель OOI - предоставлять данные и информационные продукты за более чем 25-летний период времени, что позволит лучше понять океанскую среду и критические океанские проблемы.
История
Еще в 1987 году сообщество ученых-океанологов начало дискуссии о науке, концепциях проектирования и инженерии обсерваторий для исследования океана, что привело к формированию Международной океанической сети (ION) в 1993 году. [1] Первый национальный комитет был сформирован в В 1995 году и позже был преобразован в комитет по динамике Земли и океанских систем (DEOS), которому было поручено сосредоточить внимание на исследовательском планировании сети океанских обсерваторий. [2] В 2003 году Комиссия Pew Oceans рекомендовала изменения, направленные на улучшение использования обществом прибрежных и глобальных океанов, а также их управления и воздействия на них. [3] [4]
Импульс для ориентированных на исследования наблюдений за океаном был достигнут благодаря двум исследованиям Национального исследовательского совета (NRC) в 2000 и 2003 годах («Освещение скрытой планеты: будущее науки обсерваторий морского дна» [5] и «Возможности исследований океана в 21 веке» [6] ] ) и серию общественных семинаров. В 2000 году Национальный научный совет (NSB) одобрил OOI в качестве потенциального проекта строительства крупного исследовательского оборудования и сооружений для включения в будущий бюджет Национального научного фонда, что позволило сосредоточить усилия по планированию.
В 2004 году Отдел наук об океане NSF (NSF OCE) создал проектный офис OOI в рамках сети интерактивных обсерваторий Ocean Research (ORION) для координации дальнейшего планирования OOI между двумя независимыми, но взаимодополняющими группами, Объединенными океанографическими учреждениями (JOI) и Консорциумом по океану. Исследования и образование (CORE). [7] Программный офис впоследствии перешел исключительно в JOI, который затем слился с CORE, чтобы сформировать Консорциум лидерства в океане в 2007 году. В 2005 году проектный офис OOI обратился к сообществу исследователей океана за помощью в разработке дизайна сети OOI, запросив Запрос for Assistance (RFA), в результате которых было подготовлено 48 предложений, отражающих мысли и идеи более 550 исследователей и непосредственных участников, а также участие более 130 отдельных образовательных и исследовательских учреждений. Используя ответы процесса RFA и связанные результаты обзора, проектный офис OOI ORION и внешний научно-технический консультативный комитет разработали первоначальный концептуальный проект сети (CND) для OOI, который затем стал предметом обсуждения на семинаре по проектированию и внедрению OOI. в марте 2006 г.
В августе 2006 года NSF провел обзор концептуального дизайна (CDR) для оценки технической осуществимости и бюджета проекта, плана управления проектом, включая графики и основные этапы, а также образовательных и информационных планов. Группа CDR подтвердила, что предлагаемый OOI изменит океанографические исследования в ближайшие десятилетия, и что CND является хорошей отправной точкой для развития сети OOI.
Дальнейшее уточнение конструкции на основе передового инженерного опыта и финансовых обзоров привело к пересмотру первоначального CND. Проектный офис OOI, работая с консультативными комитетами OOI, состоящими из неконфликтных членов сообщества, и консультируясь с NSF, затем создал пересмотренный CND.
В 2007 году Объединенный подкомитет по океаническим наукам и технологиям Национального совета по науке и технологиям [8] разработал Стратегию приоритетных направлений океанографических исследований [9], которая обеспечивает основу для инвестиций в исследования для более глубокого понимания океанических процессов и взаимодействий, которые способствуют ответственному использованию океана. среда. ORPS определил три сквозных элемента, одним из которых является наблюдение за океаном для исследований и управления.
В конце 2007 года проект OOI прошел предварительную проверку дизайна [10], а в 2008 году завершился окончательный анализ дизайна сети, в результате чего был разработан окончательный проект сети. [11] В мае 2009 года Национальный совет по науке уполномочил директора NSF выделить средства на строительство и ввод в эксплуатацию OOI. В сентябре 2009 года NSF и Консорциум лидерства в океане подписали Соглашение о сотрудничестве [12], которое положило начало этапу строительства OOI.
Места расположения глобальных массивов OOI были выбраны командой из примерно 300 ученых [13] для целевых регионов, которые были недостаточно исследованы и подвержены экстремальным условиям (например, сильным ветрам и состояниям моря), которые были затруднительны для непрерывного или даже частого базирования на кораблях. измерения. Первоначально запланированные места для глобальных исследований включают в себя оборудованные причалы и планеры в четырех местах: Аргентинский бассейн, море Ирмингера, Южный океан и станция Папа.
