Inicjatywa Obserwatoria Oceaniczne
Ocean Observatories Initiative (OOI) to główny ośrodek badawczy Narodowej Fundacji Nauki (NSF), składający się z sieci naukowych platform obserwacyjnych i czujników ( obserwatoriów oceanicznych ) w Oceanie Atlantyckim i Pacyfiku. Ta połączona w sieć infrastruktura mierzy zmienne fizyczne, chemiczne, geologiczne i biologiczne od dna morskiego do powierzchni morza i otaczającej atmosfery, zapewniając zintegrowany system gromadzenia danych w skali przybrzeżnej, regionalnej i globalnej. Celem OOI jest dostarczanie danych i produktów danych przez ponad 25 lat, umożliwiając lepsze zrozumienie środowisk oceanicznych i krytycznych problemów oceanów.
Historia
Już w 1987 r. społeczność naukowa zajmująca się oceanami rozpoczęła dyskusje na temat nauki, koncepcji projektowych i inżynierii obserwatoriów badań oceanów, co doprowadziło do powstania Międzynarodowej Sieci Oceanicznej (ION) w 1993 r. Krajowy komitet ION powstał w 1995 r. i później rozszerzył się na komitet Dynamics of Earth and Ocean Systems (DEOS), którego zadaniem jest skupienie się na planowaniu eksploracyjnym dla sieci obserwatoriów oceanicznych. W 2003 roku Pew Oceans Commission zaleciła zmiany mające na celu poprawę wykorzystania i zarządzania przez społeczeństwo oraz wpływu na oceany przybrzeżne i globalne.
Pęd zorientowanych na badania naukowe obserwacji oceanów został zbudowany dzięki dwóm badaniom National Research Council (NRC) w latach 2000 i 2003 („Illuminating the Hidden Planet: The Future of Seafloor Observatory Science” i „Enabling Ocean Research in the 21st Century”) oraz serii warsztatów społecznościowych. W 2000 roku National Science Board (NSB) zatwierdziła OOI jako potencjalny projekt budowy głównych urządzeń i obiektów badawczych do włączenia do przyszłego budżetu National Science Foundation, co pozwoliło na ukierunkowane działania planistyczne.
W 2004 roku NSF Division of Ocean Sciences (NSF OCE) utworzyło Biuro Projektu OOI w ramach sieci Interaktywnych Obserwatorium Badań Oceanicznych (ORION) w celu koordynowania dalszego planowania OOI między dwiema niezależnymi, ale uzupełniającymi się grupami, Joint Oceanographic Institutions (JOI) i Consortium for Ocean Badania i edukacja (CORE). Następnie Biuro Programowe przeszło wyłącznie na JOI, które następnie połączyło się z CORE, tworząc w 2007 r. Consortium for Ocean Leadership. W 2005 r. Biuro Projektowe OOI poprosiło społeczność badaczy oceanów o pomoc w opracowaniu projektu sieci OOI, prosząc o prośbę o pomoc ( RFA), które zaowocowały 48 propozycjami, reprezentującymi przemyślenia i pomysły ponad 550 badaczy i bezpośrednich uczestników oraz zaangażowaniem ponad 130 odrębnych instytucji edukacyjnych i badawczych. Wykorzystując odpowiedzi z procesu RFA i powiązane wyniki przeglądu, Biuro Projektu OOI ORION oraz zewnętrzny Komitet Doradczy Naukowo-Techniczny opracowali wstępny projekt koncepcyjny sieci (CND) dla OOI, który następnie posłużył jako punkt ciężkości podczas projektowania i wdrażania OOI Warsztaty w marcu 2006 r.
W sierpniu 2006 r. NSF zwołał przegląd projektu koncepcyjnego (CDR) w celu oceny technicznej wykonalności i budżetu projektu, planu zarządzania projektem, w tym harmonogramów i kamieni milowych, oraz planów edukacyjnych i informacyjnych. Panel CDR potwierdził, że OOI, zgodnie z propozycją, zmieni badania oceanograficzne w nadchodzących dziesięcioleciach i że CND stanowi dobry punkt wyjścia do rozwoju sieci OOI.
Dalsze udoskonalanie projektu w oparciu o najlepsze praktyki inżynieryjne i przeglądy finansowe spowodowały ponowne zbadanie pierwotnego CND. Biuro Projektu OOI we współpracy z komitetami doradczymi OOI, składającymi się z niekonfliktowych członków społeczności, w porozumieniu z NSF, wygenerowało następnie poprawioną CND.
