新的多机构拨款将支持一支机器人花车车队

2020年10月29日，美国国家科学基金会批准向一个由该国顶级海洋研究机构组成的财团提供5300万美元的赠款，以建立一个全球化学和生物传感器网络，监测海洋健康。蒙特雷湾水族馆研究所（MBARI）、伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）、华盛顿大学、斯克里普斯海洋研究所和普林斯顿大学的科学家将利用这笔赠款在全球建造和部署500个机器人海洋监测浮标。
这种新的漂浮物网络，称为全球海洋生物地球化学阵列（GO-BGC阵列），将收集表面和2000米（6562英尺）深度之间的海洋化学和生物观测结果。来自浮动阵列的数据流将在收集后一天内免费提供，并将被世界各地的数十名研究人员、教育工作者和政策制定者使用。
7 F( x7 e+ C7 v! Q' }6 F这些数据将使科学家能够研究有关海洋生态系统的基本问题，观察生态系统的健康和生产力，并监测一年中所有季节海洋中碳、氧和氮的元素循环。需要这些基本数据来改进海洋渔业和气候的计算机模型，并监测和预测海洋变暖和海洋酸化对海洋生物的影响。
尽管科学家可以使用地球轨道平台和研究船来监测海洋，但卫星只能监测近地表水域，而全球小型公海研究船只能在海上停留相对较短的时间。因此，在任何特定时间，海洋健康观测只覆盖了海洋的一小部分，使巨大的海洋区域在几十年或更长时间内都没有被访问过。
一个机器人漂浮物的成本相当于一艘研究船在海上的两天。但漂浮物可以在五年多的时间里，在所有季节自主收集数据，包括在冬季风暴期间，船上工作有限。
+ o) b! p% T- S6 m: V0 b# JGO-BGC阵列的资金通过美国国家科学基金会的中型研究基础设施-2计划（MSRI-2）提供。GO-BGC阵列是美国国家科学基金会对生物地球化学Argo（BGC Argo）项目。它在全球范围内扩展了生物和化学观测，并建立在两项正在进行的使用机器人漂浮物监测海洋的努力的基础上，这两项工作都非常成功。
+ O% D3 h2 G2 P; N) P4 U" Y这些程序中的第一个阿尔戈阵列，由3900个漂浮在深海盆地中的机器人组成，提供水柱中的温度和盐度信息。自1999年成立以来，Argo数据已被用于4100篇科学论文。作为第一个全球地下海洋观测系统，Argo阵列在测量海洋的物理财产方面做了令人难以置信的工作，但Argo浮标无法提供海洋重要化学和生物活动的信息。
从2014年开始，南大洋碳和气候观测和建模(SOCCOM公司)该项目根据Argo设计部署了一大批机器人“生物地球化学”浮标，但携带传感器来监测海洋的化学和生物财产。SOCCOM浮标在偏远、暴风雨、经常结冰的南大洋运行了近六年，南大洋可以说是地球上最恶劣的海洋环境之一。这些漂浮物已经提供了关于南大洋如何与地球大气层和冬季海冰相互作用的重要新信息。
  g: r# D+ X' @' l% L/ R) M与SOCCOM浮筒类似，新的GO-BGC浮筒将携带多个传感器，以及用于温度、深度和盐度的核心Argo传感器。其中包括测量氧气浓度、pH（海洋酸度）、硝酸盐（微小藻类的基本营养素）、阳光（藻类生长所需）、叶绿素（藻类种群的指标）和水中颗粒（包括微小藻类）的仪器。在过去的几年里，作为SOCCOM计划和其他国际努力的一部分，研究人员一直在测试、改进和校准这些敏感仪器。
这些漂浮物上的仪器将使研究人员能够监测海洋的健康状况，包括浮游植物（利用阳光作为能量来源的漂浮藻类和微生物）的生长和呼吸，以及控制这些过程的营养物质和光。除了支持海洋中的大多数生命，包括商业渔业，浮游植物还向海洋和大气提供氧气并去除其中的二氧化碳。这些微小的浮游生物通过控制二氧化碳对我们的气候产生了巨大的影响。新的漂浮物还将提供关于海洋长期变化的第一手数据，包括海洋酸化和低氧区的扩张。
这项为期五年的工作涉及五个研究机构。MBARI将协调该项目，完善传感器，率先处理来自浮标的数据，并为该项目进行外联。世界卫生组织、华盛顿大学和斯克里普斯海洋研究所将与商业合作伙伴合作建造和部署漂浮物。普林斯顿大学的研究人员将为阵列设计和项目管理做出贡献，并确保数据与地球海洋和气候的全球计算机模型相关联。该项目还将对海洋技术行业产生重大影响，包括许多海洋传感器和剖面浮标的商业供应商。
9 W& v9 z1 K# G4 t% r( @# d/ |一个广泛的公共外联计划，包括研讨会、网络课程和实践活动，将帮助科学家、教师、学生和其他人使用这些数据。在现有SOCCOM的扩展中www.52ocean.cn程序此外，基于GO-BGC技术的课程将通过沙盒，斯克里普斯海洋研究所的一个创新空间。
5 w/ Y* J; f' I) c0 O研究人员希望GO-BGC将激励其他国家贡献类似的仪器浮标，作为新的全球生物地球化学ARGO努力的一部分。理想情况下，这个扩大的网络将发展成为一个由1000个生物地球化学漂浮物组成的持续阵列，这些漂浮物均匀分布在世界海洋周围，间隔约1000公里（620英里）。
世界卫生组织高级科学家、GO-BCG联合首席研究员Susan Wijffels补充道：“除了偶尔、不频繁的研究船访问和大间距系泊仪器外，大西洋的大片海域在海洋健康方面仍然没有受到监测。”。“根据我们对大西洋在地球气候和其他关键行星系统中的关键作用的了解，我们需要填补这些空白。”
) a3 h8 M0 X2 B世界卫生组织副科学家、世界卫生组织GO-BCG联合负责人David“Roo”Nicholson表示：“GO-BGC阵列将为科学界提供前所未有的能力，以掌握海洋生态系统的脉搏，并在全球范围内监测潜在化学循环的健康状况。”。“这些观测对于理解海洋将如何应对多种大范围的压力，如变暖、酸化和脱氧，至关重要。”
0 s2 N4 B( E6 e/ E# ~这个伍兹霍尔海洋研究所是马萨诸塞州科德角的一个私人非营利组织，致力于海洋研究、工程和高等教育。根据美国国家科学院的建议成立于1930年，其主要任务是了解海洋及其与整个地球的相互作用，并传达对海洋在不断变化的全球环境中的作用的基本理解。欲了解更多信息，请访问www.52ocean.cn.