Первый год финансирования в рамках Соглашения о сотрудничестве поддержал ряд строительных работ, выполненных Морскими организациями-исполнителями (Океанографический институт Вудс-Холла, Вашингтонский университет и Университет штата Орегон), включая производство, проектирование и создание прототипов ключевых прибрежных и открытых территорий. компоненты океана (причалы, буи, датчики), присуждение основного контракта на поставку кабеля на морское дно, завершение строительства береговой станции для электроснабжения и передачи данных, а также разработка программного обеспечения для интерфейсов датчиков с сетью. Последующие годы финансирования поддержали завершение строительства прибрежных, глубоководных и морских систем.
OOI был заказан и принят NSF в 2016 году, и данные с более чем 900 датчиков на семи сайтах стали доступны для бесплатного скачивания в режиме, близком к реальному времени, в режиме онлайн. Годовой бюджет составляет примерно 55 миллионов долларов. [14]
В октябре 2018 года офис управления программами OOI перешел из Консорциума по лидерству в океанах в Океанографический институт Вудс-Хоул. [15]
В январе 2018 года, в соответствии с некоторыми рекомендациями, изложенными в документе «Морские изменения: десятилетний обзор океанографических исследований 2015–2025 годов», система Аргентинского бассейна была закрыта, а зона действия Южного океана была сокращена до поверхностной швартовки, которая была удалена. в 2020 г. [16] Все данные OOI, собранные на участках бассейна Аргентины и Южного океана, по-прежнему будут размещаться на веб-сайте OOI.
Организационная структура
Программа OOI управляется и координируется Проектным офисом OOI в Океанографическом институте Вудс-Хоул [17] (WHOI), с четырьмя организациями, ответственными за эксплуатацию и обслуживание конкретных компонентов системы OOI.
- Океанографический институт Вудс-Хоул [18], отвечающий за прибрежные и глобальные узлы, в том числе прибрежный первопроходческий массив и два глобальных массива, включая связанные с ними причалы, автономные транспортные средства и датчики.
- Университет штата Орегон [19] отвечает за причалы, автономные транспортные средства и датчики Coastal Endurance Array.
- Вашингтонский университет отвечает за региональную кабельную сеть, включая кабельные системы морского дна, причалы и датчики.
- Rutgers, Государственный университет Нью-Джерси , управляет киберинфраструктурой OOI до конца 2021 года. В октябре 2020 года WHOI и Университет штата Орегон (OSU) совместно объявили [20], что OSU возьмет на себя ответственность за киберинфраструктуру после упорядоченного перехода от Rutgers.
Темы
Сайты и платформы компонентов OOI нацелены на следующие ключевые научные процессы:
Обмен океаном и атмосферой
Определите количественно обмен энергией и массой между воздухом и морем, особенно во время сильных ветров (более 20 метров в секунду), чтобы получить оценки обмена энергией и газом между поверхностью и глубинами океана . Такие измерения должны улучшить предсказательную способность моделей прогнозирования штормов и изменения климата.
Изменчивость климата, циркуляция океана и экосистемы
Изучите, как изменчивость климата влияет на циркуляцию океана , погодные условия, биохимическую среду океана и морские экосистемы .
Турбулентное перемешивание и биофизические взаимодействия
Понять роль турбулентного перемешивания в переносе материалов в океане и в обмене энергией и газами между океаном и атмосферой.
Динамика прибрежных океанов и экосистемы
Определите количественно процессы, управляющие прибрежным океаном.
Пластинчатая геодинамика океана
Изучите степень, в которой границы активных тектонических плит влияют на океан с физической, химической и биологической точек зрения. Движение литосферы и взаимодействия на границах плит на морском дне или под ним несут ответственность за краткосрочные события, такие как землетрясения , цунами и извержения вулканов . Эти регионы также являются местом наибольшей гидротермальной и биологической активности в океанских бассейнах.
Взаимодействие флюид-горная порода и подпольная биосфера
Океаническая кора содержит наибольший водоносный горизонт на Земле и поддерживает обширную глубокую биосферу . Тепловая циркуляция и реакционная способность флюидов, полученных из морской воды, могут изменять состав океанических плит, приводить к образованию гидротермальных источников, которые поддерживают уникальные микро- и макробиологические сообщества, и концентрировать метан с образованием массивных резервуаров метанового газа и гидрата метана .