W 2007 r. Wspólny Podkomitet ds. Nauki i Technologii Narodowej Rady Nauki i Technologii opracował Strategię Priorytetów Badań nad Oceanem (ORPS), która zapewnia ramy inwestycji badawczych w celu lepszego zrozumienia procesów i interakcji oceanicznych, które ułatwiają odpowiedzialne korzystanie ze środowiska oceanicznego. ORPS zidentyfikował trzy przekrojowe elementy, z których jednym są obserwacje oceanów na potrzeby badań i zarządzania.
Pod koniec 2007 r. projekt OOI zakończył wstępny przegląd projektu, aw 2008 r. zakończył końcowy przegląd projektu sieci, w wyniku którego powstał ostateczny projekt sieci. W maju 2009 r. Narodowa Rada Nauki upoważniła Dyrektora NSF do przyznawania środków finansowych na budowę i uruchomienie IOI. We wrześniu 2009 roku NSF i Consortium for Ocean Leadership podpisały umowę o współpracy, która zapoczątkowała fazę budowy OOI.
Lokalizacje globalnych tablic OOI zostały wybrane przez zespół około 300 naukowców, aby skierować je na regiony, które były niedostatecznie pobrane i narażone na ekstremalne warunki (np. silne wiatry i stany morza), które stanowiły wyzwanie dla ciągłych lub nawet częstych pomiarów ze statków. Pierwotnie planowane globalne miejsca badawcze obejmują oprzyrządowane miejsca do cumowania i szybowce w czterech lokalizacjach: Basen Argentyński, Morze Irmingera, Ocean Południowy i Stacja Papa.
Pierwszy rok finansowania w ramach Umowy o współpracy wspierał szereg prac budowlanych prowadzonych przez Morskie Organizacje Wdrażające (Instytut Oceanograficzny Woods Hole, Uniwersytet Waszyngtoński i Uniwersytet Stanowy Oregon), w tym produkcję, inżynierię i prototypowanie kluczowych nadbrzeżnych i otwartych elementy oceaniczne (cumowiska, boje, czujniki), przyznanie głównego kontraktu na okablowanie dna morskiego, ukończenie stacji brzegowej do zasilania i danych oraz opracowanie oprogramowania dla interfejsów czujników do sieci. Kolejne lata finansowania wspierały projektowanie, budowę i rozmieszczanie systemów przybrzeżnych, głębinowych i dna morskiego.
OOI zostało zlecone i zaakceptowane przez NSF w 2016 r., a dane z ponad 900 czujników w siedmiu lokalizacjach stały się swobodnie dostępne do pobrania online w czasie zbliżonym do rzeczywistego. Roczny budżet wynosi około 44 milionów dolarów.
W 2018 roku, zgodnie z niektórymi zaleceniami zawartymi w Sea Change: 2015-2025 Decadal Survey of Ocean Sciences, Argentine Basin Array został zbadany, a zasięg Southern Ocean Array został ograniczony tylko do cumowania powierzchniowego, który został później usunięty w 2020 r. Wszystkie dane OOI zebrane w basenach argentyńskich i na Oceanie Południowym są nadal udostępniane na stronie internetowej OOI.
W październiku 2018 r. Biuro Zarządzania Programem OOI przeniosło się z Consortium for Ocean Leadership do Woods Hole Oceanographic Institution.
Struktura organizacyjna
Program OOI jest zarządzany i koordynowany przez Biuro Projektów OOI w Instytucie Oceanograficznym Woods Hole (WHOI), z czterema organizacjami odpowiedzialnymi za działanie i konserwację poszczególnych elementów systemu OOI.
- Woods Hole Oceanographic Institution jest odpowiedzialna za Coastal & Global Scale Nodes, która obejmuje Coastal Pioneer Array i dwie Global Array, w tym powiązane z nimi miejsca do cumowania, pojazdy autonomiczne i czujniki.
- Oregon State University jest odpowiedzialny za miejsca do cumowania Coastal Endurance Array, pojazdy autonomiczne i czujniki.
- University of Washington jest odpowiedzialny za Regional Cabled Array, w tym okablowane systemy dna morskiego, miejsca do cumowania i czujniki.
- Za centrum danych OOI odpowiada Oregon State University .
