Kuzey Atlantik Aerosolleri ve Deniz Ekosistemleri Çalışması - North Atlantic Aerosols and Marine Ecosystems Study

Kuzey Atlantik Aerosolleri ve Deniz Ekosistemleri Çalışması (NAAMES) proje logosu. Görüntü NASA'nın izniyle.

Kuzey Atlantik Aerosoller ve Deniz Ekosistemleri Çalışması ( NAAMES ) yönlerini araştırdık beş yıllık bilimsel araştırma programı olan fitoplankton okyanus ekosistemlerinde dinamikleri ve nasıl böyle dinamikleri etkileyen atmosferik aerosoller , bulut, ve iklimi. Çalışma, Dünya'nın en büyük tekrarlayan fitoplankton çiçeklerinden birinin yeri olan Kuzey Atlantik Okyanusu'nun arktik altı bölgesine odaklandı. Bu konumdaki uzun araştırma geçmişi ve göreceli olarak erişilebilirlik kolaylığı, Kuzey Atlantik'i, fitoplankton aerosol emisyonlarının Dünya'nın enerji bütçesindeki rolünü daha iyi anlamak için geçerli bilimsel hipotezleri test etmek için ideal bir yer haline getirdi.

NAAMES, Oregon Eyalet Üniversitesi ve Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi'nden (NASA) bilim adamları tarafından yönetildi. 2015-2018 yılları arasında yıllık fitoplankton döngüsünün belirli aşamalarını hedeflemek için tasarlanmış dört saha kampanyası yürüttüler: minimum, doruk, aracı azalan biyokütle ve artan aracı biyokütle. Kampanyalar, çiçek oluşumlarının zamanlaması ve yıllık çiçek oluşumunu yönlendiren kalıplar hakkındaki bilimsel tartışmaları çözmek için her bir benzersiz aşamayı gözlemlemek için tasarlandı. NAAMES projesi, çiçeklenme döngülerinin bulut oluşumlarını ve iklimi nasıl etkilediğini anlamak için birincil üretim tarafından üretilen aerosollerin miktarını, boyutunu ve bileşimini de araştırdı . Bilim adamları, araştırma gemileri aracılığıyla yoğun alan örneklemesi, uçak aracılığıyla havadan aerosol örneklemesi ve uydular aracılığıyla uzaktan algılama dahil olmak üzere birden fazla tamamlayıcı araştırma yöntemi kullandılar.

NAAMES'ten elde edilen bulgular, aerosoller ve bulut yoğunlaşma çekirdekleri, fitoplankton yıllık döngüleri, fitoplankton fizyolojisi ve orta ölçekli biyolojiye ışık tutmuştur. Yeni uzaktan algılama algoritmaları ve uydu uzaktan algılama alanındaki ilerlemeler de dahil olmak üzere çeşitli metodolojik ilerlemeler de yayınlanmıştır.

Arka plan

Plankton çiçeklerinin rekabet eden hipotezleri

Plankton değişkenliğinin rekabet eden bilimsel hipotezi. Şekilden uyarlanmıştır. NASA.gov'un izniyle

NAAMES, biyoaerosol emisyonlarının bulut dinamikleri ve iklim üzerindeki etkisini daha iyi anlamaya çalıştı. Ayrıca plankton patlamaları üzerine iki rakip hipotezi test etmeyi amaçladı:

Kritik Derinlik Hipotezi - kaynağa dayalı bir görünüm

Kritik derinlik hipotez Kuzey Atlantik yıllık plankton çiçek bir kaynak tabanlı görünümüdür. Bahar çiçeklerinin nedeninin geleneksel açıklamasıdır ve 50 yılı aşkın bir süredir oşinografi ders kitaplarında temel bir kavram olarak belgelenmiştir. Yüksek besinler, daha sığ karıştırma, artan ışık ve daha yüksek sıcaklıklar gibi bir çiçeklenme başlatmak için gerekli çevresel koşullara odaklanır.

Kritik derinlik hipotezi için temel argüman, çiçeklenmelerin, karışık katmanın kritik derinliğin üzerinde toplanmasından kaynaklanan artan fitoplankton büyüme oranlarının bir sonucu olduğudur. Kritik derinlik fitoplankton yüzey karıştırma derinliğidir biyokütle büyüme fitoplankton biyokütle kayıpları eşittir. Bu hipotezde kayıplar hem sabit hem de büyümeden bağımsızdır. Biyokütledeki azalma otlatma , batma, seyreltme, dikey karıştırma, enfeksiyon veya parazitlikten kaynaklanabilir . Yüzey karışık tabakası kritik derinlikten daha sığ hale geldiğinde, fitoplankton büyümesinin kaybı aşması nedeniyle mevsimsel çiçeklenme başlar. Fitoplankton büyümesi ile ilkbaharda ışık, sıcaklık ve daha sığ tabakalaşma derinliklerinde artış arasında bir korelasyon vardır.

İklim ısınması , kış aylarında tabakalaşmayı artırabilir veya karışık katman derinliğini azaltabilir, bu da ilkbaharda çiçeklenmeyi artıracak veya bu hipotez bahar fitoplankton çiçeklenme dinamiklerini yönetiyorsa fitoplankton biyokütlesini artıracaktır. Bu kaynağa dayalı görüşün birincil eleştirisi, ilkbahar çiçeklerinin, karışık tabakanın tabakalaşması veya sığlaşmasının yokluğunda meydana gelmesidir.

Seyreltme-telafi Hipotezi - ekosistem tabanlı bir görüş

Seyreltme-yeniden eşleşme hipotezi, Kuzey Atlantik yıllık fitoplankton çiçeklenmesinin ekosistem tabanlı bir görünümüdür. Bu hipotez, büyüme ve otlatma arasındaki dengeyi değiştiren fiziksel süreçlere odaklanır. İlkbaharda çiçeklenme, yıllık bir döngünün bir özelliği olarak kabul edilir ve döngü sırasındaki diğer özellikler, bu çiçeklenmenin gerçekleşmesi için “sahneyi ayarlar”.

Bu ekosistem temelli görüş, deniz suyu ilavesinin yırtıcıları sulandırdığı ancak fitoplankton büyümesini değiştirmediği bir seyreltme deneyine dayanmaktadır. Böylece seyreltme ile büyüme oranları artar. Seyreltme etkisi geçici olmasına rağmen, su ekleme hızı büyüme hızına eşitse avcı-av etkileşimleri korunabilir. Yüzey karışık katmanının derinleşmesi, avcı-av etkileşimlerini sulandırır ve büyüme ile otlatmayı birbirinden ayırır. Karışık katman derinleşmeyi bıraktığında, büyüme oranındaki artış belirgin hale gelir, ancak şimdi büyüme ve otlatma tekrar birleşir. Karışık tabakanın sürülmesi, yırtıcıları yoğunlaştırarak otlatma basıncını arttırır. Bununla birlikte, ışık mevcudiyetindeki artış, otlatma baskısını karşılar ve bu da büyüme oranlarının yüksek kalmasına izin verir. İlkbaharın sonlarında, karışık katman daha da sığ olduğunda, besin tükenmesi veya aşırı otlatma çiçeklenmeyi sona erdirir - döngünün bu noktasında kayıplar büyümeyi aşar.