Составные части
OOI состоит из двух прибрежных массивов (Coastal Pioneer Array и Coastal Endurance Array), двух глобальных массивов (Global Irminger Sea Array и Global Station Papa Array), региональной кабельной сети (RCA) и киберинфраструктуры.
Прибрежные и глобальные массивы
Прибрежные массивы обеспечивают устойчивый адаптируемый доступ к сложным прибрежным системам. Прибрежные массивы простираются от континентального шельфа до континентального склона , что позволяет ученым изучать прибрежные процессы, включая апвеллинг , гипоксию , фронты разлома шельфа, а также роль волокон и водоворотов в обмене между шельфами. Технологии, которые собирают данные в прибрежной зоне, включают заякоренные буи с фиксированными датчиками, пришвартованные вертикальные профилометры, подводные кабели , планеры и автономные подводные аппараты .
Прибрежная обсерватория включает в себя долгосрочный комплекс Endurance Array в восточной части Тихого океана и перемещаемый Pioneer Array в Западной Атлантике. Океанографический институт Вудс-Хоул установил и эксплуатирует комплекс Pioneer Array. Университет штата Орегон установил и эксплуатирует систему Endurance Array.
В настоящее время действуют два глобальных массива (Global Irminger Sea Array и Global Station Papa Array). Аргентинский бассейн и массивы Южного океана были удалены, но их данные остаются доступными через портал данных OOI.
Прибрежный массив первопроходцев
Coastal Pioneer Array - это сеть платформ и датчиков, которые работают на континентальном шельфе и на склоне к югу от Новой Англии . Якорная установка расположена в центре разлома шельфа в Срединно-Атлантической бухте к югу от Кейп-Код , штат Массачусетс. Данные Coastal Pioneer Array позволяют ученым изучить, как процессы обмена структурируют физические, химические и биологические свойства континентального шельфа и склона. [21] Непрерывный быстрый отбор проб с интервалами от часов до дней в различных пространственных масштабах (от метров до сотен километров) дает представление об океанографических процессах, которые происходят в течение более чем одного сезонного или годового цикла.
Научная мотивация
Фронт разлома шельфа Срединно-Атлантической бухты - это постоянная океанографическая особенность, связанная с изменением батиметрии континентального шельфа и склона. Фронтальная область находится под влиянием колец, меандров и нитей Гольфстрима .
Фронтальная область связана с переносом тепла, пресной воды, питательных веществ и углерода вдоль и поперек шельфа. Эти потоки контролируют водные массы и характеристики экосистем во многих регионах. Многие процессы вдоль фронта обрыва шельфа развиваются быстро и происходят в коротких пространственных масштабах. [22]
Дизайн
Pioneer Array обеспечивает трехмерное изображение ключевых биофизических взаимодействий на краю полки с помощью своего гибкого мультиплатформенного массива, который объединяет заякоренные и мобильные компоненты с высоким пространственным и временным разрешением. Массив включает семь причалов, протяженностью 9 км и 47 км континентального шельфа. Причалы расположены на расстоянии от 9,2 км до 17,5 км друг от друга. Три из семи площадок имеют парные причалы. [22] В своем первоначальном местоположении к югу от Кейп-Код "Пионер" встроен в установленную региональную систему наблюдений. Планируется, что Pioneer Array будет перемещаться с места на место примерно через пятилетние интервалы, чтобы охарактеризовать процессы в различных прибрежных средах океана. [23]
Два автономных подводных аппарата (АНПА) исследуют фронтальную область в непосредственной близости от пришвартованной группы, а пять прибрежных планеров разрешают мезомасштабные особенности на внешнем шельфе и на морском склоне между фронтом разлома шельфа и Гольфстримом. Два профилирующих планера служили причалом для отбора проб в одной точке. Планеры контролируют общую площадь 185 км на 130 км. Номинальная выборка миссий АНПА в шельфовом и поперечном направлениях в двух прямоугольниках 14 км на 47 км. [21]
Прибрежный массив выносливости
Прибрежный комплекс Endurance Array, расположенный на континентальном шельфе и на склоне у Орегона и Вашингтона, обеспечивает долгосрочную сеть причалов, бентосных узлов, датчиков и планеров с кабельным и бескабельным подключением. Он является частью более крупной сети обсерваторий на тихоокеанском побережье, которая также включает в себя обсерватории OOI Regional Cabled Array, OOI Global Station Papa Array и NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory (PMEL), а также обсерватории Ocean Networks Canada .