Motywy
Witryny i platformy komponentów OOI są ukierunkowane na następujące kluczowe procesy naukowe:
Wymiana ocean-atmosfera
Kwantyfikacja wymiany energii i masy między powietrzem a morzem, zwłaszcza podczas silnych wiatrów (większych niż 20 metrów na sekundę), ma kluczowe znaczenie dla oszacowania wymiany energii i gazu między powierzchnią a głębokim oceanem oraz poprawy zdolności predykcyjnych prognozowania sztormów i modele zmiany klimatu.
Zmienność klimatu, cyrkulacja oceaniczna i ekosystemy
Zmienność klimatu wpływa na cyrkulację oceaniczną , wzorce pogodowe, środowisko biochemiczne oceanu i ekosystemy morskie . Zrozumienie, jak te procesy zmieniają się w obecnych i przyszłych warunkach, jest kluczową motywacją do zbierania multidyscyplinarnych obserwacji.
Turbulentne mieszanie i interakcje biofizyczne
Turbulentne mieszanie odgrywa kluczową rolę w transporcie materiałów w oceanie oraz w wymianie energii i gazów między oceanem a atmosferą. Poziome i pionowe mieszanie w oceanie może mieć głęboki wpływ na wiele różnych procesów biologicznych.
Dynamika i ekosystemy oceanów przybrzeżnych
Ocean przybrzeżny jest siedliskiem różnorodnych dynamicznych i heterogenicznych procesów, w tym wpływów człowieka, które często silnie oddziałują na siebie. Lepsze zrozumienie tych złożonych i powiązanych relacji oraz ich wpływu pomoże opanować i zarządzać zasobami przybrzeżnymi w zmieniającym się klimacie.
Skala płytowa, geodynamika oceanów
Aktywne granice płyt tektonicznych wpływają w różnym stopniu na ocean z perspektywy fizycznej, chemicznej i biologicznej. Ruchy litosfery i interakcje na granicach płyt na dnie morskim lub pod nim są odpowiedzialne za zdarzenia krótkoterminowe, takie jak trzęsienia ziemi , tsunami i erupcje wulkanów . Regiony te są również gospodarzem najgęstszej aktywności hydrotermalnej i biologicznej w basenach oceanicznych.
Interakcje płyn-skała i biosfera pod dnem morskim
Skorupa oceaniczna zawiera największą warstwę wodonośną na Ziemi i podtrzymuje rozległą, głęboką biosferę . Cyrkulacja termiczna i reaktywność płynów pochodzących z wody morskiej może modyfikować skład płyt oceanicznych, prowadzić do powstawania kominów hydrotermalnych , które wspierają unikalne społeczności mikro- i makrobiologiczne oraz koncentrują metan , tworząc ogromne rezerwuary metanu i hydratów metanu .
składniki
OOI składa się z dwóch sieci przybrzeżnych (Coastal Pioneer Array i Coastal Endurance Array), dwóch globalnych sieci (Global Irminger Sea Array i Global Station Papa Array), regionalnej sieci kablowej (RCA) i infrastruktury cybernetycznej. Dane nadal są dostarczane z wycofanych macierzy w basenie argentyńskim i na Oceanie Południowym.
Tablice przybrzeżne i globalne
Tablice przybrzeżne zapewniają stały, elastyczny dostęp do złożonych systemów przybrzeżnych. Układy przybrzeżne rozciągają się od szelfu kontynentalnego do zbocza kontynentalnego , umożliwiając naukowcom badanie procesów przybrzeżnych, w tym upwellingu , niedotlenienia , frontów pęknięć szelfu oraz roli włókien i wirów w wymianie między szelfami. Technologie, które gromadzą dane w regionie przybrzeżnym, obejmują zacumowane boje ze stałymi czujnikami, zacumowane profile pionowe, kable dna morskiego , szybowce i autonomiczne pojazdy podwodne .
Obserwatorium przybrzeżne obejmuje długoterminową antenę Endurance Array na wschodnim Pacyfiku oraz przenośną stację Pioneer Array na zachodnim Atlantyku. Woods Hole Oceanographic Institution zainstalował i obsługuje Pioneer Array. Oregon State University zainstalował i obsługuje Endurance Array.
Obecnie działają dwie globalne tablice (Global Irminger Sea Array i Global Station Papa Array). Arrays z basenu argentyńskiego i oceanu południowego zostały usunięte, ale ich dane pozostają dostępne za pośrednictwem portalu danych OOI.
