载有RBRconcerto温盐深仪的WHOI无人船在北极剑桥湾收集温室气体排放数据

Photo of the "Jetyak" in the ocean near Greenalnd's glaciers

2018年春季,伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)的研究人员使用载有RBRconcerto C.T.D的遥控船对加拿大北极近岸的剑桥湾进行观测。研究人员收集的温盐深以及一系列化学观测数据,能够捕捉冰层破裂引起的二氧化碳、甲烷气体释放,并有助于科学家判断是什么样的物理机制形成了这种气体释放,从而更好地研究北极地区温室气体年循环。

WHOI科学家Dr. Anna Michel和Dr. David Nicholson开发了一种带有摩托艇发动机并装配有海洋物理化学观测仪器的无人船(ChemYak)。WHOI海洋化学与地质副教授Dr. Nicholson把RBRconcerto和化学采样导管(该导管可以将采到的样品泵压到温室气体分析仪)一起固定在小型绞车上,这种设计方案能收集水体中同一点的化学和温盐深数据。

通过冰层破裂过程中收集到的北极河口一周的断面数据,WHOI研究人员可以更好地了解冰封甲烷和二氧化碳的浓度。春季融化时,甲烷和二氧化碳含量高的淡水流入沿岸海冰下的水体,随着海冰破裂,这些气体被释放。Dr. Nicholson说:“我们可以观测到这部分淡水中释放出大量甲烷和二氧化碳气体”。研究人员发现北极河口95%以上的甲烷气体排放量均来自于河流淡水输入。Dr. Nicholson认为抓住这种温室气体排放突然爆发事件对于理解温室气体年循环具有重要意义,而通过远程操控ChemYak无人船是一种非常行之有效的观测解决方案,因为它们可以安全地进入浅海和冰层覆盖区域快速获取大面积观测数据。

RBRconcerto观测数据还显示了该区域水体有强盐跃层:表面两米主要是富含甲烷的淡水,在此之下是海水。温盐深和温室气体观测相结合,使得研究人员能够更好地理解控制气体通量的物理动力学过程。“对于该观测项目来说,温盐深数据观测的难点在于需要获取靠近水面的盐度观测”,Dr. Nicholson说:“而且由于ChemYak的快速行进,在近水体表面的位置会产生大量气泡。因为RBRconcerto温盐深仪的电导率测量不需要水泵,所以我们不用担心将空气气泡夹带到水泵导管中。”

ChemYak获取的高分辨率数据将会被汇编到加拿大大不列颠哥伦比亚大学的长期月周期/半月周期时间序列数据集中,从而更精确地量化温室气体年循环过程。该研究的相关论文(River inflow dominates methane emissions in an Arctic coastal system)目前正在地球物理研究通讯(Geophysical Research Letters, GRL)的审核中。

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Meet the ChemYak!
关于ChemYak的研发及科研应用介绍,请参见Woods Hole Oceanographic Institution发表在Oceanus Magazine上的文章