Научная мотивация
Массив предназначен для наблюдения за межгодовыми (например, Эль-Ниньо-Южное колебание ) и десятилетними (например, Тихоокеанское десятилетнее колебание ) моделями. Инструменты исследуют ветровую динамику апвеллинга и даунвеллинга, а также влияние реки Колумбия на прибрежную экосистему. [24]
Дизайн
Массив состоит из двух линий причалов, один у Ньюпорта, Орегон (линия Орегона), а другой у гавани Грейс, Вашингтон (линия Вашингтон). Место для линии Орегон было выбрано потому, что оно близко к исторической гидрографической линии Ньюпорта, вдоль которой с 1961 года проводился регулярный сбор океанографических проб. Участок линии Вашингтон был выбран в качестве сопутствующей линии на севере. Обе области находятся под влиянием близлежащего шлейфа реки Колумбия, крупнейшего источника пресной воды на западном побережье США.
Наблюдения за планерами охватывают 500 км от северного Вашингтона (~ 48 ° с.ш.) до Кус-Бэй, штат Орегон (~ 43 ° с. Планеры отбирают образцы из 20-метровых изобат между линиями швартовки вдоль одного разреза север-юг на 126 ° з.д. и пяти разрезов восток-запад до 126 ° з.д. или 128 ° з.д. для разрезов, пересекающихся с массивами. [25] Некоторая инфраструктура Endurance Array Oregon Line подключается к кабельной сети RSN для обеспечения повышенной мощности и связи для наблюдения за водным слоем и процессами на морском дне. [24]
Глобальные массивы
Расположение глобальных массивов было выбрано группой ученых (~ 300 человек) [26] на основе регионов, которые недостаточно исследованы и подвержены экстремальным условиям (например, сильным ветрам и состоянию моря), которые сложно выдерживать непрерывно или даже часто. судовые измерения. Запланированные площадки для глобальных исследований включали оборудованные причалы и планеры в четырех местах: Аргентинский бассейн ; [27] море Ирмингера ; [28] Южный океан ; [29] и Station Papa. [30] Глобальная система бассейнов Аргентины и Глобальная система Южного океана были выведены из эксплуатации в 2018 и 2020 годах, соответственно. Глобальные массивы разрабатываются и эксплуатируются компаниями Woods Hole and Scripps.
Наблюдения в этих высокоширотных районах имеют решающее значение для понимания процессов циркуляции океана и изменения климата. Глобальные массивы включают в себя причалы, состоящие из неподвижных и движущихся датчиков, которые измеряют потоки тепла, влаги и количества движения воздух-море, а также физические, биологические и химические свойства водной толщи. Каждый массив также включает планеры для выборки в пределах посадочного места массива.
Глобальный морской массив Ирмингера
Научная мотивация
Глобальный морской массив Ирмингера расположен в Северной Атлантике у южной оконечности Гренландии. Сильные ветры и волны способствуют сильному взаимодействию атмосферы и океана, в том числе обмену энергией и газом, что способствует связыванию CO 2 и высокой биологической продуктивности и рыболовству в регионе. Этот район также является местом образования глубоководных вод Северной Атлантики , важных для крупномасштабной термохалинной циркуляции океанской воды.
Дизайн
Irminger Sea Array представляет собой набор из трех причалов. Поскольку расстояние между причалами примерно в десять раз больше глубины воды, этот массив может собирать данные о мезомасштабной изменчивости. Одна площадка для швартовки состоит из спаренной швартовки Global Surface и подземной швартовки Global Profiler. Два других участка состоят из фланговых подземных причалов. Пробы воды над подземным причалом Global Profiling Mooring отбираются с помощью планеров с вертикальным профилированием. Пробы воды внутри и вокруг массива отбираются планерами в открытом океане, собирающими данные о пространственной изменчивости. Данные с планеров передаются по беспроводной связи через акустический режим на причалы и на спутник для передачи на серверы OOI. Беспроводное перепрограммирование планеров и определенных частей массива также возможно для сбора данных о внезапных событиях или изменениях окружающей среды. [28]
Глобальная станция Papa Array
Научная мотивация
Глобальная станция Papa Array расположена в заливе Аляска к северу от прибрежной зоны выносливости и региональных кабельных сетей. Комплекс является частью более крупной сети обсерваторий в северо-восточной части Тихого океана.
