Ocean jest ogromny . Obejmuje ponad 70 procent powierzchni Ziemi . Sam Ocean Spokojny pokrywa 60 milionów mil kwadratowych (155 milionów kilometrów kwadratowych) naszej planety. Woda ta reguluje nasz klimat i wzorce pogodowe , kierując ciepło z równika do biegunów, wytwarza ponad połowę tlenu na świecie i pochłania 50 razy więcej dwutlenku węgla niż nasza atmosfera.
Sekrety oceanu mogą nam wiele powiedzieć o stanie planety. Ale dotarcie do tych informacji może być wyzwaniem zarówno dla ludzi, jak i instrumentów naukowych, zwłaszcza na zdradzieckich obszarach, gdzie występują kamieniste morza, szalejące burze, gęsty lód i głębokie, miażdżące ciśnienie wody.
Właśnie tam pojawia się flota robotycznych, samozatapialnych pływaków. Są one częścią międzynarodowego programu o nazwie Argo , a te miniobserwatoria dostarczają naukowcom wyczerpujących danych o stanie fizycznym oceanów w czasie zbliżonym do rzeczywistego. Dane te obejmują wzorce temperatury i zasolenia, które pomagają naukowcom dokładniej mierzyć globalne ocieplenie i podnoszący się poziom mórz , poprawiać prognozy pogody i prognozy klimatyczne oraz lepiej mierzyć intensywność huraganów.
Jak działa Argo?
Argo to międzynarodowa współpraca polegająca na rozmieszczeniu prawie 4000 pływających swobodnie dryfujących w kształcie cylindra pływaków rozsianych po całym oceanie. Pływaki są rozmieszczone co około 186 mil (300 kilometrów) od siebie — co 3 stopnie szerokości i 3 stopnie długości geograficznej. Standardowe pływaki mierzą temperaturę i zasolenie w górnych 6561 stóp (2000 metrów) oceanu, mówi dr Gregory C. Johnson. , oceanograf w Laboratorium Ochrony Środowiska Morskiego Pacyfiku (NOAA) w Seattle w stanie Waszyngton.
„Nasze relacje są naprawdę rewolucyjne” — mówi Johnson. Jest związany z Argo od początku programu w 2000 roku i wykorzystał dane Argo we własnych opublikowanych badaniach . „Posiadanie prawie 4000 rdzeni, które Argo pływa teraz, daje nam o wiele więcej danych, niż mieliśmy w poprzednich dekadach”.
Argo jest głównym elementem Globalnego Systemu Obserwacji Oceanów (GOOS) i Globalnego Systemu Obserwacji Klimatu (GCOS), które dostarczają odpowiednio danych dla usług oceanicznych i atmosferycznych oraz wysokiej jakości danych do badań klimatycznych.
Do tej pory pływaki Argo wdrożyło 26 krajów i nadal przetwarza dane z nich. Kilka innych krajów zapewnia wsparcie logistyczne i dostęp do statków. Każdy kraj uzyskuje własne fundusze na zakup pływaków, które kosztują około 20 000 dolarów każdy.
Inną niezwykłą cechą Argo jest to, że jego dane są bezpłatne i dostępne dla każdego na świecie, kto chce z nich korzystać. Jest przechowywany na dwóch globalnych serwerach danych, jednym we Francji, a drugim w Stanach Zjednoczonych. Aby uzyskać dostęp do informacji, możesz odwiedzić stronę „ Argo Data Sources ”.
Co robią pływaki Argo?
Istnieją różne rodzaje pływaków Argo, a każdy z nich można zaprogramować do wykonywania różnych misji. Standardowa misja pływaka Argo odbywa się w cyklu 10-dniowym:
- Dzień 1 : Pływak jest wprowadzany, zwykle ze statku, do oceanu we wcześniej ustalonym punkcie. Spędza pierwsze sześć godzin, schodząc pionowo około 1000 metrów w głąb morza.
- Dni 1-9 : Gdy pływak osiągnie głębokość 1000 metrów, dryfuje z prądem przez dziewięć dni.
- Dzień 10 : Ostatniego dnia cyklu, pływak opada kolejne 1000 metrów w głąb oceanu, do około 2000 metrów pod powierzchnię. Następnie pływak wraca do góry, proces, który trwa około sześciu do 12 godzin, podczas których zbiera profil temperatury i zasolenia.
Gdy pływak przebije powierzchnię, przez następne 15 minut do godziny przesyła dane z anteny znajdującej się na szczycie pływaka do satelity, po czym ponownie opada i powtarza 10-dniowy cykl.
Od 2000 roku firma Argo zebrała prawie 2 miliony profili głębinowych , dostarczając pełny obraz oceanu w czasie bliskim rzeczywistemu.
Co znajduje się wewnątrz pływaka Argo?
Standardowe pływaki Argo zawierają następujące materiały:
- czujnik przewodności, temperatury, głębokości (CTD), który określa właściwości fizyczne wody oceanicznej
- zewnętrzny pęcherz kontrolujący pływalność spławika
- wewnętrzny zbiornik, który przechowuje olej, gdy nie pompuje zewnętrznego pęcherza
- pompa hydrauliczna, która tłoczy olej między zbiornikiem wewnętrznym a pęcherzem zewnętrznym
- antena u góry umożliwiająca transmisję danych z pływaka do satelity
- baterie litowe
Istnieje kilka różnych rodzajów spławików Argo. Standardowe spławiki Argo są zaprojektowane do zanurzenia na głębokość do 2000 metrów. Postępy w technologii w ciągu dwóch dekad od rozpoczęcia programu Argo doprowadziły do stworzenia bardziej wyspecjalizowanych pływaków.