Przybrzeżna tablica pionierów
Coastal Pioneer Array to sieć platform i czujników działających na szelfie kontynentalnym i zboczu na południe od Nowej Anglii . Zacumowana tablica jest wyśrodkowana na przerwie szelfowej w Zatoce Środkowoatlantyckiej na południe od Cape Cod w stanie Massachusetts. W 2024 roku Coastal Pioneer Array zostanie przeniesiony do południowej Zatoki Środkowoatlantyckiej, między Cape Hatteras i Norfolk Canyon u wybrzeży Północnej Karoliny.
Dane Coastal Pioneer Array umożliwiają naukowcom zbadanie, w jaki sposób procesy wymiany strukturyzują właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne na szelfie kontynentalnym i na zboczu. Ciągłe szybkie pobieranie próbek w odstępach od godzin do dni w wielu skalach przestrzennych (od metrów do setek kilometrów) zapewnia wgląd w procesy oceanograficzne, które zachodzą w więcej niż jednym cyklu sezonowym lub rocznym.
Motywacja naukowa
Przednia część szelfu Zatoki Środkowoatlantyckiej to trwała cecha oceanograficzna związana ze zmieniającą się batymetrią szelfu kontynentalnego i zbocza. Na obszar czołowy mają wpływ pierścienie, meandry i włókna Prądu Zatokowego .
Obszar czołowy jest związany z transportem ciepła, słodkiej wody, składników odżywczych i węgla wzdłuż i w poprzek półki. Te strumienie kontrolują masę wody i cechy ekosystemu w wielu regionach. Wiele procesów wzdłuż frontu półki ewoluuje szybko i zachodzi w krótkich skalach przestrzennych.
Projekt
Pioneer Array zapewnia trójwymiarowy widok kluczowych interakcji biofizycznych na przełomie półki za pomocą elastycznej, wieloplatformowej macierzy, która łączy komponenty zacumowane i mobilne z wysoką rozdzielczością przestrzenną i czasową. Tablica obejmuje siedem miejsc do cumowania, które rozciągają się na 9 km i na 47 km szelfu kontynentalnego. Miejsca do cumowania oddalone są od siebie o 9,2 km do 17,5 km. Trzy z siedmiu miejsc zawierają sparowane miejsca do cumowania. W swojej początkowej lokalizacji na południe od Cape Cod, Pioneer jest osadzony w ustalonym regionalnym systemie obserwacyjnym. Planuje się przemieszczanie Pioneer Array z miejsca na miejsce w odstępach około pięciu lat, aby scharakteryzować procesy zachodzące w różnych środowiskach przybrzeżnych oceanów.
Dwa autonomiczne pojazdy podwodne (AUV) pobierają próbki z obszaru czołowego w pobliżu zacumowanego zestawu, a pięć szybowców przybrzeżnych analizuje mezoskalowe cechy szelfu zewnętrznego i zbocza morza między frontem przełomu szelfu a Prądem Zatokowym. Dwa szybowce profilujące działały jako miejsca do cumowania, pobierając próbki w jednym punkcie. Szybowce monitorują łączną powierzchnię 185 km na 130 km. Nominalna próbka misji AUV w kierunkach wzdłuż i w poprzek półki w dwóch prostokątach o wymiarach 14 km na 47 km.
Przybrzeżna tablica wytrzymałości
Coastal Endurance Array, zlokalizowana na szelfie kontynentalnym i na zboczu w pobliżu Oregonu i Waszyngtonu, zapewnia długoterminową sieć kotwicowisk, węzłów bentosowych, czujników okablowanych i nieokablowanych oraz szybowców. Jest częścią większej sieci obserwatoriów na wybrzeżu Pacyfiku, która obejmuje również OOI Regional Cabled Array, OOI Global Station Papa Array i NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory (PMEL) Surface Buoy oraz obserwatoria Ocean Networks Canada .
Motywacja naukowa
Tablica koncentruje się na obserwowaniu wzorców międzyrocznych (np. El Niño-Southern Oscillation ) i dekadowych (np. Pacific Decadal Oscillation ). Instrumenty badają dynamikę upwellingu i downwellingu napędzanego wiatrem, a także wpływ rzeki Columbia na ekosystem przybrzeżny.
Projekt
Tablica składa się z dwóch linii miejsc do cumowania, jednej w pobliżu Newport w stanie Oregon (linia Oregon), a drugiej w pobliżu Grays Harbor w stanie Waszyngton (linia Washington). Miejsce dla linii Oregon zostało wybrane, ponieważ znajduje się blisko historycznej linii hydrograficznej Newport , wzdłuż której od 1961 r. Regularnie pobierano próbki oceanograficzne. Lokalizacja linii Washington została wybrana jako linia towarzysząca na północy. Oba obszary znajdują się pod wpływem pobliskiego pióropuszu rzeki Columbia, największego źródła słodkiej wody na zachodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych.