İklim ısınması tabakalaşmayı artıracak ve karma tabakanın derinleşmesiyle oluşan kış karışımını bastıracaktır. Kış karışımının bastırılması, bu hipotez altında fitoplankton biyokütlesini azaltacaktır.

Fiziksel oşinografik süreçler

Karışık Katman Derinliği Tartışması

Orta ölçekli Eddies

Antiksiklonik girdaplar saat yönünde döner ve Siklonik girdaplar saat yönünün tersine döner. Açık okyanusta aşağı ve yukarı doğru yükselme süreçleri, Antisiklonik girdaplarda sıcak bir merkeze ve Siklonik girdaplarda bir soğuk çekirdeğe yol açar.

Orta ölçekli girdaplar , Karışık Katman Derinliğini (MLD) modüle etmede önemli bir rol oynar. Orta ölçekli girdapların yarattığı dalgalanmalar, karışık katmanın tabanındaki besinleri modüle eder. Bu modülasyonlar, ışık mevcudiyeti ile birlikte bölgedeki fitoplankton bolluğunu yönlendirir. Fitoplanktonun mevcudiyeti deniz besin ağını ve okyanus sağlığını önemli ölçüde etkiler.

Gulf Stream'deki hızlı hareket eden akıntılar kıvrılarak kıvrılarak girdaplar oluşturur. Bu girdaplar , ayrıldıklarında ana su kütlelerinin fiziksel özelliklerini (örneğin sıcaklık, yoğunluk, tuzluluk ve diğer okyanus dinamik özellikleri) korurlar . Girdaplar göç ettikçe, çevreleyen su ile karıştıkça fiziksel özellikleri değişir. Gulf Stream'de, göç eden girdaplar, döndükleri yöne göre (saat yönünde ve saat yönünün tersinde) antisiklonik veya siklonik girdaplar olarak bilinir. İki girdap, hareket, fiziksel özellikler ve sonuç olarak okyanusun biyolojisi ve kimyası üzerindeki etkileri bakımından farklılık gösterir.

Coriolis kuvveti yüksek hız akımları ile bir araya girdap hareketi sürücü. Bu hareket, Antisiklonik girdapların merkezinde bir 'çıkıntı', yani yüksek deniz yüzeyi yüksekliği (SSH) yaratır. Buna karşılık, siklonik girdaplar merkezde düşük bir SSH sergiler. Hem antisiklonik hem de siklonik SSH, merkezden uzaklık arttıkça sırasıyla azalır ve artar. Girdaplardaki yukarı ve aşağı doğru akış süreçleri, soğuk ve sıcak bir çekirdek oluşturur. Antisiklonik girdapta aşağı doğru inme, daha soğuk suyun yüzeye girmesini önler, böylece merkezde bir sıcak çekirdek oluşturur . Siklonik girdapta ise, yükselme derin soğuk suyu sürükler ve bir soğuk çekirdek oluşturur.

Önceki çalışmalar, antisiklonik girdaplar altında MLD'nin derinleştirici etkilerini ve siklonik girdaplarda MLD'nin sığlaşmasını göstermektedir. Bu fenomenler, antisiklonik girdaplarda atmosfere artan ısı kaybından kaynaklanıyor olabilir. Bu ısı kaybı, konvektif karışım olarak adlandırılan yoğun suyun batmasına neden olur.ve MLD'nin derinleşmesi. Buna karşılık, siklonik girdaplarda çekirdekteki su sıcaklığı Antisiklonik girdaptan daha az soğuktur. Bu nedenle bu, MLD'nin derinleşmesine yol açmaz. Bölgede bir Argo Floats ağı aracılığıyla yürütülen çalışmalar ve uydu verileri aracılığıyla oluşturulan model simülasyonları, bunun tam tersi olguları göstermiştir. MLD'nin girdaplar yoluyla derinleşmesi ve sığlaşması her yerde bulunur ve mevsimsel olarak değişir. Bu tür anomaliler en çok kışın belirgindir. Bu nedenle, MLD'deki orta ölçekli girdapların rolü karmaşıktır ve gelişmiş rüzgar kesme kaynaklı akımların, antisiklonik girdaplarda MLD'nin sığlaşmasına katkıda bulunduğu eşzamanlı süreçlerin bir işlevidir .

İlgili Atmosferik Süreçler

Deniz Sınır Katmanı

Deniz sınır tabakası (MBL), atmosferin okyanus yüzeyi ile doğrudan temas halinde olan kısmıdır. MBL, ısı, nem, gazlar, partiküller ve momentum alışverişinden öncelikle türbülans yoluyla etkilenir. MBL, okyanus yüzeyinin üzerinde, ortalama yüzey rüzgarının yönünü bozan ve deniz yüzeyinde doku, pürüzlülük ve dalgalar oluşturan konvektif hücrelerin (veya dikey hava akışı) oluşumu ile karakterize edilir. İki tip sınır tabakası mevcuttur. Biri, atmosferin alt 100 m'si arasında bulunan ve yaklaşık 3 km yüksekliğe kadar uzanan kararlı, konvektif bir tabakadır ve konvektif sınır tabakası (CBL) olarak adlandırılır. Diğer sınır tabaka, yüzey atmosferik inversiyonunun bir sonucu olarak oluşur . Bu genellikle türbülans ve dikey karışma olmadığında yüzeye daha yakın bir yerde meydana gelir ve dikey nem ve sıcaklık profillerinin yorumlanmasıyla belirlenir. MBL genellikle lokalize ve zamansal olarak dinamik bir fenomendir ve bu nedenle hava sütununa olan yüksekliği bir bölgeden diğerine ve hatta birkaç gün boyunca önemli ölçüde değişebilir. Kuzey Atlantik, çeşitli ve iyi biçimlendirilmiş MBL bulutlarının yaygın olarak oluştuğu ve MBL katman yüksekliğinin 2.0 ila 0.1 km arasında olabileceği bir bölgedir.

