Towable حسگر رایگان-آبشار برای اندازه گیری عمودی برش اقیانوس شرایط

حرکت از اقیانوس است که اغلب در افقی نظر به عنوان مثال در جریان های قدرتمند که رفت و برگشت در اطراف این سیاره و یا امواج آن سوار در امتداد خط ساحلی است. اما نیز وجود دارد مقدار زیادی از حرکت عمودی به ویژه در دریاهای آزاد که در آن آب از عمق افزایش می یابد آوردن مواد مغذی به بالای اقیانوس در حالی که آبهای سطحی نزول ارسال ارگانیسم های مرده همراه با اکسیژن و کربن به داخل کشور است.

Oceanographers استفاده از ابزار برای مشخص کردن عمودی مخلوط کردن از اقیانوس و آب و زیستی جوامع که زندگی می کنند وجود دارد. اما این ابزار محدود در توانایی خود را برای جذب در مقیاس کوچک امکانات از قبیل بالا و پایین-وللینگ آب و موجودات زنده بیش از یک کیلومتر-wide ocean منطقه است. از جمله ویژگی های ضروری برای درک آرایش از زندگی دریایی وجود دارد که در یک حجم معین از اقیانوس (مانند شیلات) و همچنین مقدار کربن است که به اقیانوس می تواند در جذب و جدا کردن دور.

در حال حاضر محققان در MIT و جنگل سوراخ اقیانوس شناسی موسسه (WHOI) طراحی شده اند یک ابزار بسیار سبک وزن و که اقدامات هر دو فیزیکی و بیولوژیکی ویژگی های عمودی اقیانوس بیش, کوچک, کیلومتر گسترده تکه. "اقیانوس profiler," نام EcoCTD است مورد اندازه دور کمر بالا راکت مدل می شود کاهش یافته است از حرکت کشتی. آن را به عنوان رایگان-آبشار از طریق آب آن سنسورهای اندازه گیری ویژگی های فیزیکی مانند دما و شوری و همچنین خواص بیولوژیکی مانند پراکندگی نوری از کلروفیل رنگدانه سبز از گیاهان شناور.

"با EcoCTD ما می توانید ببینید در مقیاس کوچک در مناطق سریع حرکت عمودی که در آن مواد مغذی می تواند عرضه شده به سطح که در آن کلروفیل است که رو به پایین است که به شما می گوید که این نیز می تواند یک کربن مسیر. این چیزی است که شما در غیر این صورت خانم با فن آوری های موجود می گوید:" مرا Freilich, یک دانشجوی کارشناسی ارشد در دانشگاه MIT Department of زمین های جوی و علوم سیاره ای و MIT-WHOI برنامه مشترک در اقیانوس شناسی/اعمال اقیانوس علوم و مهندسی است.

Freilich و همکارانش منتشر کرده اند نتایج خود را در مجله علوم جوی و اقیانوسی تکنولوژی. این مقاله نویسندگان هستند J. Thomas Farrar, بنیامین هاجز تام Lanagan و Amala Mahadevan از WHOI و اندرو بارون از پویا سیستم تجزیه و تحلیل در نوا اسکوشیا. سرب نویسنده متیو دور از WHOI و RBR یک توسعه دهنده از اقیانوس سنسورهای مستقر در اتاوا.

اقیانوس همکاری

Oceanographers استفاده از تعدادی از روش ها برای اندازه گیری خواص فیزیکی و اقیانوس است. برخی از این قوی تر با وضوح بالا ابزار مورد استفاده شناخته شده به عنوان CTDs برای توانایی خود را برای اندازه گیری اقیانوس هدایت حرارت و عمق. CTDs به طور معمول بزرگ به عنوان آنها حاوی حسگرهای متعدد و همچنین قطعات است که جمع آوری آب و نمونه های بیولوژیکی. معمولی CTDs نیاز به یک کشتی برای جلوگیری از به عنوان دانشمندان پایین این ساز به آب گاهی اوقات از طریق یک جرثقیل سیستم. کشتی را به ماندن قرار داده و به عنوان ابزار اندازه گیری و جمع آوری نمونه های آب و تنها می تواند به عقب بر گردیم در جریان پس از ابزار بريدن به پردازنده.

فیزیکی oceanographers که نمی مطالعه اقیانوس شناسی و در نتیجه لازم نیست برای جمع آوری نمونه آب می تواند گاهی اوقات استفاده از "UCTDs" -- در جریان نسخه از CTDs بدون حجیم آب نمونه قطعات است که می تواند یدک به عنوان یک کشتی در جریان است. این ابزار می تواند نمونه به سرعت از آنجایی که آنها نمی نیاز به یک جرثقیل و یا یک کشتی برای جلوگیری از آنها به عنوان کاهش یافته است.

Freilich و تیم او نگاه به طراحی یک نسخه از یک UCTD که همچنین می تواند ترکیب سنسورهای بیولوژیکی, همه در یک, کوچک, سبک وزن, towable بسته که همچنین نگه داشتن کشتی در حال حرکت در دوره آن را به عنوان جمع آوری آن عمودی اندازه گیری.

