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技術(shù)文章

利用CTD監(jiān)測技術(shù)研究氣候變化

更新時間:2023-08-15 瀏覽次數(shù):882

利用CTD監(jiān)測技術(shù)研究氣候變化

背景

北極研究人員采用新的監(jiān)測技術(shù),通過測量地表冰層下水柱的溫度和鹽度,來調(diào)查氣候變化的影響。使用SonTek CastAway-CTD™儀器進行調(diào)查,可以為我們了解洋流變化對北歐氣候的影響方式提供新思路。

卡特林北極調(diào)查是科學家和探險家之間的一次合作,CastAway使研究人員能夠在惡劣的條件下快速工作,得益于該設(shè)備體積小巧,攜帶方便,無需計算機輔助即可在野外操作。

之前的研究著眼于冰層厚度和海洋酸化,但新的卡特林調(diào)查工作研究冰層表面下的淡水流,以幫助了解它們對自下而上的冰融化的影響,而這種融化正在破壞全球的海洋環(huán)流。

CastAway使研究人員能夠在惡劣的條件下迅速開展工作,得益于該設(shè)備體積小巧,攜帶方便,無需計算機輔助即可在野外操作。

北極的氣候變化

北極環(huán)境對全球氣候有重大影響。多年來,氣候科學家一直對全球天氣系統(tǒng)的未來變化表示擔憂,并強調(diào)了北極在這些系統(tǒng)中所扮演的角色。北極的變化在很大程度上促進了溫鹽環(huán)流;一個巨大水生傳送帶,它連接地球上的海洋,散發(fā)熱量、氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)。

溫鹽環(huán)流變化與廣闊的大氣相結(jié)合,北極地區(qū)的正反饋循環(huán)(從融化的凍土中產(chǎn)生大量甲烷),可能對全球氣候產(chǎn)生巨大影響。

2011年,Catlin Group委托卡特林北極調(diào)察隊對對古斯塔夫阿道夫王子海上的臨時冰基地進行評估,該基地位于加拿大北極群島的最北部端,,距離北極大約800英里。

溫鹽環(huán)流的變化與廣闊的大氣相結(jié)合,正反饋循環(huán)會對全球氣候產(chǎn)生影響。

有機物(CDOM)

該團隊的一個關(guān)鍵的測量參數(shù)是有色溶解有機物(CDOM),因為大量的CDOM會導致40%以上的光吸收。在北極,大部分CDOM來自俄羅斯北部的三個巨大的河口。在評論CDOM的重要性時,英國海洋學家Victoria Hill博士說:“在局部,CDOM應(yīng)該增加熱分層作用,在表層附近捕獲熱量。水變得更穩(wěn)定,混合減少。然而,如果表面冰融化了,它會在上層形成一層不混合的新鮮冷水。從長遠來看,表層水變得更暖,不再下沉,形成更深、更冷的水將墨西哥灣流吸引到北歐。"

研究人員預(yù)計北冰洋將是高度透明狀態(tài),因為貢獻CDOM的河流被凍結(jié)了。然而,該調(diào)察小組認為情況并非如此。事實上,Hill博士透露:“在楚科奇,CDOM吸收了70%到80%的太陽輻射。"在由斯科特極地研究所的Adrian McCullum檢索的另一組數(shù)據(jù)中,有關(guān)結(jié)果是從水柱樣本中獲得的;在200米以下的深度,水溫比預(yù)期低1攝氏度。在通常穩(wěn)定的深水中,這種顯著變化表明,表面融化的水正在下沉,促使溫暖的水與表層冰接觸。這進一步激發(fā)了人們對北冰洋溫度變化的興趣。

在200米以下的深度,水溫比預(yù)期低1攝氏度。在通常穩(wěn)定的深水中,這種顯著變化表明,表面融化的水正在下沉,促使溫暖的水與表層的冰接觸。

北冰洋剖面儀

高度專業(yè)化設(shè)備是深水剖面測量所必需的。SonTek的CastAway-CTD開發(fā)出簡單而精確的方法,可以快速測定100米以下的電導率、溫度和深度。將GPS、傳感器、數(shù)據(jù)記錄和顯示器集成在一個緊湊的儀器中,該設(shè)備可以直接投入(或下放)水中并立即回收。

CastAway會自動收集和計算數(shù)據(jù),用戶可以在一個小顯示屏上立即看到他們的工作結(jié)果。因此,SonTek CastAway-CTD(電導率、溫度和深度)是研究CDOM對海洋溫度影響的理想應(yīng)用之一。這是一種重量輕、易于使用的水文剖面儀器,具有高分辨率的電導率、溫度和深度的取樣,是卡特林北極調(diào)察團隊使用的重要取樣設(shè)備。

將GPS、傳感器、數(shù)據(jù)記錄和一個顯示器集成在一個緊湊的儀器中,該設(shè)備可以直接投入(或下放)水中并立即回收。

Castaway-CTD用戶反饋

Castaway的部署很容易,可以將它丟進北極冰層上的鉆孔中,可以自由降落,深度可達100米的,利用傳感器收集數(shù)據(jù),包括一個能夠在200毫秒內(nèi)做出響應(yīng)的溫度系統(tǒng)。該設(shè)備特別適合在這種嚴苛環(huán)境下進行調(diào)察。它堅固耐用,抗腐蝕性的外殼、流通式設(shè)計、AA電池供電和無需額外工具的操作意味著CastAway非常適合北極調(diào)察。

CastAway的維護非常簡單;在推薦的年度工廠校準之間,只需用淡水快速沖洗,偶爾擦洗耐腐蝕電極,即可保持CastAway-CTD的良好狀態(tài)。

CastAway保留了傳統(tǒng)CTD系統(tǒng)的所有優(yōu)點,并且額外的吸引力在于其便攜、靈活性和速度, 無論應(yīng)用在北極的冰冷水域還是斯里蘭卡的溫暖熱帶水域。



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