Bölgesel Atmosferik Süreçler

Batı rüzgarları , orta enlemlerde (35 ve 65 derece enlemleri arasında) hakim rüzgarlardır ve dünyanın yüksek basınçlı subtropikal bölgelerinin kuzeyine veya güneyine doğru esen rüzgarlardır . Sonuç olarak, Kuzey Atlantik Okyanusu üzerinden örneklenen aerosoller, Kuzey Amerika kaynaklı hava kütlelerinden etkilenecek ve bu nedenle hem doğal karasal hem de antropojenik girdilerle karakterize edilecektir. NAAMES ile ilgili olanlar, önemli miktarlarda sülfat, siyah karbon ve aromatik bileşikler yayan doğu Kuzey Amerika'daki sanayi ve kentsel ortamlardan kaynaklanan emisyonlardır. Bu tür maddeler denizden yüzlerce kilometre öteye taşınabilir. Kıtasal etkilerin bu katkısı, ölçülen biyolojik floresan sinyallerinde yanlış bir pozitif sinyal oluşturabilir ve açık Kuzey Atlantik Okyanusu'ndaki bulut mikrofiziksel özelliklerini etkileyebilir. Ayrıca, karbon dioksit ve diğer sera gazları ile karıştırılmış siyah karbon gibi aerosoller , gemi motorlarından fosil yakıtların yansız yanması yoluyla yayılır. Bu yanmamış hidrokarbonlar, Kuzey Atlantik'in deniz sınır tabakasında ve diğer çoğu uzak okyanus bölgesinde bulunur. Bu partiküller yaşlandıkça veya havadaki zamanın bir fonksiyonu olarak kimyasal olarak dönüştürüldükçe, havadaki diğer partiküllerle reaksiyona girdiklerinde mikrofiziksel ve kimyasal özellikleri değiştirebilirler.

Aerosollerin rolü

Aerosol boyut dağılımı ve bunlarla ilişkili birikim veya atmosferden uzaklaştırma modları. Orijinal diyagram ve tarafından uyarlanmıştır.

Aerosoller

Aerosoller , atmosferde veya başka bir gazın içinde asılı duran çok küçük katı parçacıklar veya sıvı damlacıklardır ve doğal süreçler veya insan eylemleriyle oluşturulur. Doğal aerosoller, volkanik kül, biyolojik parçacıklar ve mineral tozun yanı sıra orman yangınları gibi biyokütlenin doğal yanmasından kaynaklanan siyah karbonu içerir. Antropojenik aerosoller, fosil yakıt yakma veya endüstriyel emisyonlar gibi insan eylemlerinden yayılanlardır. Aerosoller, doğrudan atmosfere salınıp yayılmadıklarına (birincil) veya kaynaklarından yayıldıktan sonra reaksiyona girip bileşimlerinde değişiklik yapıp yapmadıklarına (ikincil) bağlı olarak birincil veya ikincil olarak sınıflandırılır. Deniz ortamından yayılan aerosoller, birincil doğal aerosollerin en büyük bileşenlerinden biridir. Deniz birincil aerosolleri, antropojenik kirlilik ile etkileşime girer ve bu reaksiyonlar yoluyla diğer ikincil aerosolleri üretir.

Aerosollerin bulutların albedosu ve dolayısıyla Dünya'nın ışınım dengesi üzerindeki doğrudan ve ilk dolaylı etkisinin temsili.

Tahmine dayalı iklim değişikliği modellerinin en önemli ancak belirsiz bileşenlerinden biri, aerosollerin iklim sistemi üzerindeki etkisidir. Aerosoller, Dünya'nın radyasyon dengesini doğrudan ve dolaylı olarak etkiler. Doğrudan etki, aerosol parçacıkları atmosferde gelen güneş ve kızılötesi radyasyonla etkileşime girdiğinde bu iki optik özelliğin bir kombinasyonunu yaydığında, emdiğinde veya sergilediğinde ortaya çıkar. Tipik olarak ışığı dağıtan aerosoller arasında sülfatlar, nitratlar ve bazı organik partiküller bulunurken, net absorpsiyon sergileme eğiliminde olanlar arasında mineral tozu ve siyah karbon (veya kurum) bulunur. Aerosollerin gezegenin sıcaklığını değiştirdiği ikinci mekanizmaya, bir bulutun mikrofiziksel özellikleri, gelen güneş radyasyonunun yansımasında bir artışa veya bulutların yağış geliştirme kabiliyetinin engellenmesine neden olarak değiştirildiğinde ortaya çıkan dolaylı etki denir. İlk dolaylı etki, daha fazla güneş ışınımı yansıtan ve dolayısıyla gezegenin yüzeyini soğutan bulutlarda bir artışa yol açan su damlacıklarının miktarındaki artıştır. İkinci dolaylı etki (bulutun yaşam süresi etkisi olarak da adlandırılır), damlacık sayısındaki artıştır, bu da aynı anda damlacık boyutunda bir artışa ve dolayısıyla daha az yağış potansiyeline neden olur. Yani, daha küçük damlacıklar, bulutların daha uzun yaşadığı ve daha düşük yağış oranları ve daha yüksek bulut albedo ile ilişkili olan daha yüksek sıvı su içeriğini muhafaza ettiği anlamına gelir . Bu, atmosferdeki aerosol miktarının birincil belirleyicilerinden biri olarak aerosol boyutunun önemini, aerosollerin atmosferden nasıl uzaklaştırıldığını ve bu süreçlerin iklim üzerindeki etkilerini vurgulamaktadır . İnce partiküller genellikle çap olarak 2 mikrometrenin (μm) altında olanlardır. Bu kategori içinde, atmosferde biriken parçacıkların aralığı (düşük uçuculuk veya çekirdeklerin yoğunlaşma büyümesi nedeniyle) 0,1-1 μm arasındadır ve genellikle ıslak çökelme yoluyla havadan uzaklaştırılır . Islak çökelme yağış, kar veya dolu olabilir. Öte yandan, eski deniz spreyi ve bitki kaynaklı partiküller gibi kaba partiküller, kuru çökeltme yoluyla atmosferden uzaklaştırılır . Bu işleme bazen sedimantasyon da denir. Bununla birlikte, farklı biyojenik organik aerosol türleri, farklı mikrofiziksel özellikler sergiler ve bu nedenle havadan uzaklaştırılma mekanizmaları neme bağlı olacaktır. Kuzey Atlantik Okyanusu'ndaki aerosol boyutları ve bileşimi daha iyi anlaşılmadan, iklim modellerinin küresel iklimde aerosollerin soğutma etkisinin büyüklüğünü tahmin etme yeteneği sınırlıdır.

Atmosferdeki aerosollerin ve gazların Dünya'nın ışınımsal zorlamasına katkısı. Bu, Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli'nin (IPCC) Çalışma Grubu 1 Firth Assessment (AR5) raporunun Şekil 8.17'sidir. Sülfatların net soğutma etkisine dikkat edin.