- Pływaki Deep Argo Mission są specjalnie zaprojektowane do zanurzania się na dno oceanu — na głębokość do 3,72 mil (6000 metrów). Aby osiągnąć te głębokości, pływaki muszą wytrzymać to, co zespół Argo opisuje jako „ciśnienie porównywalne z wagą dwóch minivanów skoncentrowanych na jednym znaczku pocztowym”. Pływaki te umożliwiają naukowcom lepsze zrozumienie zmian oceanicznych, takich jak wzrost zawartości ciepła w głębinach oceanicznych.
- Pływaki pilotowe BioGeoChemical Argo (BGC-Argo) są wyposażone w czujniki biogeochemiczne, które mierzą sześć dodatkowych parametrów, w tym pH, tlen, azotan, chlorofil, cząstki zawieszone i napromieniowanie w dół. Pomaga to naukowcom w lepszym zrozumieniu zasobów oceanicznych i zarządzaniu nimi.
Rozmieszczanie pływaków w strefach lodowych stanowiło wyzwanie, ponieważ lód morski uniemożliwia pływakom wypychanie anteny na powierzchnię, gdzie mogą przesyłać dane. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy i inżynierowie opracowali ulepszone algorytmy misji dla pływaków rozmieszczonych w miejscach dotkniętych sezonowym lodem, takich jak Arktyka i Antarktyka. Ten nowy algorytm umożliwia im unikanie kolizji z lodem i przechowywanie danych, dopóki pływaki nie wykryją otwartej wody na powierzchni oceanu.
Jak wykorzystywane są dane Argo?
Dane profilowe zbierane przez pływaki Argo mają różnorodne zastosowania . Mogą być wykorzystywane do edukowania uczniów od przedszkola do poziomu uniwersyteckiego na temat temperatury oceanów lub czytania wykresów i analizowania danych oceanicznych oraz zagadnień związanych ze zmianami klimatycznymi.
Z operacyjnego punktu widzenia dane są wykorzystywane przez ośrodki pogodowe i klimatyczne na całym świecie do ulepszania prognoz dotyczących zdarzeń El Niño i cech klimatycznych, takich jak huragany, tsunami i globalne ocieplenie.
Na poziomie badawczym Argo dostarcza oceanografom i klimatologom najpełniejsze dostępne dane dotyczące oceanów podpowierzchniowych. Ponad 200 artykułów naukowych publikowanych każdego roku wykorzystuje dane Argo obejmujące szeroki zakres danych, w tym właściwości mas wody, interakcje powietrze-morze, cyrkulację oceaniczną, dynamikę oceanów i zmienność sezonową do dekady.
Dla Johnsona dane Argo były „bardzo solidnym wskaźnikiem, że budżet energetyczny Ziemi jest niezrównoważony”. Niedawno przeanalizował dane zebrane w latach 2014-2018 przez specjalne głębokowodne pływaki Argo, aby zbadać wody blisko dna południowo-zachodniego Pacyfiku. Analiza ta wykazała, że nie tylko woda w głębinach się ocieplała, ale tempo, w jakim się ocieplało, przyspieszało.
„To, jak bardzo ocean się ociepla, jest bardzo ważne dla zrozumienia, jak bardzo klimat ogrzeje się w przyszłości, przy danej zmianie stężenia gazów cieplarnianych”, mówi. „Tak więc pomiar ocieplenia oceanu jest ważny dla walidacji modeli klimatycznych i ich oceny. W rzeczywistości jest to kluczowa liczba w systemie klimatycznym Ziemi”.
Jaki jest wpływ firmy Argo na środowisko?
Pływaki Argo są niezwykle ciche i energooszczędne, wyjaśnia Johnson. „Cała tablica prawie 4000 pływaków działa na mniej niż 100 watów, czyli mniej więcej tyle, co wentylator sufitowy”, mówi.
Pływaki pracują przez około cztery do pięciu lat, w zależności od ich misji. Spławiki z bardziej wyczerpującymi zadaniami zwykle umierają wcześniej, podczas gdy niektóre standardowe pływaki wytrzymują 10 lat lub dłużej. Z czasem, zwykle gdy ich baterie się wyczerpią, wszystkie pływaki giną. Kiedy tak się dzieje, są zaprojektowane tak, aby wywierać jak najmniejszy wpływ na środowisko.
Kiedy pływak ginie, dryfuje w głębokim oceanie, aż zaczyna korodować, co pozwala wodzie przeciekać do wnętrza pływaka, powodując jego upadek na dno morskie. Z biegiem czasu aluminiowy kadłub powoli rozpada się na nieszkodliwe tlenki, które rozprzestrzeniają się w prądach oceanicznych. Pozostałe tworzywa sztuczne i metal są minimalne i powoli rozkładają się z czasem.
Teraz to ciekawe
Program Argo bierze swoją nazwę od mitologii greckiej. W szczególności z Argo, statku, na którym Jason i Argonauci popłynęli z Iolcos do Colchis, aby odzyskać złote runo skrzydlatego barana, Chrysomallosa, który był symbolem władzy i królestwa.
