乌拉巴湾河口动力学限制因素的研究正激励者哥伦比亚下一代科学家

Man with RBRconcerto3 CTD equipped with pH and chl a sensors

哥伦比亚的乌拉巴湾(Gulf of Uraba)历史上一直是许多未解之谜的中心,它是一个半封闭的热带河口区,位于哥伦比亚加勒比海西南部,是哥伦比亚最大的河口系统。尽管如此,直到最近它还是哥伦比亚研究最少的生态系统之一。这种情况在2018年发生了改变,来自安蒂奥基亚(Antioquia)大学的科学家们,启动了一个专注于该领域的密集研究项目。从那时起,乌拉巴湾就成了一个天然的实验室,促进了重要的海洋学研究,并帮助培养下一代科学家。

Lennin Florez-Leiva是该项目其中的一个科学家,他的工作重点是乌拉巴湾的生物地球化学过程,旨在理解河口的许多方面和复杂性。具体来说,他试图梳理河口的主要生产力和浮游植物动力学的时空模式。他还希望追踪发生在河流到河口连接处的所有酸化现象。

该团队在此湾工作的首要目的有两个:(1)增加对河口作用机制的科学认识,阐明河口生物地球化学过程的基本机制和河口内的主要洋流;(2)通过海洋野外工作技术培训的本科课程,帮助培养下一代海洋科学家。

到目前为止,该小组已经从80公里长的河口的40个采样站收集了4年时间序列数据。这些监测站包括河流附近的较浅位置,覆盖了不同的深度,一直延伸到加勒比海。主要的采样方法包括CTD剖面测量温盐数据;Niskin瓶采样测定宏量营养素、叶绿素和浮游植物丰度;ADCP监测海流。研究团队一直在努力开发和增加他们的研究项目,包括获得新的仪器,并将更多的团队成员加入到项目中。

RBRconcerto3 CTD equipped with pH and chl a sensors

图1: 集成了pH和叶绿素传感器的RBRconcerto3 CTD (图片来源:Lennin Florez-Leiva)

Florez-Leiva说:“就我个人而言,有更多集成了多种传感器的设备是很重要的”,因为这样才能实施更全面的采样方案。为此,该团队最近配备了一套RBRconcerto³ CTD——这是哥伦比亚唯一的一套该款设备。Florez-Leiva说,除了标准的CTD传感器外,该仪器还配备了pH和chl a传感器,特别是对他和他的学生的工作来说,它已经颠覆了项目规则。温度当然是河口季节性和长期变化的一个重要参数,是所有海洋学研究监测的一个基本方面。然而,Florez-Leiva对能够用同一台仪器同时测量pH值感到非常兴奋。他说,他们新增加的RBRconcerto³ CTD对监测河口酸化至关重要。

到目前为止,该项目的大部分都集中在短期变化上。随着时间序列的持续增长,科学家们将能够追踪长期趋势和变化。就他们捕捉到的空间断面而言,Florez-Leiva评论道:“我们的设备沿着河口从低营养区域到浅水富营养区域的梯度运行。”因此,他们注意到叶绿素a在他们收集的观察中有明显的空间差异性。他们还观察到河流附近的低pH值暗示着局部酸化,以及河口内有趣的温度垂向分层。这些结果是它们正在形成的更大知识库的重要组成部分,该知识库描述了这个大型河口系统的动力学特征。建立当前的动力学特征将是研究可能因气候变化而发生的长期变化的重要基础步骤。

RBRconcerto3 CTD equipped with pH and chl a sensors

图2: 集成了pH和叶绿素传感器的RBRconcerto3 CTD (图片来源:Lennin Florez-Leiva)

尽管有许多重要的科学问题推动了这项研究,但安蒂奥基亚大学的学生是该项目的核心。Florez-Leiva强调,他们在河口的研究项目能够提高许多本科生的受教育水平。

结合大学的本科课程和论文项目,他定期带学生用RBRconcerto³ CTD监测乌拉巴湾。由于这些研究人员是哥伦比亚唯一拥有这种仪器的人,这对学生来说是一个难得的经验。学生们将获得使用海洋设备的现场使用经验,并学习实用研究技能和采样方法。Florez-Leiva说,他特别高兴能够向他的学生介绍这种仪器,并评论说,他们发现该仪器操作非常简便,并帮助他们培养对海洋学的热爱。此外,CTD与便携式PC相结合,学生基本上可以实时看到他们的数据。

虽然这一项目仍处于初级阶段,但已经出现了许多令人兴奋的研究,包括许多学生项目,都对动力学限制因素进行了阐述。这项工作的未来方向可能取决于学生论文内容的侧重点,但目标是继续长期的常规监测。事实上,Florez-Leiva和他的学生将在接下来的几个月里进行另一轮数据采样,他们希望在不久的将来为他们的采样方案配备更多的仪器。

Florez-Leiva说,一开始是安蒂奥基亚大学内部的科学家合作的项目,但是越来越多的研究人员将会参与进来,并指出他们与其他国家的科学家的合作即将展开。理想情况下,他希望看到该实践培训项目扩大到包括哥伦比亚周边大学的学生和科学家,让该地区更多的人使用他们独有的仪器在海湾地区的获取项目经验。

图文由Krysten Rutherford提供