Deniz spreyi Aerosoller

Deniz atmosferindeki aerosol parçacıklarının miktarı ve bileşimi hem kıtasal hem de okyanusal kaynaklardan kaynaklansa ve büyük mesafelere taşınabilse de, taze yayılan deniz spreyi aerosolleri (SSA), özellikle orta ve güçlü aerosollerin ana kaynaklarından birini oluşturur. rüzgarlar. Saf deniz tuzu aerosollerinin tahmini küresel emisyonu yılda 2.000-10.000 Tg civarındadır. Bunun meydana geldiği mekanizma, kırılan dalgalarda hava kabarcıklarının oluşmasıyla başlar, daha sonra atmosfere yükselir ve 0,1-1,0 μm arasında değişen yüzlerce ultra ince damlacık halinde patlar. Deniz spreyi aerosolleri çoğunlukla sodyum ve klorür gibi inorganik tuzlardan oluşur. Bununla birlikte, bu kabarcıklar bazen deniz suyunda bulunan organik maddeleri taşır ve dimetil sülfür (DMS) gibi ikincil organik bileşikler (SOA'lar) oluşturur . Bu bileşik, NAAMES projesinde önemli bir rol oynamaktadır.

SSA'nın önemli bir biyojeokimyasal sonucu, bulut yoğunlaştırma çekirdekleri olarak rolleridir . Bunlar, su buharının aşırı doyma koşullarının altında yoğunlaşması için gerekli yüzeyleri sağlayan parçacıklardır. Bu aerosollerde organik maddenin donması, özellikle Kuzey Atlantik Okyanusu gibi yüksek enlemlerde, aksi takdirde oluşacaklarından daha sıcak ve daha kuru ortamlarda bulut oluşumunu teşvik eder. Bu aerosollerdeki organik madde, bu bölgelerde su damlacıklarının çekirdeklenmesine yardımcı olur, ancak hangi fraksiyonun buzda donan organik maddeler içerdiği ve hangi biyolojik kaynaklardan olduğu gibi birçok bilinmeyen kalır. Bununla birlikte, fitoplankton çiçeklerinin gelişmiş buz çekirdekleştirici parçacıkların bir kaynağı olarak rolü laboratuvar deneylerinde doğrulanmıştır, bu da bu aerosollerin bulut radyasyon zorlamasındaki önemli rolünü ima eder. Kabarcık patlaması emisyonu yoluyla oluşturulan birincil deniz aerosolleri, 2008 baharında Kuzey Atlantik'te, Arktik Alt Troposferdeki Uluslararası Kimya Deneyi (ICEALOT) tarafından ölçülmüştür. Bu araştırma, temiz veya arka plan alanları ölçtü ve bunların çoğunlukla hidroksil (%58 ±13) ve alken (%21 ±9) fonksiyonel grupları içeren birincil deniz aerosollerinden oluştuğunu buldu, bu da havadaki kimyasal bileşiklerin önemini gösterir. biyolojik kökenli. Bununla birlikte, bu ölçümlerin küçük zaman ölçeği ve ayrıca bu parçacıkların kesin kaynağının belirlenememesi, bu bölge üzerindeki aerosollerin daha iyi anlaşılmasına yönelik bilimsel ihtiyacı haklı çıkarmaktadır.

biyoaerosoller

Biyoaerosoller , kara ve deniz ekosistemlerinden atmosfere salınan canlı ve cansız bileşenlerden oluşan parçacıklardır. Bunlar orman, otlaklar, tarımsal ürünler ve hatta fitoplankton gibi deniz birincil üreticileri olabilir. Birincil biyolojik aerosol partikülleri (PBAP'ler) bakteri, arke, alg ve mantar gibi bir dizi biyolojik materyal içerir ve küresel toplam aerosol kütlesinin %25'ini oluşturduğu tahmin edilmektedir. Bu PBAP'lerin dağılması, mantar sporları, polen, virüsler ve biyolojik parçalar yoluyla atmosfere doğrudan emisyon yoluyla gerçekleşir. Bu parçacıkların ortam konsantrasyonları ve boyutları, konuma ve mevsimselliğe göre değişir, ancak NAAMES ile ilgili olan, mantar sporlarının geçici boyutları (çap olarak 0,05 ila 0,15 μm) ve bakteriler için daha büyük boyutlardır (0,1 ila 4 μm). Deniz organik aerosollerinin (OA), klorofil pigmentleriyle korelasyonları aracılığıyla, büyüklüklerinin yılda 2-100 Tg arasında değiştiği tahmin edilmektedir. Bununla birlikte, son zamanlarda OA çalışmaları, DMS üretimi ve daha az ölçüde klorofil ile ilişkilidir , bu da deniz tuzu aerosollerindeki organik malzemenin deniz yüzeyindeki biyolojik aktiviteye bağlı olduğunu düşündürmektedir. Deniz organik aerosollerine katkıda bulunan mekanizmalar bu nedenle belirsizliğini koruyor ve NAAMES'in ana odak noktasıydı.

Siyanobakteriler ve mikroalgler içeren deniz biyoaerosollerinin insan sağlığına zararlı olabileceğine dair bazı kanıtlar vardır. Fitoplankton, metilcıva , poliklorlu bifeniller (PCB'ler) ve polisiklik aromatik hidrokarbonlar gibi çeşitli toksik maddeleri emebilir ve biriktirebilir . Siyanobakterilerin, insanlar tarafından solunduğunda sinir ve karaciğer sistemlerini etkileyebilen, aerosol haline getirilebilen toksinler ürettiği bilinmektedir. Örneğin, Caller ve ark. (2009), siyanobakteri çiçeklerinden gelen biyoaerosllerin yüksek amyotrofik lateral skleroz (ALS) insidansında rol oynayabileceğini öne sürdü . Ek olarak, Microcystis , Synechococcus ve Anabaena cinslerindeki bazı siyanobakteriler tarafından mikrosistin adı verilen bir grup toksik bileşik üretilir . Bu mikrosistinler, birkaç araştırmacı tarafından aerosollerde bulunmuştur ve bu tür aerosollerin, izole pnömoni , gastroenterit ve alkolsüz yağlı karaciğer hastalığına neden olduğu düşünülmüştür . Dinoflagellatların ayrıca Ostreopsis cinsinin dispne , ateş, burun akıntısı ve öksürük gibi semptomlara neden olmasıyla birlikte biyoaerosol toksisitesinde rol oynadığı düşünülmektedir. Önemli olarak, denizde toksik aerosoller 4 km iç kesime kadar bulunmuştur, ancak araştırmacılar biyoaerosollerin akıbetini iç kesimlerde izleyen ek çalışmalar önermektedir.

Ascomycota'nın mantar filumunun , en azından Güney Okyanusu'nda, deniz biyoaerosollerine ana katkıda bulunan (diğer filumlara göreli olarak %72) olduğu anlaşılmıştır. Bunlardan Agaricomycetes , bu filumdaki mantar sınıflarının çoğunluğunu (%95) oluşturur. Bu grup içinde, Penicillium cinsi en sık deniz mantarı aerosollerinde tespit edilir. Mantar biyoaerosolleri ayrıca buz çekirdeği görevi görebilir ve bu nedenle Kuzey Atlantik Okyanusu gibi uzak okyanus bölgelerindeki radyasyon bütçesini de etkiler.

