NOAAs Argo -program har observeret havene i to årtier

Havet er massivt. Det dækker mere end 70 procent af Jordens overflade. Stillehavet alene dækker 60 millioner kvadratkilometer (155 millioner kvadratkilometer) af planeten. Dette vand regulerer vores klima og vejrmønstre ved at lede varme fra ækvator til polerne, producerer mere end halvdelen af ​​verdens ilt, og optager 50 gange mere kuldioxid end vores atmosfære.

Hemmelighederne, som havet rummer, kan fortælle os meget om planetens tilstand. Men, at komme til den information kan være en udfordring for både mennesker og videnskabelige instrumenter, især i forræderiske områder, hvor der er stenet hav, rasende storme, tyk is og dybt trykknusende vand.

Det er her en flåde af robot, selvdæmpende flydere kommer ind. De er en del af et internationalt program kaldet Argo, og disse mini -observatorier giver forskere omfattende, næsten realtidsdata om havets fysiske tilstand. Disse data inkluderer temperatur- og saltindholdsmønstre, der hjælper forskere mere præcist med at måle den globale opvarmning og stigende havniveau, forbedre vejrudsigter og klimaforudsigelser, og bedre måle intensiteten af ​​orkaner.

Hvordan fungerer Argo?

Argo er et internationalt samarbejde, der involverer implementering af næsten 4, 000 cylinderformet, fritdrevne flydere spredt ud over havet. Flådene placeres cirka hver 300 kilometer fra hinanden - ved hver 3 graders breddegrad med 3 graders længdegrad. Standardflådene måler temperatur og saltindhold i de øverste 6, 561 fod (2, 000 meter) af havet, siger Gregory C. Johnson, Ph.d., en oceanograf ved National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) 's Pacific Marine Environmental Laboratory i Seattle, Washington.

"Vores dækning er faktisk revolutionerende, "Siger Johnson. Han har været involveret i Argo siden programmet begyndte i 2000, og har brugt Argo -data i sin egen publicerede forskning. "At have næsten 4, 000 kerne Argo flyder derude nu giver os så meget mere data, end vi har haft i de foregående årtier. "

Argo er en vigtig komponent i Global Ocean Observing System (GOOS) og Global Climate Observing System (GCOS), som leverer data for hav- og atmosfæriske tjenester og data af høj kvalitet til klimaforskning, henholdsvis.

Til dato, 26 lande har indsat Argo floats og fortsætter med at behandle dataene fra dem. Flere andre lande bidrager med logistisk støtte og adgang til skibe. Hvert land får sin egen finansiering til at købe floats, som ringer ind på omkring $ 20, 000 hver.

En anden bemærkelsesværdig ting ved Argo er, at dens data er gratis og tilgængelige for alle i verden, der ønsker at bruge dem. Det er gemt på to globale dataservere, den ene i Frankrig og den anden i USA. For at få adgang til oplysningerne, kan du besøge siden "Argo -datakilder".

Hvad gør Argo Floats?

Der er forskellige typer Argo -flydere, og hver kan programmeres til at køre forskellige missioner. Standard Argo float's mission kører på en 10-dages cyklus:

• Dag 1 :En float er indsat, normalt fra et skib, i havet på et forudbestemt punkt. Den bruger de første seks timer på at falde lodret omkring 0,62 miles (1, 000 meter) i havet.
• Dag 1-9 :Når flyderen når 1, 000 meter i dybden, den driver med strømmen i ni dage.
• Dag 10 :På den sidste dag i cyklussen, flyderen falder yderligere 1, 000 meter ned i havet, til cirka 1,2 miles (2, 000 meter) under overfladen. Så flyder flyderen tilbage til op, en proces, der tager cirka seks til 12 timer, under hvilken den opsamler en temperatur- og saltindholdsprofil.

Når flyderen bryder overfladen, den bruger de næste 15 minutter til en time på at transmittere dataene fra en antenne, der er placeret på toppen af ​​flyderen, til en satellit, før den falder ned igen og gentager 10-dages cyklus.

Siden 2000 har Argo har samlet næsten 2 millioner dybhavsprofiler, giver en komplet, nærbillede af havet i realtid.

Hvad er der inde i en Argo Float?