Obserwacje szybowców rozciągają się na 500 km od północnego Waszyngtonu (~48°N) do Coos Bay w Oregonie (~43°N). Szybowce pobierają próbki z 20-metrowych izobat między liniami cumowniczymi wzdłuż jednego transektu północ-południe na 126°W i pięciu transektów wschód-zachód do 126°W lub do 128°W dla transektów przecinających się z układami. Część infrastruktury Endurance Array Oregon Line łączy się z przewodową siecią RSN, aby zapewnić lepszą moc i komunikację w celu obserwacji procesów słupa wody i dna morskiego.
Tablice globalne
Lokalizacje globalnych tablic zostały wybrane przez zespół naukowców (ok. 300 osób) na podstawie regionów, które są niedostatecznie pobrane i podlegają ekstremalnym warunkom (np. pomiary. Planowane globalne miejsca badań obejmowały oprzyrządowane miejsca do cumowania i szybowce w czterech lokalizacjach: Basen Argentyński ; Morze Irmingera ; Południowy Ocean ; i Stacja Papa. Global Argentine Basin Array i Global Southern Ocean Array zostały wycofane z eksploatacji odpowiednio w 2018 i 2020 roku. Globalne macierze są opracowywane i obsługiwane przez Woods Hole i Scripps.
Obserwacje z tych obszarów położonych na dużych szerokościach geograficznych mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia cyrkulacji oceanicznej i procesów zmiany klimatu. Globalne tablice obejmują miejsca do cumowania złożone ze stałych i ruchomych czujników, które mierzą strumienie powietrza i morza ciepła, wilgoci i pędu, a także fizyczne, biologiczne i chemiczne właściwości słupa wody. Każda macierz zawiera również szybowce do próbkowania w obrębie macierzy.
Globalna tablica morska Irmingera
Motywacja naukowa
Global Irminger Sea Array znajduje się na północnym Atlantyku u południowego krańca Grenlandii. Silne wiatry i fale napędzają silne interakcje atmosfera-ocean, w tym wymianę energii i gazu, które przyczyniają się do sekwestracji CO 2 oraz wysokiej produktywności biologicznej i rybołówstwa regionu. Obszar ten jest również miejscem głębokiej wody północnoatlantyckiej , ważnej dla wielkoskalowej termohalinowej cyrkulacji wód oceanicznych.
Projekt
Irminger Sea Array zawiera zestaw czterech miejsc do cumowania. Przy odległości między miejscami do cumowania około dziesięciokrotnie większej niż głębokość wody, macierz jest w stanie zbierać dane na temat zmienności mezoskali. Jedno miejsce do cumowania składa się z sparowanego miejsca do cumowania Global Surface i podpowierzchniowego Global Hybrid Profiler. Pozostałe dwa miejsca składają się z podpowierzchniowych globalnych cumowań flankujących. Próbki wody powyżej podpowierzchniowego Global Hybrid Profiler Mooring są pobierane przez pionowo profilowane szybowce. Woda w układzie i wokół niego jest pobierana przez szybowce otwartego oceanu, które zbierają dane na temat zmienności przestrzennej. Dane z szybowców są przesyłane bezprzewodowo przez modem akustyczny do miejsc cumowniczych i do satelity w celu transmisji na serwery OOI. Możliwe jest również bezprzewodowe przeprogramowanie szybowców i niektórych części układu w celu zbierania danych o nagłych zdarzeniach lub zmianach środowiskowych.
Global Station Papa Array
Motywacja naukowa
Global Station Papa Array znajduje się w Zatoce Alaska na północ od Coastal Endurance i Regional Cabled Arrays. Tablica jest częścią większej sieci obserwatoriów na północno-wschodnim Pacyfiku.
Trzy miejsca do cumowania tablicy są zlokalizowane razem z boją powierzchniową Ocean Station Papa, która jest utrzymywana przez NOAA PMEL. Region ten jest znany z produktywnego rybołówstwa i niskiej zmienności wirów, ale cierpi z powodu wyjątkowej podatności na zakwaszenie oceanów. Ciągłe pomiary właściwości fizycznych, biologicznych i chemicznych pomogą monitorować wzorce mezoskalowe i wielkoskalowe, takie jak oscylacja dekadowa Pacyfiku.