Deniz spreyi aerosollerine (yukarıdaki bölüme bakınız) ek olarak, fitoplankton tarafından üretilen biyojenik aerosoller de atmosferde asılı duran küçük (tipik olarak 0,2 µm) bulut yoğunlaşma çekirdeği (CCN) parçacıklarının önemli kaynaklarıdır. Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (IPCC), Kuzey Atlantik fitoplankton sahası içinde mekansal ve mevsimsel değişimlere sebep olur sonraki yüzyılda 1,3 2,8 derece santigrat tarafından küresel yüzey okyanus sıcaklıklarda artış, tahmin. Topluluk dinamiklerindeki değişiklikler, bulut yoğunlaştırma çekirdekleri için mevcut biyoaerosolleri büyük ölçüde etkileyecektir. Bu nedenle, Kuzey Atlantik'teki bulut oluşumu, biyoaerosol mevcudiyetine, partikül boyutuna ve kimyasal bileşime duyarlıdır.

Deniz Biyoaerosolleri ve Küresel Radyasyon Dengesi

Deniz aerosolleri, küresel aerosollere önemli ölçüde katkıda bulunur. Geleneksel olarak, biyojeokimyasal döngü ve iklim modellemesi , fitoplanktondan yayılan sülfatlar ve ilgili kimyasal türler gibi biyojenik olarak türetilen aerosol parçacıklarına daha az dikkat edilerek deniz tuzu aerosollerine odaklanmıştır . Örneğin, 2002 ilkbaharında çiçeklenme sırasında doğu Kuzey Atlantik'te, yüksek fitoplankton aktivitesi, deniz tuzlarından ziyade organik karbon (hem çözünür hem de çözünmeyen türler) tarafından belirlendi. Fitoplanktondan gelen organik fraksiyon, atmosferdeki aerosol kütlesinin %63'üne kadar katkıda bulunurken, biyolojik aktivitenin düşük olduğu kış dönemlerinde aerosol kütlesinin sadece %15'ini oluşturuyordu. Bu veriler, bu emisyon olayının erken deneysel kanıtlarını sağlarken, okyanus biyotasından gelen organik maddenin bulut damlacık konsantrasyonlarını %100'e kadar artırabildiğini de gösterdi.

Fitoplankton patlamaları, bulut yoğunlaşma çekirdekleri sağlayan biyojenik aerosoller için önemli kaynaklardır.

CLAW Hipotezini test etmek için veriler

Okyanus fitoplanktonunun , 1980'lerin sonlarında önerildiği gibi , biyojeokimyasal kükürt döngüsü yoluyla bulut albedosunu ve iklimi nasıl etkilediğini açıklayan artan kanıtlar var . PENÇE hipotezi kavramlaştırır ve çalışır fitoplankton küresel bulut değiştirebilir ve planet ölçekli radyasyon denge ya da sağlayabilir hangi mekanizma ile ölçmek için homeostazı düzenleme . Güneş ışınımı, okyanusun üst katmanlarında birincil üretimi tetiklediğinden, gezegenin sınır katmanına aerosoller salınır . Bu aerosollerin bir yüzdesi bulutlara asimile edilir ve bu daha sonra güneş ışınımını yansıtarak negatif bir geri besleme döngüsü oluşturabilir. Fitoplankton çiçeklenme döngülerinin ekosisteme dayalı hipotezi (NAAMES tarafından keşfedilmiştir), ısınan bir okyanusun fitoplankton üretkenliğinde bir azalmaya yol açacağını öne sürmektedir. Azalan fitoplankton, aerosol mevcudiyetinde bir azalmaya neden olur ve bu da daha az buluta neden olabilir. Bu, daha sıcak okyanusların daha az buluta yol açtığı ve daha fazla ısınmaya izin verdiği olumlu bir geri besleme döngüsü ile sonuçlanacaktır.

CLAW hipotezinin temel bileşenlerinden biri, fitoplankton tarafından dimetilsülfoniopropionat (DMSP) emisyonudur . Diğer bir kimyasal bileşik olan dimetil sülfür (DMS), çoğu okyanusta önemli bir uçucu kükürt bileşiği olarak tanımlanmıştır. Dünya deniz suyundaki DMS konsantrasyonlarının ortalama olarak litre başına 102.4 nanogram (ng/L) civarında olduğu tahmin edilmektedir. Kuzey Atlantik'in bölgesel değerleri kabaca 66.8 ng/L'dir. Bu bölgesel değerler mevsimsel olarak değişir ve kıta aerosollerinin etkilerinden etkilenir. Bununla birlikte, DMS, deniz atmosferindeki baskın biyojenik uçucu kükürt bileşiklerinden biridir. Kavramsallaştırılmasından bu yana, birkaç araştırma çalışması, Atlantik Okyanusu'nun orta enlemlerinde CLAW hipotezini destekleyen ampirik ve koşullu kanıtlar bulmuştur. NAAMES kampanyası, CLAW hipotezinin altında yatan mekanizmaları ölçerek deniz biyoaerosollerinin bulut oluşumu ve küresel radyasyon dengesi üzerindeki etkilerinin ampirik bir şekilde anlaşılmasını sağlamaya çalıştı.

Deniz yüzeyi mikro tabakasından kaynaklanan emisyonlar

Polisakkaritlerin , proteinlerin , lipidlerin ve diğer biyolojik bileşenlerin kalıntılarını içeren çözünmüş organik bileşikler , fitoplankton ve bakteriler tarafından salınır. Okyanusların yüzeyinde nano boyutlu jeller halinde konsantre edilirler. Spesifik olarak, bu tür bileşikler, okyanustaki en üst su filmi olan deniz yüzeyi mikro tabakasında (SML) yoğunlaşmıştır. SML, deniz ve atmosfer arasında madde ve enerji alışverişinin gerçekleştiği en üst 1 milimetre su içinde bir "deri" olarak kabul edilir. Burada meydana gelen biyolojik, kimyasal ve fiziksel süreçler dünyanın herhangi bir yerindeki en önemli olaylardan bazıları olabilir ve bu ince tabaka ısı, eser gazlar, rüzgarlar, yağış gibi iklimsel değişikliklere ve ayrıca nanomalzemeler ve atıklar gibi atıklara ilk kez maruz kalır. plastikler. SML ayrıca hava-deniz gazı alışverişinde ve birincil organik aerosollerin üretiminde önemli rollere sahiptir.