Standard Argo floats indeholder følgende materialer:

• ledningsevne, temperatur, dybdesensor (CTD), der bestemmer havets fysiske egenskaber
• ekstern blære, der styrer flyderens opdrift
• indre reservoir, der lagrer olie, når den ikke puster den ydre blære op
• hydraulisk pumpe, der flytter olie mellem det indre reservoir og den ydre blære
• antenne øverst, der gør det muligt for flyderen at overføre data til en satellit
• lithium batterier

Der er et par forskellige typer Argo floats. Standard Argo floats er designet til at gå så dybt som 1,2 miles (2, 000 meter). Teknologiske fremskridt i de to årtier siden Argo -programmet begyndte har ført til oprettelsen af ​​mere specialiserede floats.

• Deep Argo Mission floats er specielt designet til at gå til havbunden - op til 3,72 miles (6, 000 meter) dybt. For at nå disse dybder, flyderne skal modstå, hvad Argo -teamet beskriver som "tryk, der kan sammenlignes med vægten af ​​to minibusser koncentreret på et enkelt frimærke." Disse flydere gør det muligt for forskere bedre at forstå ændringer i havet, såsom stigende varmeindhold i det dybe hav.
• BioGeoChemical Argo (BGC-Argo) Pilot Floats er udstyret med biogeokemiske sensorer, der måler yderligere seks parametre, inklusive pH, ilt, nitrat, klorofyl, suspenderede partikler og nedstrålende bestråling. Dette hjælper forskere med bedre at forstå og forvalte havressourcer.

Implementering af flydere i iszoner har været en udfordring, da havis forhindrer flydere i at skubbe deres antenne til overfladen, hvor de kan overføre data. For at løse dette problem, forskere og ingeniører har designet forbedrede missionsalgoritmer til floats indsat på steder, der er påvirket af sæsonbestemt is såsom dem i Artic og Antarctic. Denne nye algoritme gør det muligt for dem at undgå kollisioner med is og gemme dataene, indtil flyderne registrerer åbent vand ved havets overflade.

Hvordan bruges Argo -data?

Profildataene indsamlet af Argo floats har en række forskellige applikationer. De kan bruges til at uddanne studerende fra børnehave til universitetsniveau om havets temperatur eller hvordan man læser grafer og analyserer havdata og spørgsmål om klimaændringer.

Fra et operativt synspunkt, dataene bruges af vejr- og klimacentre rundt om i verden til at forbedre prognoser for El Niño -begivenheder og klimafunktioner som orkaner, tsunamier og global opvarmning.

På forskningsniveau, Argo giver oceanografer og klimaforskere de mest omfattende tilgængelige havdata under jorden. Mere end 200 forskningsartikler, der udgives hvert år, bruger Argo -data, der dækker en bred vifte af data, herunder vandmasseegenskaber, luft-hav interaktion, havcirkulation, havdynamik og sæson-til-dekadal variation.

For Johnson, Argo -data var en "meget solid indikator på, at Jordens energibudget er ude af balance." Han har for nylig analyseret data indsamlet fra 2014-2018 af specielle dybtvands Argo-flydere for at studere det nærbundne vand i det sydvestlige Stillehav. Denne analyse afslørede, at vandet i det dybe hav ikke kun varmer, den hastighed, hvormed den opvarmede, accelererede.

"Hvor meget havet opvarmes er temmelig vigtigt for at forstå, hvor meget klimaet vil varme i fremtiden, for en given ændring i drivhusgaskoncentrationer, "siger han." Så, måling af havopvarmning er vigtig for at validere klimamodeller og vurdere dem. Det er et nøgletal, rent faktisk, i Jordens klimasystem. "

Hvad er Argos miljøpåvirkning?

Argo floats er ekstremt støjsvage og energieffektive, Johnson forklarer. "Hele rækken på næsten 4, 000 floats arbejder på mindre end 100 watt, eller omtrent lige så meget strøm som en loftsventilator, " han siger.

Flådene fortsætter med at arbejde i cirka fire til fem år afhængigt af deres mission. Floats med mere opslidende opgaver har en tendens til at dø før, mens nogle standard floats har varet 10 år eller mere. I tide, normalt når deres batterier slides op, alle flydere dør. Når de gør, de er designet til at påvirke miljøet så lidt som muligt.

Når en flyder dør, det driver rundt i det dybe hav, indtil det begynder at tære, som tillader vand at lække inde i flyderen, hvilket får det til at falde til havbunden. Over tid, aluminiumsskroget nedbrydes langsomt til harmløse oxider, der spredes rundt i havets strømme. Den resterende plast og metal er minimale og nedbrydes langsomt over tid.

Argo -programmet har sit navn fra græsk mytologi. Specifikt, fra Argo, skibet, som Jason og Argonauterne sejlede fra Iolcos til Colchis for at hente den vingede vædders gyldne fleece, Chrysomallos, som var et symbol på autoritet og kongedømme.