"به نظر می رسید وجود دارد می تواند ساده هم افزایی بین این ابزار موجود برای طراحی یک ابزار است که قطاری فیزیکی و بیولوژیکی اطلاعات می تواند انجام دهد این جریان به عنوان" Freilich می گوید.

"رسیدن به اقیانوس تاریک"

هسته EcoCTD است RBR کنسرتو چوب یک سنسور است که اندازه گیری دمای آب و همچنین هدایت است که از یک پروکسی برای اقیانوس شوری. پیشفیلتر همچنین شامل سرب یقه فراهم می کند که به اندازه کافی وزن برای فعال کردن این ابزار به صورت رایگان-سقوط را از طریق آب در حدود 3 متر در هر ثانیه -- یک رای است که این ساز را به حدود 500 متر زیر سطح در حدود دو دقیقه است.

"در 500 متر ما در حال رسیدن به بالای گرگ و میش منطقه" Freilich می گوید. "این euphotic منطقه است که در آن وجود دارد به اندازه کافی نور در اقیانوس برای فتوسنتز و در حدود 100 تا 200 متر در بسیاری از مکان. بنابراین ما در حال رسیدن به اقیانوس تاریک."

یکی دیگر از سنسور EcoPuck منحصر به فرد است به دیگر UCTDs است که در آن اقدامات اقیانوس خصوصیات بیولوژیکی است. به طور خاص آن است که از یک جن به شکل زیستی-سنسور نوری ساطع می کند که دو طول موج نور -- قرمز و آبی. سنسور قطاری از هر گونه تغییر در این چراغ ها به عنوان آنها پراکنده بازگشت و به عنوان کلروفیل حاوی فیتوپلانکتون fluoresce در پاسخ به نور است. اگر نور قرمز دریافت کرد شبیه یک طول موج خاصی از ویژگی های کلروفیل دانشمندان می توانند استنباط حضور فیتوپلانکتون در یک عمق. تغییرات در نور قرمز و آبی پراکنده به سنسور می تواند نشان دهد دیگر ماده در آب مانند رسوبات و یا سلول های مرده -- اندازه گیری میزان کربن در اعماق مختلف.

این EcoCTD شامل یکی دیگر از سنسور منحصر به فرد به UCTDs name Rinko سوم انجام دهد که اندازه گیری غلظت اکسیژن در آب است که می تواند به دانشمندان برآورد چقدر اکسیژن است که گرفته شده تا با هر گونه ميكروب زندگی در عمق و بسته از آب است.

در نهایت تمام ابزار است که روکشی در یک لوله از آلومینیوم و طراحی شده به ضمیمه از طریق یک خط طولانی به یک وینچ در پشت یک کشتی است. همانطور که کشتی در حال حرکت است به یک تیم می تواند رها کردن ابزار دریا و استفاده از وینچ به پرداخت این خط در یک میزان است که ابزار قطره راست پایین حتی به عنوان کشتی حرکت می کند. پس از حدود دو دقیقه یک بار آن را به عمق حدود 500 متر تیم cranks وینچ به جلو و ابزار بازگشت تا در یک رای که ابزار جلب به کشتی در عرض 12 دقیقه. خدمه پس از آن می تواند رها کردن ساز این بار در برخی از راه دور از خود گذشته dropoff نقطه.

"نکته خوب این است که زمان ما را به بازیگران ما 500 متر دورتر از جایی که ما برای اولین بار پس ما دقیقا همان جایی که ما می خواهیم به نمونه بعدی" Freilich می گوید.

آنها آزمایش EcoCTD در دو کشتی در سال 2018 و 2019 به دریای مدیترانه و اقیانوس اطلس و در هر دو مورد قادر به جمع آوری هر دو فیزیکی و بیولوژیکی داده ها در وضوح بالاتر از موجود CTDs.

"این ecoCTD گرفتن این اقیانوس فنی به یک استاندارد طلا با کیفیت خیلی بیشتر راحتی و تطبیق پذیری" Freilich می گوید.

این تیم بیشتر خواهد شد اصلاح خود را طراحی و امیدوار است که خود را با وضوح بالا به راحتی-گسترش پذیر و کارآمد تر جایگزین ممکن است سازگار با هر دو دانشمندان برای نظارت بر اقیانوس مقیاس کوچک در پاسخ به تغییرات آب و هوایی و همچنین شیلات که می خواهید برای پیگیری یک منطقه خاص بیولوژیکی بهره وری.

###

این پژوهش از بودجه در بخشی از آمریکا در دفتر تحقیقات نیروی دریایی.

نوشته شده توسط جنیفر چو MIT اخبار دفتر

پس زمینه های اضافی

مقاله: "EcoCTD برای پروفایل اقیانوسی فیزیکی-بیولوژیکی خواص از یک جریان کشتی." https://journals.ametsoc.org/doi/کامل/10.1175/JTECH-D-19-0145.1