Kuzey Atlantik Okyanusu'ndan su örnekleri ve ortam koşulları kullanılarak yapılan bir araştırma, polisakkarit içeren bir ekzopolimerin ve bir proteinin yüzey okyanus sularında kolayca aerosol haline getirildiğini ve bilim adamlarının birincil denizin hava taşımacılığına olan miktarını ve boyut çözünürlüğünü ölçebildiğini buldu . biyojenik malzeme. Bu materyaller, fitoplankton ve diğer mikroorganizmalardan büyük ölçüde yayılacak kadar küçüktür (0,2μm). Bununla birlikte, su numuneleri aracılığıyla aerosol miktarını, boyut dağılımını ve bileşimini tahmin etmek şu anda sorunludur. Araştırmacılar, gelecekteki ölçümlerin, aerosollerdeki proteinleri tespit edebilen floresan tespit tekniklerini karşılaştırmaya odaklanacağını öne sürüyorlar. NAAMES, bu araştırma boşluğunu, hem hava sütununda hem de deniz yüzeyinin yakınında floresan bazlı bir alet sağlayarak doldurmuştur (Aşağıdaki Atmosferik Aletler bölümüne bakınız).

NAAMES Hedefler

Kuzey Atlantik'teki fitoplankton çiçeklerinin yıllık döngüsünün farklı özelliklerini tanımlayın ve bu özellikleri etkileyen farklı fiziksel süreçleri belirleyin.

Bu amaca ulaşmak için gemi tabanlı, havadan ve uzaktan algılama ölçümlerinin bir kombinasyonu kullanıldı. NAAMES, kapsamlı bir görünüm için yıllık çiçeklenmenin önemli geçici özelliklerini yakalamak için döngünün çeşitli aşamalarında meydana gelen çok sayıda kampanya yürüttü.

Kuzey Atlantik yıllık fitoplankton döngüsünün farklı özelliklerinin, yıllık çiçeklenme için “sahneyi hazırlamak” için nasıl etkileşime girdiğini anlayın.

Bu hedef, rakip kaynak tabanlı ve ekosistem tabanlı hipotezleri uzlaştırmayı amaçlamaktadır. NAAMES'in amacı, yıllık çiçeklenme döngüsünün daha bütünsel bir görünümünü anlamak için gerekli olan mekanik saha çalışmalarını sağlamaktı.

Yıllık fitoplankton döngüsünün farklı özelliklerinin deniz aerosollerini ve bulut oluşumunu nasıl etkilediğini belirleyin.

Aerosollerin bulutlar üzerindeki etkileri, gelecekteki iklim değişikliğini tahmin etmek için sahip olabileceği önemli etkilere rağmen, yeterince çalışılmamış bir konudur. Bu amaç, çeşitli aerosollerin yıllık fitoplankton döngüsünün her ana aşaması sırasında üretilen bulut oluşumuna katkısını anlamak için birleşik ölçüm yöntemlerini kullanarak bu boşluğu ele aldı.

metodoloji

Saha Kampanyaları

Uydu sensörleri, gemi ölçümleri ve konuşlandırmaları ve uçak uzaktan algılama dahil NAAMES araştırma kampanyaları için çeşitli örnekleme stratejilerinin şeması. Ayrıca fitoplankton patlamaları ve aerosol emisyonu ve dağılımı gibi temel süreçleri de tasvir ediyor.

Yıllık plankton döngüsü sırasında dört spesifik değişikliği hedeflemek için dört saha kampanyası gerçekleştirildi. Dört NAAMES saha kampanyası, gemiden, havadan ve uydulardan veri toplamalarını senkronize etti ve Kuzey Atlantik'teki dört benzersiz plankton çiçeklenme aşamasını yakalamak için stratejik olarak zamanlandı: kış geçişi, birikim aşaması, doruk geçişi ve tükenme aşaması.

Kampanya 1: Kış Geçişi örneklemesi 5 Kasım-5 Aralık 2015 tarihlerinde tamamlandı

Kampanya 2: Climax Transition örneklemesi 11 Mayıs-5 Haziran 2016'da tamamlandı

Kampanya 3: Azalan Aşama örneklemesi tamamlandı, 30 Ağustos-24 Eylül 2017

Kampanya 4: 20 Mart-13 Nisan 2018'de Tamamlanan Biriktirme Aşaması örneklemesi

NAAMES için araştırma gemilerinin rotalarını ve otonom profil çıkarma şamandıralarının konuşlandırılmasını gösteren çalışma alanı. Görüntü NASA'nın izniyle.

Örnekleme

R/V Atlantis'te araştırma gezileri

Gemi tabanlı aletler , okyanus yüzeyinin üzerindeki gazları, parçacıkları ve uçucu organik bileşikleri ölçtü . Plankton topluluğu bileşimini, üretkenlik ve solunum oranlarını ve fizyolojik stresi tanımlamak için su örnekleri de toplandı.

Dört kampanyanın tümü benzer bir gemi ve uçuş planı izledi. R / V Atlantis yola Woods Hole, Massachusetts 4700 deniz mili kapsayan 26 günlük yolculukları atılmak üzere. Gemi önce 40 W'a çıktı. Daha sonra 40 W boylam paraleli boyunca 40 K'dan 55 K enlemine kuzeye doğru hareket etti . Bu yoğun güney-kuzey kesiti birden fazla sabit ölçüm içeriyordu. Gemi daha sonra Woods Hole'daki limana döndü. ^{${\görüntüleme stili\çember }$}^{${\görüntüleme stili\çember }$}^{${\görüntüleme stili\çember }$}^{${\görüntüleme stili\çember }$}

Yoldan numune alma (yani, gemi hareket halindeyken), geminin içinden geçen deniz suyu analiz sistemi kullanılarak tüm seyir boyunca gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, üçgen kesit alanının başlangıcına ulaştığında, gemi inkübasyon için (örneğin solunum) su numuneleri toplamak ve su sütunu numunesi alma ve optik ölçümler yapmak üzere sabit ölçümler için şafakta ve öğlen olmak üzere günde iki kez durmuştur.

Bilim adamları ayrıca her seyir sırasında üç yerde otonom ARGO şamandıraları kullandılar. Bu otonom yüzen araçlar, klorofil (fitoplankton bolluğunun bir ölçüsü), ışık yoğunluğu, sıcaklık, su yoğunluğu ve asılı parçacıklar gibi parametreleri ölçtü. Dört seyir sırasında toplam 12 otonom araç konuşlandırıldı.

Havadan örnekleme

Uçağa dayalı ölçümler, bilim adamlarının okyanus seviyesindeki süreçleri alt atmosferdekilerle ilişkilendirebilmeleri için araştırma gemisi yolculuklarıyla tam olarak aynı anda çalışacak şekilde tasarlandı. Plankton ve aerosol dinamikleri ile bunların iklim ve ekosistemler üzerindeki potansiyel etkileri hakkında daha eksiksiz bir anlayış oluşturmak için uydu verileri de sentezlendi.