Projekt
Global Station Papa Array to zestaw trzech miejsc do cumowania. Przy odległości między miejscami do cumowania około dziesięciokrotnie większej niż głębokość wody, macierz jest w stanie zbierać dane na temat zmienności mezoskali. W przeciwieństwie do konstrukcji Global Irminger Sea Array, macierz Global Station Papa nie ma cumowania powierzchniowego OOI. Zamiast tego podpowierzchniowy Global Hybrid Profiler Mooring jest zlokalizowany w tym samym miejscu co NOAA PMEL Surface Mooring w jednym rogu trójkąta. Podobnie jak Global Irminger Sea Array, pozostałe dwa rogi są zajęte przez podpowierzchniowe Global Flanking Moorings. Cumowania są uzupełniane przez szybowce otwartego oceanu, które zbierają dane na temat zmienności przestrzennej w szyku i wokół niego oraz pionowo profilowane szybowce, które pobierają próbki wody nad podpowierzchniowymi miejscami do cumowania. Dane z szybowców są przesyłane bezprzewodowo przez modem akustyczny z cumowania do satelity w celu przesłania na serwery OOI. Sterowanie szybowcami i niektórymi częściami zestawu z lądu służy do zbierania danych o nagłych zdarzeniach lub zmianach środowiskowych.
Regionalna macierz kablowa (RCA)
Regional Cabled Array (RCA) składa się z okablowanych zestawów czujników obserwacyjnych oceanów na północno-wschodnim Pacyfiku. RCA przecina płytę Juan de Fuca , czyniąc RCA pierwszym obserwatorium oceanicznym w USA, które obejmuje płytę tektoniczną. Jego obserwacje pozwalają na dogłębne badanie aktywności wulkanicznej, wycieków metanu, kominów hydrotermalnych i podmorskich trzęsień ziemi, a także procesów biologicznych, chemicznych i fizycznych zachodzących w słupie wody.
Platformy i czujniki są połączone kablem elektrooptycznym o długości około 900 kilometrów. Projekt zapewnia wysoką moc (10 kV, 8 kW) i przepustowość (10 GbE) dla układów czujników na dnie morskim i w całym słupie wody przy użyciu kotwicowisk z oprzyrządowanymi profilerami podążającymi za przewodem, 200-metrowymi oprzyrządowanymi platformami i profilerami wciąganymi. Kable zapewniają dwukierunkową komunikację w czasie rzeczywistym między oprzyrządowaniem dna morskiego i słupa wody a stacją brzegową w Pacific City w stanie Oregon. RCA został zainstalowany i obsługiwany przez University of Washington.
Siedem dużych podstacji dna morskiego (węzły podstawowe) zapewnia zasilanie i przepustowość sześciu lokalizacji, w tym tych na szelfie Oregon i lokalizacji na morzu Endurance Array. Dwa dodatkowe miejsca rozciągają się od krawędzi kontynentalnej do podstawy zbocza. Baza zbocza znajduje się około 125 km na zachód od Newport w stanie Oregon i znajduje się na głębokości 2900 m. Obsługuje zarówno dno morskie, jak i oprzyrządowane cumowania do profilowania i umożliwia badanie zmienności i interakcji głębokich wód oceanicznych, Prądu Kalifornijskiego i upwellingu. Stanowi podstawę do tworzenia połączeń transportowych w górę zbocza i zrozumienia połączenia głębokich i płytkich procesów zachodzących w Oregon Offshore Site.
Inne miejsca w RCA skupiają się na Southern Hydrate Ridge , obszarze masywnych osadów gazowo-hydratowych pod dnem morskim i przepływach metanu z dna morskiego do oceanu oraz Axial Seamount , najbardziej odpornym magmowo wulkanu w centrum rozprzestrzeniania się Juan de Fuca Ridge wybuchł w kwietniu 2011 r.
RCA uzupełnia przewodowe obserwatorium NEPTUNE , które Ocean Networks Canada obsługuje na północnej płycie Juan de Fuca. Razem te obserwatoria umożliwiają długoterminowe badania dna morskiego i oceanów w skali płyty na północno-wschodnim Pacyfiku.
Przewodowa tablica marginesów kontynentalnych
Motywacja naukowa
Część RCA Marginesu Kontynentalnego, położona na zachód od Newport w stanie Oregon, koncentruje się na obserwacjach biogeochemicznych i fizycznych procesów oceanograficznych, ekosystemów przybrzeżnych, wycieków metanu / osadów hydratów oraz zdarzeń sejsmicznych wzdłuż strefy subdukcji Cascadia na zachód od Newport w stanie Oregon .