Три причала комплекса расположены рядом с наземным буем Ocean Station Papa, обслуживаемым NOAA PMEL. Этот регион известен своим продуктивным промыслом и низкой изменчивостью вихрей, но он страдает от крайней уязвимости к закислению океана. Непрерывные измерения физических, биологических и химических свойств помогут отслеживать мезомасштабные и крупномасштабные модели, такие как Тихоокеанская декадная осцилляция. [30]
Дизайн
Global Station Papa Array - это набор из трех причалов. Поскольку расстояние между причалами примерно в десять раз больше глубины воды, этот массив может собирать данные о мезомасштабной изменчивости. В отличие от конструкции Global Irminger Sea Array, у Global Station Papa нет наземной швартовки OOI. Вместо этого подземный причал Global Profiler совмещен с поверхностным причалом NOAA PMEL в одном углу треугольника. Как и в случае с Глобальным морским массивом Ирмингера, два других угла занимают фланговые подповерхностные причалы. [31] Причалы дополняются планерами открытого океана, которые собирают данные о пространственной изменчивости внутри и вокруг массива, и планерами с вертикальным профилированием, которые отбирают воду над подповерхностными швартовками. Данные с планеров передаются по беспроводной связи через акустический режим на причалы и на спутник для передачи на серверы OOI. Беспроводное перепрограммирование планеров и определенных частей массива также возможно для сбора данных о внезапных событиях или изменениях окружающей среды. [30]
Региональная кабельная сеть (RCA)
Региональная кабельная сеть (RCA) состоит из кабельных массивов датчиков наблюдения за океаном в северо-восточной части Тихого океана. RCA пересекает плиту Хуана де Фука , что делает RCA первой океанской обсерваторией в США, охватывающей тектоническую плиту. Его наблюдения позволяют глубоко изучить вулканическую активность, выходы метана, гидротермальные источники и подводные землетрясения, а также биологические, химические и физические процессы в вышележащей водной толще.
Платформы и датчики связаны примерно 900 км (560 миль) оптико-электронным кабелем. Конструкция обеспечивает высокую мощность (10 кВ, 8 кВт) и полосу пропускания (10 GbE) для массивов датчиков на морском дне и по всей толще воды с использованием причалов с инструментальными профилографами слежения за тросом, инструментальными платформами длиной 200 м и профилометрами с лебедкой. Кабели обеспечивают двустороннюю связь в режиме реального времени между приборами на морском дне и водяном столбе и береговой станцией в Пасифик-Сити, штат Вашингтон. RCA был установлен и эксплуатировался Вашингтонским университетом. [32]
Семь крупных подстанций на морском дне (первичные узлы) обеспечивают питание и пропускную способность шести площадок, включая те, что находятся на шельфе Орегона и оффшорные площадки Endurance Array. Два дополнительных участка охватывают континентальную окраину до основания склона. Основание склона расположено примерно в 125 км к западу от Ньюпорта, штат Орегон, на глубине 2900 м. На нем размещены причалы как для морского дна, так и для профилирования с использованием инструментов, и он позволяет исследовать изменчивость и взаимодействие глубоководных вод океана, Калифорнийского течения и апвеллинга. Он обеспечивает основу для установления транспортных связей вверх по склону и понимания связи глубинных и мелководных процессов, действующих на морском участке в Орегоне.
Другие участки в RCA сосредоточены на Южном гидратном хребте , районе массивных подводных газогидратных отложений и потоков метана с морского дна в океан, и на Осевой подводной горе , самом магматически мощном вулкане на спрединговом центре хребта Хуан-де-Фука. который разразился в апреле 2011 года.
RCA дополняет кабельную обсерваторию НЕПТУН, которую Ocean Networks Canada работает на северной плите Хуан-де-Фука. Вместе эти обсерватории позволяют проводить долгосрочные исследования морского дна и океана в масштабе плит в северо-восточной части Тихого океана. [33]
Континентальный маржинальный массив с кабелем
Научная мотивация
Часть континентальной окраины RCA, расположенная к западу от Ньюпорта, штат Орегон, сосредоточена на наблюдениях за биогеохимическими и физическими океанографическими процессами, прибрежными экосистемами, просачиванием метана / отложениями гидратов и сейсмическими событиями вдоль зоны субдукции Каскадия к западу от Ньюпорта, штат Орегон.
Геофизические наблюдения на площадке Slope Base выявляют сейсмические события и цунами, связанные с землетрясениями в зоне субдукции Каскадии и в дальней зоне. На этом участке также есть инфраструктура морского дна и причалы с инструментальными профилировщиками, предназначенными для наблюдения за более глубокими частями Калифорнийского течения, биогеохимическими процессами в вышележащей водной толще, включая закисление океана и тонкие слои, а также топографическое воздействие океанических вод, вызванное крутым неровным рельефом.