Havadan örnekleme , hassas bilimsel aletlerle donatılmış bir C-130'u içeriyordu . Kanada'nın St. John's kentinde bulunan uçuş ekibi , çalışma alanının üzerinde “Z-patterninde” 10 saatlik uçuşlar gerçekleştirdi. Aerosol yüksekliklerini ve aerosol/ekosistem mekansal özelliklerini ölçmek için uçuşlar hem yüksek irtifalarda hem de alçak irtifalarda gerçekleştirildi. Yüksek irtifa uçuşları, bulut üstü aerosoller ve troposferdeki arka plan aerosollerinin atmosferik ölçümleri hakkında veri topladı. Geminin üzerindeyken, uçak, aerosollerin dikey yapısı hakkında veri elde etmek için alçak irtifaya spiral inişlerden geçti. Bu alçak irtifa uçuşları, deniz sınır tabakası içindeki aerosolleri örnekledi. Bulut örneklemesi, bulut içi damlacık sayısı, yoğunluğu ve boyut ölçümleri ile ölçülür.

Uydu Gözlemleri

Uydu ölçümleri, gemi hareketine ve uçuş planlamasına rehberlik etmek için neredeyse gerçek zamanlı olarak kullanıldı. Ölçümler deniz yüzeyi yüksekliği, deniz yüzeyi sıcaklığı, okyanus rengi, rüzgarlar ve bulutları içeriyordu. Uydu verileri ayrıca , birincil üretkenlik için bir vekil olarak NASA'nın Orta Çözünürlüklü Görüntüleme Spektroradiometresi (MODIS) aracılığıyla ortalama yüzey klorofil konsantrasyonları sağladı .

Otonom ARGO Şamandıraları

Fiziksel özellikleri ve biyo-optik ölçümleri toplamak için Argo şamandıraları adı verilen otonom yerinde aletler kullanıldı. Argo şamandıraları, suda alçalmak ve yükselmek için kaldırma gücünü kontrol etmek için hidrolik kullanan, pille çalışan bir alettir. Argo şamandıraları, okyanusun hem biyolojik hem de fiziksel özelliklerini toplar. Şamandıralardan toplanan veriler, ARGOS uydusu aracılığıyla uzaktan iletilir .

Atmosferik Aletler

Atmosferdeki süreçleri karakterize etmek için kullanılan aletler, gaz bileşimini ölçenlere ve optik özelliklerin bileşimini ölçenlere ayrılabilir. Genel olarak, aerosol numune alma aletleri optik, fiziksel veya kimyasal özellikleri ölçme yeteneklerine göre sınıflandırılır. Fiziksel özellikler, partikül çapı ve şekli gibi parametreleri içerir.

Yaygın olarak ölçülen iki optik parametre, ışığın aerosol parçacıkları tarafından emilmesi ve saçılmasıdır. Absorpsiyon ve saçılma katsayıları aerosol miktarına bağlıdır.

Otonom ARGOS şamandıraları İletkenlik, Sıcaklık ve Derinlik (CTD) ölçümlerini toplar. Suda yükselmek ve inmek için hidroliğini ayarlar.

Aerosol parçacıklarının toplam ışık saçılımı bir nefelometre ile ölçülebilir. Buna karşılık, aerosol ışık absorpsiyonu, Partikül Kurum/Soğurma Fotometresi (PSAP) ve Sürekli Işık Emilimi Fotometresi (CLAP) gibi çeşitli enstrüman türleri kullanılarak ölçülebilir. Bu cihazların her ikisinde de partiküller bir filtre üzerinde toplanır ve filtreden geçen ışık geçişi sürekli olarak izlenir. Bu yöntem, partikül birikiminin neden olduğu bir filtrenin optik iletimindeki değişikliğin, Beer-Lambert Yasası kullanılarak biriktirilen partiküllerin ışık absorpsiyon katsayısı ile ilişkili olduğu entegre plaka tekniğine dayanmaktadır .

Biyoaerosollerin miktarını ve bileşimini karakterize etmek için kullanılan araçlardan biri Geniş Bant Entegre Biyoaerosol Sensörleri (WIBS) idi. Bu cihaz, triptofan ve nikotinamid adenin dinükleotidi (NADH) gibi yaygın amino asitlerden gelen floresan sinyallerini algılamak için ultraviyole ışık kaynaklı floresan (UV-LIF) kullanır . Gaz ksenonunu yanıp sönen bir lamba, yüksek hassasiyetli ultraviyole dalga bantları (280 nm ve 370 nm) kullanarak partikül boyutunu ve şeklini algılayabilir.

Bilimsel Bulgular

Sonuçlar

NAAMES araştırmasından kaynaklanan bazı sonuçlar, aerosoller ve bulut yoğunlaşma çekirdekleri, fitoplankton yıllık döngüleri, fitoplankton fizyolojisi ve orta ölçekli biyoloji hakkında bilimsel makaleleri içerir. Ayrıca, yeni uzaktan algılama algoritmaları ve uydu uzaktan algılama alanındaki ilerlemeler dahil olmak üzere gelişmiş metodolojiler hakkında yayınlar yapılmıştır.

Fitoplankton yıllık döngüleri

Fitoplankton biyokütlesindeki mevsimsel değişiklikler, avcı-av etkileşimleri ve sıcaklık, ışık ve besin maddeleri gibi karışık katman koşullarındaki değişiklikler tarafından kontrol edilir. Mevsimsel döngünün farklı aşamalarında bu çeşitli faktörlerin göreceli önemini anlamak, gelecekteki okyanus değişikliklerinin daha iyi tahmin edilmesini sağlar. NAAMES'ten bir yayın, kış karışık katman derinliğinin Labrador Denizi'ndeki bahar klorofil konsantrasyonları ile pozitif olarak ilişkili olduğunu buldu . Kış boyunca batma yoluyla meydana gelen kayıplar, fitoplanktonun net büyümesi ile telafi edildi ve bu net kış dönemi büyümesi, büyük olasılıkla seyreltme nedeniyle azalan otlatmanın bir fonksiyonuydu.

fitoplankton fizyolojisi

Fotoaklimasyon ve genel fitoplankton topluluğu fotoaklimasyon stratejilerindeki taksonomik farklılıkları anlamak, çiçeklenme dinamiklerini kontrol eden ana faktör olarak ışığa dayanan modeller oluşturmak için önemlidir. Ayrıca, fitoplankton ışık güdümlü fizyolojisinin daha iyi anlaşılması , klorofil konsantrasyonları ve deniz yüzeyi sıcaklığı hakkında uydu verilerinin daha iyi okunmasına yardımcı olabilir. Bir NAAMES çalışması , subarktik Atlantik okyanusunda derin karışmaya ve yeniden tabakalaşmaya neden olan 4 günlük bir fırtına olayı sırasında çoklu taksonomik grupların fotoaklimasyon tepkilerini belirledi . Fırtına olayı sırasında çeşitli ışık yoğunluğu derinliklerinde fotoaklimasyon ve biyokütle birikiminde önemli farklılıklar vardı.

orta ölçekli biyoloji

NAAMES kampanyasının en son sonuçlarından biri, biyolojinin atmosferik karbondioksiti su sütununa çekmesine nasıl yardımcı olduğunun daha iyi anlaşılmasını içeriyor. Spesifik olarak, zooplankton dikey göçünün Biyolojik Pompa yoluyla derin denizlere karbon ihracatı üzerindeki etkisi ilk kez parametrelendi ve modellendi.