Obserwacje geofizyczne w miejscu Slope Base wykrywają zdarzenia sejsmiczne i tsunami związane z trzęsieniami ziemi wzdłuż strefy subdukcji Cascadia i pola dalekiego. Ta strona zawiera również infrastrukturę dna morskiego i miejsca do cumowania z oprzyrządowanymi profilerami przeznaczonymi do obserwacji głębszych części Prądu Kalifornijskiego, procesów biogeochemicznych w słupie wody, w tym zakwaszenia oceanu i cienkich warstw, oraz wymuszenia topograficznego wód oceanicznych wywołanego stromą, nierówną topografią.
Southern Hydrate Ridge znajduje się w rejonie zakopanych złóż hydratów metanu i rzadziej hydratów odsłoniętych na dnie morskim. Bogate w metan płyny i smugi bąbelkowe emitowane z tych wycieków wspierają gęste bentosowe społeczności drobnoustrojów i mogą stanowić źródło węgla dla górnej kolumny wody, wspierając bakterie utleniające metan i większe organizmy. Ponieważ jest to silny gaz cieplarniany, ważne jest również ilościowe określenie metanu uwalnianego do atmosfery. Destabilizacja hydratów metanu może również prowadzić do uszkodzeń zboczy, co stanowi znaczące geozagrożenie. Nowe sonary do przeglądu i kwantyfikacji, sfinansowane przez Niemcy za pośrednictwem Uniwersytetu w Bremie, po raz pierwszy obrazują wszystkie pióropusze metanu wydobywające się z Southern Hydrate Ridge.
Projekt
Continental Margin Array obejmuje infrastrukturę zlokalizowaną na zboczu kontynentalnym i u podstawy zbocza kontynentalnego, która łączy się z linią Endurance Array Oregon w lokalizacjach Offshore i Shelf. Baza zbocza w Oregonie znajduje się w strefie subdukcji Cascadia, tuż przy zboczu kontynentalnym. Stanowisko Southern Hydrate Ridge znajduje się na zboczu kontynentalnym. Kable światłowodowe zapewniają zasilanie i dwukierunkową komunikację do skrzynek połączeniowych, w których znajdują się czujniki i instrumenty geofizyczne, takie jak sejsmometry i hydrofony. Trzy skrzynki przyłączeniowe w Southern Hydrate Ridge zawierają czujniki, które obrazują i mierzą pióropusze hydratów metanu, aby pomóc zrozumieć ruch i chemię tych płynów. Skrzynki przyłączeniowe w połączeniu z kablowymi głębokimi i płytkimi kotwicami profilowymi w miejscu podstawy zbocza wykonują obserwacje w całym słupie wody, od dna morskiego po powierzchnię oceanu. Infrastruktura dna morskiego obejmuje szerokopasmowy sejsmometr i hydrofon niskiej częstotliwości do monitorowania lokalnych i dalekich zdarzeń sejsmicznych. Cała infrastruktura jest podłączona do kabla w celu zasilania i przepływu danych w czasie rzeczywistym w połączeniu z komunikacją na żywo, która umożliwia reagowanie na zdarzenia. Szerokopasmowe hydrofony na stanowiskach cumowniczych od Axial do miejsca na szelfie Oregon wyznaczają odgłosy ssaków i dźwięki wydawane przez działalność człowieka.
Przewodowa macierz Axial Seamount
Motywacja naukowa
Część Axial Seamount RCA znajduje się ponad 500 km od brzegu i obejmuje miejsca znajdujące się w kalderze Axial Seamount i u jej podstawy. Axial Seamount jest aktywnym wulkanem podwodnym i znajduje się w Juan de Fuca Ridge .
Stanowisko Axial Caldera znajduje się na szczycie góry podwodnej 1500 m pod powierzchnią morza. Obserwatorium w Axial Seamount jest najbardziej zaawansowanym podwodnym obserwatorium wulkanicznym na świecie. Oprzyrządowanie w Cabled Axial Seamount Array ułatwia badanie aktywności sejsmicznej, erupcji wulkanów, kominów hydrotermalnych , formowania i zmian skorupy oceanicznej oraz wpływu temperatury i zmian chemicznych związanych z aktywnością wulkaniczną na społeczności drobnoustrojów i makrofauny.