Южный хребет Гидрат расположен в районе погребенных отложений гидратов метана и, реже, гидратов, выходящих на морское дно. Богатые метаном флюиды и пузырьковые шлейфы, выбрасываемые из этих просачиваний, поддерживают плотные сообщества донных микробов и могут служить источником углерода для верхних слоев воды, поддерживая окисляющие метан бактерии и более крупные организмы. Метан, являющийся мощным парниковым газом, также важен для количественной оценки выбросов метана в атмосферу. Дестабилизация гидратов метана также может привести к обрушению откосов, представляющих значительные геологические опасности. Новые гидролокаторы для обзора и количественной оценки, финансируемые Германией через Бременский университет, впервые отображают все метановые шлейфы, исходящие из Южного гидратного хребта. [34]
Дизайн
Континентальная окраина включает в себя инфраструктуру, расположенную на континентальном склоне и у основания континентального склона, которая соединяется с линией Endurance Array Oregon Line на морских участках и на шельфе. Основание склона Орегона расположено в зоне субдукции Каскадия, недалеко от континентального склона. Участок Южного хребта Гидрат расположен на материковом склоне. Волоконно-оптические кабели обеспечивают питание и двустороннюю связь с распределительными коробками, в которых размещены датчики и геофизические инструменты, такие как сейсмометры и гидрофоны. Три распределительных коробки на Южном гидратном хребте включают датчики, которые отображают и измеряют шлейфы гидрата метана, чтобы помочь понять движение и химический состав этих флюидов. Распределительные коробки, соединенные с тросовыми глубоководными и мелкими якорными устройствами для профилирования на участке основания склона, позволяют проводить наблюдения в толще воды от морского дна до поверхности океана. [35] Инфраструктура морского дна включает широкополосный сейсмометр и низкочастотный гидрофон для мониторинга местных и удаленных сейсмических событий. Вся инфраструктура подключена к кабелю для подачи питания и потоков данных в реальном времени, а также обмена данными в реальном времени, которые позволяют реагировать на события. Широкополосные гидрофоны на причале от Аксиала до участка шельфа Орегона разграничивают вокализации млекопитающих и звуки, издаваемые деятельностью человека. [36]
Осевая система подводных гор с тросом
Научная мотивация
Осевая подводная гора RCA расположена более чем в 500 км от берега и включает участки, расположенные в кальдере осевой подводной горы и у ее подножия. Осевая подводная гора - действующий подводный вулкан, расположенный в центре распространения хребта Хуан-де-Фука .
Площадка Axial Caldera расположена на вершине подводной горы на 1500 м ниже поверхности моря. Обсерватория на Осевой подводной горе - самая современная подводная вулканическая обсерватория в мире. Приборы на канатной осевой системе подводных гор облегчают изучение сейсмической активности, извержений вулканов, гидротермальных источников , образования и изменения океанической коры , а также того, как температура и химические изменения, связанные с вулканической активностью, влияют на сообщества микробов и макрофауны. [37]
Инфраструктура кальдеры также была дополнена инструментами при финансовой поддержке NSF , Управления военно-морских исследований и НАСА . Эти инструменты охватывают широкие научные исследования деформации земной коры вулкана с последующими исследованиями, сосредоточенными на землетрясениях в зоне субдукции Каскадия . Новые инструменты, финансируемые НАСА, также позволят получить представление о поисках жизни на других планетах. [38]
Площадка Axial Base - это среда открытого океана, где Северо-Тихоокеанское / Калифорнийское течение взаимодействует с субполярным круговоротом, что делает этот участок важным местом, где переносятся тепло, соль, газы и биота. Сбор данных направлен на поиск связей между динамикой океана, экосистемами и климатом в различных масштабах, от бассейнового до регионального. [37]
Дизайн
На площадке Axial Caldera есть пять распределительных коробок средней мощности, которые содержат инструменты для сбора данных. Сейсмометры и гидрофоны собирают геофизические данные. Устройства давления-наклона обнаруживают изменения высоты и угла морского дна, связанные с раздуванием и сдуванием магматических очагов. Для изучения гидротермальных жерл используются несколько типов инструментов, включая камеры, датчики и трехмерный терморезистор.