Aerosoller ve bulut yoğunlaşma çekirdekleri

NAAMES yolculukları sırasında bulunan aerosol kaynaklarının çizimi

NAAMES kampanyasının bir sonucu olarak Kuzey Atlantik'te biyojenik sülfat aerosollerinin miktarında açık bir mevsimsel farklılık keşfedildi. Bu aerosoller, çalışma süresi boyunca karasal hava kütlesi etkilerinin olmaması nedeniyle her ikisi de denizel olan iki farklı biyojenik kökene kadar izlendi. Biyojenik köken, fitoplankton tarafından dimetil sülfürün (DMS) üretimiydi, bu daha sonra bulut yoğunlaşma çekirdeği (CCN) olarak hareket eder ve bulut oluşumunu etkiler. Bu çalışma, sülfatları atmosferde çekirdeklenme ile oluşan "Yeni Sülfat" olarak sınıflandırmıştır; ve sülfatın dahil edildiği atmosferde mevcut aerosoller olan "İlave Sülfat". Kasım 2015 seyirinde (Kampanya 1), CCN bütçesi için ana mekanizma (%55) birincil deniz tuzuydu. Ancak, Mayıs-Haziran 2016'daki bahar çiçeği sırasında (2. Kampanya) Eklenen Sülfat CCN'nin %32'sini, deniz tuzu ise %4'ünü oluşturdu. Mevsimselliğe göre yapılan bu ampirik ölçümler, deniz biyoaerosollerinin ısınma veya soğutma etkilerini simüle eden iklim modellerinin doğruluğunu artırmaya yardımcı olacaktır.

Gelişmiş ölçüm metodolojileri

NAAMES bilim adamları, proje sırasında birkaç yeni ölçüm tekniği geliştirdi. Örneğin, ATP ve NADH'nin biyolüminesan tespiti ile birleştirilmiş akış sitometrisini sıralama , fitoplankton net birincil üretkenliği, büyüme oranı ve biyokütlenin nispeten kesin olarak belirlenmesini sağlar. Hem laboratuvar hem de saha testleri, geleneksel karbon-14 izotop inkübasyon teknikleri gerektirmeyen bu yaklaşımı doğruladı. Diğer NAAMES araştırmacıları , biyojeokimya ve ekosistem dinamiklerinin önemli bir ölçütü olan parçacık boyutu dağılımını ölçmek için yeni teknikler kullandılar . Bilim adamları, bir dalgıç lazer kırınım parçacık boyutlandırıcıyı sürekli akan bir deniz suyu sistemiyle birleştirerek, parçacık boyutu dağılımını, Coulter sayacı ve akış-sitobot gibi daha yerleşik (ancak daha fazla zaman ve çaba gerektiren) yöntemlerin yanı sıra doğru bir şekilde ölçebildiler. Yeni oşinografik tekniklere ek olarak, NAAMES ekibi ayrıca bulut suyunu toplamak için yeni bir yöntem geliştirdi. Uçağa monte edilmiş bir sonda, atmosferden bulut damlacıklarını toplamak için atalet ayırma kullandı. Eksenel siklon tekniklerinin, depolanan ve daha sonra laboratuarda analiz edilen, dakikada 4.5 ml hızında bulut suyu topladığı bildirildi.

Yeni uzaktan algılama algoritmaları

NAAMES seferleri sırasında uzaktan algılama algoritmalarındaki gelişmeler de geliştirilmiştir. Zhang et al. hiperspektral jeostatik kıyı ve hava kirliliği olayları havadaki simülatör (GCAS) aracı için hem dolaylı hem de bulut gölgesi yaklaşımlarını kullanarak atmosferik düzeltmeler sağladı. Diğer bilim adamları, bulut damlacık boyutunu ölçmek için yeni yaklaşımları test ettiler ve bir araştırma tarama polarimetresi kullanmanın, doğrudan bulut damlacık prob ölçümleri ve yüksek spektral çözünürlüklü LIDAR ile iyi bir ilişki içinde olduğunu buldular. Bulguları, polarimetrik damlacık boyutu alımının, küresel bulut damlacık boyutunu ölçmek için doğru ve kullanışlı bir araç olabileceğini düşündürmektedir.

Uydu LIDAR okyanus uzaktan algılamasındaki gelişmeler

NAAMES ekibi , oşinografide LIDAR kullanımında ilerlemeler kaydetti . Örneğin, Behrenfeld ve ark. (2017), uzay tabanlı LIDAR'ın, 45 enlemdeki bölgelerde yıllık fitoplankton dinamiği döngülerini yakalayabildiğini gösterdi . Bu yeni teknikleri kullanarak, Antarktika fitoplankton biyokütlesinin esas olarak buz örtüsü nedeniyle değiştiğini, arktikte fitoplanktondaki değişikliklerin esas olarak ekolojik süreçler tarafından yönlendirildiğini buldular. Başka bir makalede ekip, uydu LIDAR tekniklerindeki yeni gelişmeleri anlattı ve yeni bir uzay tabanlı LIDAR döneminin oşinografik uzaktan algılamada devrim yaratma potansiyeline sahip olduğunu savundu. ^{${\görüntüleme stili\çember }$}

Gelecekteki Etkiler

NAAMES, aerosoller ve bunların çok sayıda ekosistem ve oşinografik parametrelerle ilişkisi hakkında çığır açan veriler sağladı. Keşifleri ve metodolojik yenilikleri, gelecekteki okyanus ekosistem değişikliklerinin iklimi nasıl etkileyebileceğini belirlemek için modelciler tarafından kullanılabilir.

NAAMES Verileri

Saha verilerinin nihai versiyonları, NASA'nın Dağıtılmış Aktif Arşiv Merkezleri (DAAC'ler) aracılığıyla görüntülenebilir. Her kruvaziyer kampanyasının verileri ayrı projeler olarak saklandı ve her bir kampanyanın bilgileri ölçüm toplandıktan sonra 1 yıl içinde kamuya açıklandı. Gemi tabanlı bilgiler SeaWiFS Biyo-optik Arşiv ve Depolama Sistemi (SeaBASS) aracılığıyla görüntülenebilirken, havadan gelen bilgiler Atmosfer Bilimi Veri Merkezi (ASDC) aracılığıyla görüntülenebilir.

NAAMES, devam eden araştırma ve verilerin işlenmesinden önümüzdeki yıllarda birçok ek yayının yayınlanmasını beklemektedir.

Languages

In other projects