加快布设全球重要海洋信息监测系统

Suyehiro 博士说:“全球海洋中发生的变化将深刻影响地球上所有生物的兴衰”。我们现在拥有引人注目的、成熟的基于陆地、飘动于海洋、包容于大气乃至基于太空的技术来实时测量并快速报告海洋环境因素的不断变化。适当的海洋数据流将帮助我们以天气模式预测各大洲的区域性变化,及其可能对农业、渔业、旅游业和其他行业带来的后果。这些信息对人类健康、安全和商业的价值远远超出了它的成本。”

“海洋科学家们现在的境况与医生极其相似,通过训练掌握一系列记录病人重要体征的技术,必要时发出警报,并提出治疗办法。现在只需要我们进行投资。”

百慕达海洋科学研究所所长、POGO 领导人之一Tony Knap 说:“海洋上层3 米水体的热容量与地球表面大气的热容量相当,海洋环境的改变将对陆地产生深远的影响。我们需要对海洋进行整体的、持续的、系统的监测来获得与气候相关的可靠预警。这一监测并不廉价,但必须去做。”

目前已经采用的海洋监测系统要素包括:

化学:

由一套环境传感器组成的科学仪器近来被用于观测澳大利亚贺隆岛附近大堡礁上覆水体的酸度变化并收集其他数据。这套仪器同时包含二氧化碳传感器,可通过长期观测构建一个全球海域内的二氧化碳数据网络。在贯穿太平洋和大西洋之间的25个锚系观测点中,贺隆岛是最新的点,且价值两千万美元。其他站点将作为国家综合海洋观测体系的一部分计划于明年在大堡礁和澳大利亚沿海区域内建成。

物理学:

水下有缆观测系统:铺设在海底并连接着无数节点的有缆观测设备,用来监测水下可能引发海啸活动的火山爆发和地震等。

日本花费约一亿美元安装了一套高密度海底地震与海啸监测网络(DONET/ www.jamstec.go.jp/jamstec-e/maritec/donet),并与国家预警体系协同工作。如果在远离日本中心的水域发生强震(M8)时,该体系估计可避免7,500至10,000人的死亡(否则将导致25,000人死亡),减少经济损失估计可达百亿美元(否则将可能损失一千亿美元)。

最近刚刚建成的东北太平洋时间序列水下网络实验体系(NEPTUNE /http://www.neptunecanada.ca/)将在加拿大西海岸进行连续海底监测,除此之外该体系还配有多普勒海流剖面仪、探测水下生物量的多波束声纳、微生物取样器、沉积物捕获器、浮游生物记录器、水听器以及高分辨率摄像机和数码相机等仪器。

一支由3,000个小型Argo漂漂流浮标(www.ARGO.net)组成的遥控“海军”,每年耗资一千五百万美元,用以观测水下2000米的压力、盐度及温度,并每隔10天浮出水面通过卫星传输数据。POGO官员认为,结合生物和光学的监测数据,要想制作一幅高分辨率的全球海洋状况变化信息图,需要比现在多10倍的浮标观测系统。

三个价值锚系浮标布放于赤道,每台价值五百万美元,用于监测温度、海流、海浪和风速以及盐度、二氧化碳含量等。

有60个全球分布的参考站点(www.oceansites.org),每个价值100万美元,观测整个海洋水体的物理、化学以及生物地球化学参数。

深海评估和海啸报告(DART / www.ndbc.noaa.gov/dart/dart.shtml)工作站(每个每年花费50万美元),由水面浮标和海底压力记录器组成,用以记录水体温度并监测海啸的发生。当潜在的海啸被监测到时,浮标将连续几分钟每隔15秒记录一次观测信息,然后持续4个小时每隔1分钟计算平均值。美国的监测阵列在2008年就已部署完成,分别在太平洋、大西洋和加勒比海设立了39个监测站点。此外,澳大利亚、智利、印度尼西亚、印度以及泰国也分别建立了海啸预警系统。

生物学:

一个扩展至全球的海洋跟踪网络(http://oceantrackingnetwork.org/):目前价值一亿五千万美元,科学家通过这个网络可以跟踪带有示踪传感器的鲑鱼及其他动物的迁移活动。

成千上万的大洋“动物海洋学家”共有50多个种类,包括海象、金枪鱼、白鲨、海龟、鱿鱼等等,这些动物身上可装带示踪传感器,记录他们通过水体的光度、水深、温度、盐度等,同时反映出它们的游动速度、心跳速率、生物多样性热点、孵育场所和需要保护的迁移路线等等(www.topp.org)。

海上DNA测序,可测定微生物、细菌、浮游生物等生命体的DNA序列,相当于海洋中的“花粉计数器”。

浮游生物的持续调查(www.sahfos.ac.uk),已经在大西洋连续开展了约80年,现在每年需花费六百万美元。目前该监测已扩展至北极和太平洋海域,下一步计划拓展于监测全球范围的浮游生物信息。

一个不断发展中的网络体系,NaGISA (www.nagisa.coml.org),包含全世界200多个站点;通过进行标准方法来测定近岸生物多样性以及气候和污染所引起的变化。

为了迎接海洋生物监测的挑战,科学家正在苦苦钻研以确定这一计划的实施次序;换句话说,就是哪些种、哪些区域、多少生物应该被优先监测。





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