На площадке осевой базы соединительные коробки соединены с швартовкой для глубинного профилировщика с тросом и швартовкой для неглубокого профилировщика с тросом. Швартовка глубинного профилировщика с тросом содержит прибор для отслеживания троса, который отбирает толщину воды от 150 м под поверхностью до почти дна (до 2600 м, в зависимости от глубины воды). Швартовный прибор для профилирования мелководья Cabled Shallow Profiler Mooring с помощью научного отсека с инструментами отбирает образцы воды на мелководье (от 200 м до уровня чуть ниже поверхности). Инфраструктура морского дна, такая как широкополосный сейсмометр и низкочастотный гидрофон, позволяет RCA отслеживать местные и удаленные сейсмические события.
Волоконно-оптические кабели обеспечивают питание и двустороннюю связь в реальном времени с приборами с берега. Живое общение позволяет реагировать на события. [37]
Киберинфраструктура
OOI Cyberinfrastructure (CI) управляет и объединяет данные от более чем 800 инструментов, развернутых на пяти действующих океанских массивах, связывая морскую инфраструктуру с глобальным сообществом пользователей. Команда CI из Рутгерса, Государственный университет Нью-Джерси, управляет оборудованием, а WHOI управляет программными инструментами для управления данными, их обработки и контроля качества собранных наборов данных. и объединяет данные от различных датчиков OOI.
Университет Калифорнии, Сан - Диего первоначально разработан кибер - инфраструктуры. В 2016 году проект был переведен в Университет Рутгерса . [39] OOI CI обеспечивает чрезвычайно высокое время безотказной работы и качество обслуживания. он собрал и обработал 36 терабайт данных (по состоянию на май 2020 года) и обслужил почти 200 миллионов запросов от пользователей. В октябре 2020 года Университет штата Орегон взял на себя ответственность за киберинфраструктуру для OOI с упорядоченной передачей ресурсов и оборудования, которая должна произойти в течение следующего года.
.
Рекомендации
- Перейти ↑ Delaney, JR (1987). Научное обоснование создания долгосрочных систем наблюдения за дном океана / лабораторных систем . Спрингер, Дордрехт. С. 389–411. DOI : 10.1007 / 978-94-009-3803-8_27 . ISBN 978-94-010-8192-4.
- ^ Orcutt, JA; Бергер, Дж; Вернон, Флорида (2002). «Конструкции стабильных платформ для глобальных причалов DEOS». Тезисы осеннего собрания AGU . Американский геофизический союз. 2002 : OS61B – 0223. Bibcode : 2002AGUFMOS61B0223O .
- ^ "Комиссия Pew Oceans. Май 2003 г." Живые океаны Америки: намечая курс на морские изменения " (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 07 февраля 2012 года.
- ^ «Наша работа» . Архивировано из оригинального 7 -го апреля 2014 года . Проверено 7 июня 2016 .
- ^ Национальный исследовательский совет. «Освещая скрытую планету: будущее науки обсерватории морского дна» . Национальная академия наук . Издательство национальных академий.
- ^ Национальный исследовательский совет. «Возможности исследований океана в 21 веке: создание сети океанографических обсерваторий» . Национальная академия наук . Издательство национальных академий.
- ^ Шофилд, Оскар; Тиви, Маргарет К. (июнь 2004 г.). «Строя окно в море: интерактивные сети обсерваторий по исследованию океана (ORION)» . Океанография . 17 (2): 113–120. DOI : 10.5670 / oceanog.2004.59 .
- ^ «Подкомитет по океаническим наукам и технологиям» . Управление научно-технической политики - через национальные архивы .
- ^ «Объединенный подкомитет Национального совета по науке и технологиям по науке и технологиям об океане. 2006. Направление курса наук об океане для Соединенных Штатов на следующее десятилетие: стратегия приоритетных исследований океана (ORPP)» (PDF) . Управление научно-технической политики - через национальные архивы .
- ^ «Предварительная проверка проекта» . 14 июня 2010 г.
- ^ Инициатива океанических обсерваторий. 2010 Окончательный дизайн сети
- ^ «Лидерство океана: соглашение о сотрудничестве» .
- ^ Дали, Кендра; Янке, Ричард; Молин, Марк; Детрик, Роберт; Лютер, Дуг; Мацумото, Джордж; Майер, Ларри; Рэйбоулд, Кит. ". Отчет о семинаре по проектированию и внедрению" (PDF) . Лидерство в океане .
- ^ Витце, Александра (09.06.2016). «Наконец-то стартует американский проект по наблюдению за океаном» . Природа . 534 (7606): 159–160. Bibcode : 2016Natur.534..159W . DOI : 10.1038 / 534159a . PMID 27279186 .