Infrastruktura w obrębie kaldery została również wzmocniona dzięki instrumentom finansowanym przez NSF , Biuro Badań Marynarki Wojennej i NASA . Instrumenty te obejmują szeroko zakrojone badania naukowe nad deformacją skorupy ziemskiej wulkanu z dalszymi badaniami skupionymi na strefie subdukcji Cascadia . Nowe instrumenty finansowane przez NASA dostarczą również wglądu w poszukiwania życia na innych planetach.
Baza Axial to środowisko otwartego oceanu, w którym Prąd Północno-Pacyficzny / Prąd Kalifornijski oddziałuje z wirem subpolarnym, co czyni to miejsce ważnym miejscem transportu ciepła, soli, gazów i fauny i flory. Gromadzenie danych ma na celu znalezienie powiązań między dynamiką oceanów, ekosystemami i klimatem w różnych skalach, od poziomu basenu po region.
Projekt
Witryna Axial Caldera ma pięć skrzynek przyłączeniowych średniej mocy, które zawierają instrumenty do zbierania danych. Sejsmometry i hydrofony zbierają dane geofizyczne. Urządzenia ciśnieniowo-przechylające wykrywają zmiany wysokości i kąta dna morskiego związane z nadmuchiwaniem i opróżnianiem komór magmy. Do badania kominów hydrotermalnych wykorzystuje się kilka rodzajów instrumentów, w tym kamery, czujniki i układ termistorów 3D.
W miejscu Axial Base skrzynki przyłączeniowe są łączone z kotwicą Cabled Deep Profiler Mooring i Cabled Shallow Profiler Mooring. Cabled Deep Profiler Mooring zawiera profiler podążający za drutem, który pobiera próbki słupa wody od 150 m pod powierzchnią do blisko dna (do 2600 m, w zależności od głębokości wody). Cabled Shallow Profiler Mooring pobiera próbki z płytkich wód (od 200 m do tuż pod powierzchnią) za pomocą oprzyrządowanej kapsuły naukowej. Infrastruktura dna morskiego, taka jak sejsmometr szerokopasmowy i hydrofon niskiej częstotliwości, umożliwia RCA monitorowanie lokalnych i dalekich zdarzeń sejsmicznych.
Kable światłowodowe zapewniają zasilanie i dwukierunkową komunikację w czasie rzeczywistym z instrumentami z brzegu. Komunikacja na żywo umożliwia reagowanie na zdarzenia.
Cyberinfrastruktura
OOI Cyberinfrastructure (CI) zarządza i integruje dane z ponad 800 instrumentów rozmieszczonych w pięciu bieżących macierzach oceanicznych, łącząc infrastrukturę morską z globalną społecznością użytkowników.
Surowe dane z macierzy są przesyłane do centrów operacyjnych zlokalizowanych w Pacific City (Regional Cabled Array), Oregon State University (przyrządy bez okablowania na wybrzeżu Pacyfiku) lub Woods Hole Oceanographic Institution (przyrządy bez okablowania na wybrzeżu Atlantyku). Dane są następnie przesyłane do OOI CI.
OOI CI działa od 2013 r. Od maja 2020 r. zgromadziło i przetworzyło 36 terabajtów danych oraz obsłużyło ponad 189 milionów zapytań do użytkowników z ponad 100 krajów. Wszystkie surowe i przetworzone zestawy danych są udostępniane online użytkownikom, a pełne archiwum wszystkich nieprzetworzonych zestawów danych jest przechowywane w wielu lokalizacjach. Procedury kontroli jakości danych OOI zostały zaprojektowane w celu spełnienia standardów IOOS Quality Assurance of Real Time Ocean Data (QARTOD).
Eksplorator danych OOI jest podstawowym narzędziem dostępu do zbiorów danych. Poprzednie dane z portalu danych OOI są w trakcie przenoszenia do portalu eksploratora danych. Dostęp do danych i podzbiorów danych jest również możliwy za pośrednictwem archiwum danych surowych , archiwum danych analitycznych , serwera programu dostępu do danych działu badań środowiskowych OOI (ERDDAP) oraz interfejsu API OOI Machine to Machine (M2M) .
Linki zewnętrzne
- Witryna internetowa inicjatywy Ocean Observatories
- Oregon State University – OOI Endurance Array
- University of Washington – komponent regionalny OOI
- Zarząd Obserwatorium Oceanicznego
| Ogólny | |
|---|---|
| Biblioteki Narodowe | |