- ^ Sea Change: Десятилетний обзор наук об океане за 2015–2025 гг. (Резюме) . Национальная академия прессы. 2015. стр. 11.
- ^ «Научный план Инициативы океанических обсерваторий (OOI): захватывающие возможности с использованием данных OOI» (PDF) . Январь 2021 г.
- ^ «Лидерство в океане: политика и законодательство» .
- ^ "Океанографическое учреждение Вудс-Хоул" .
- ^ «Главный участник ОГУ в инициативе по созданию системы глобальных океанических обсерваторий» . Государственный университет Орегона. 02.09.2009. Проверить значения даты в:
|date=
( помощь ) - ^ https://www.ecomagazine.com/news/ocean-community/osu-assumes-cyberinfrastructure-responsibility-for-ocean-observatories-initiativethat= . Отсутствует или пусто
|title=
( справка ) - ^ а б «Прибрежный пионерский массив» . Инициатива океанических обсерваторий . Проверено 23 марта 2021 года .
- ^ а б Гаваркевич, Глен; Плюддеманн, Альберт (12 июля 2017 г.). «Научное обоснование и концептуальное проектирование технологически ориентированной обсерватории обрыва шельфа: OOI Pioneer Array» . Журнал оперативной океанографии . 13 : 19–36.
- ^ «Пионерские испытания буев в море намечены на сентябрь» . 28 марта 2011 г.
- ^ а б «Береговой массив выносливости» . Инициатива океанических обсерваторий . Проверено 23 марта 2021 года .
- ^ Смит, Лесли; Барт, Джон; Келли, Дебора; Plueddemann, Al; Родеро, Иван; Улсес, Грег; Вардаро, Майкл; Веллер, Роберт (март 2018). «Инициатива океанических обсерваторий» (PDF) . Океанография . 31 : 16–35.
- ^ Дейли, К., Р. Янке, М. Молин, Р. Детрик, Д. Лютер, Г. Мацумото, Л. Майер, К. Рейбоулд. Май 2006 г. Отчет о семинаре по разработке и внедрению.
- ^ «Глобальный аргентинский бассейн» . Инициатива океанических обсерваторий . Проверено 25 марта 2021 года .
- ^ а б «Глобальный морской массив Ирмингера» . Инициатива океанических обсерваторий . Проверено 25 марта 2021 года .
- ^ «Глобальный массив Южного океана» . Инициатива океанических обсерваторий . Архивировано 08 мая 2012 года . Проверено 25 марта 2021 года .
- ^ а б в "Глобальная станция Папа Массив" . Инициатива океанических обсерваторий . Проверено 25 марта 2021 года .
- ^ «Инициатива океанических обсерваторий развертывает первую глобальную площадку в заливе Аляска» . Инициатива океанических обсерваторий . Проверено 30 марта 2021 года .
- ^ «Региональная кабельная сеть» . Инициатива океанических обсерваторий . Проверено 22 апреля 2021 года .
- ^ "Узлы регионального масштаба на карте станции OOI" . Архивировано из оригинала на 2012-05-02 . Проверено 2 марта 2013 .
- ^ «Выбросы взрывоопасных пузырьков из Южного гидратного хребта» . Инициатива океанических обсерваторий . 13 декабря 2019 . Дата обращения 4 мая 2021 .
- ^ «Континентальный маржинальный массив с кабельным подключением» . Инициатива океанических обсерваторий . Дата обращения 4 мая 2021 .
- ^ «Широкополосный гидрофон» . Интерактивные океаны .
- ^ а б в «Осевая система подводных гор с тросом» . Инициатива океанических обсерваторий . Проверено 3 июня 2021 года .
- ^ «Общественное расширение региональной кабельной сети» . Интерактивные океаны . Проверено 3 июня 2021 года .
- ^ Витце, Александра (27 ноября 2014 г.). «Проект океанской обсерватории попадает в бурную воду» . Природа . 515 (7528): 474–475. Bibcode : 2014Natur.515..474W . DOI : 10.1038 / 515474a . PMID 25428476 .
Внешние ссылки
- Веб-сайт инициативы "Океанские обсерватории"
- Университет штата Орегон - Массив выносливости OOI
- Вашингтонский университет - региональный компонент OOI
- Калифорнийский университет в Сан-Диего - OOI CyberInfrastructure
- Океанографическое учреждение Вудс-Хоул - прибрежный глобальный компонент OOI
- Совет по организации океанических обсерваторий [ постоянная мертвая ссылка ]