增加海洋碱度(OAE)可能是一种在海洋中储存二氧化碳的相对安全的方法，有可能长达数千年。这种技术模拟了自然风化过程，但通过向海洋表面添加低剂量的碱剂来加速这种过程，从而略微提高海洋的pH值，并增强其从大气中吸收二氧化碳的能力。尽管OAE在帮助应对气候危机方面具有巨大潜力，但仍存在许多与之相关的问题和挑战。

2021年，来自达尔豪西大学（Dalhousie University）和在加拿大哈利法克斯工作的行星科技公司（Planetary Technologies）的科学家们启动了一个产学联合项目，以调查OAE的有效性和安全性。该项目由气候工程基金会、Thistledown基金会和加拿大自然科学与工程研究委员会(NSERC)共同拨款资助，应用了学术界、工业界和政府中许多有才华的研究人员的专业知识。这个项目的核心是达尔豪西大学的道格拉斯·华莱士、休·麦金太尔和露丝·马斯格雷夫博士，以及行星科技公司的威尔·伯特和格雷格·劳博士。

该团队选择了位于哈利法克斯港的贝德福德盆地，作为未来添加碱剂实验的地点。这个盆地很小，相对封闭，很容易在时间和空间上进行研究。贝德福德海洋研究所(Bedford Institute of Oceanography)的研究人员在近30年的时间里每周都对该盆地进行监测，最近还对达尔豪西(Dalhousie)进行了监测。这使它成为控制实验的完美地点。然而，在向盆地添加碱剂之前，该团队需要完成相当多的基础工作，包括测量盆地的基线特征。

马斯格雷夫专注于盆地内部的物理过程，旨在预测碱剂的增加会在哪里结束，以及在什么时间尺度上结束。任何添加到海洋表面的东西都会水平移动，并向下扩散(混合)。这种向下的混合速率对于确定OAE的可行性特别重要。

海洋表面碱性的增加创造了一个CO2浓度相对较低的区域，通常被描述为二氧化碳分压(pCO2)。为了使OAE有效，这一低二氧化碳分压水域需要与大气保持接触，以促进进一步的交换并从大气中吸收二氧化碳。这种交换相对较慢(以月为数量级)。然而，垂直混合可能发生得更快。垂直混合的较快速度会使这种高碱性、低二氧化碳分压的水过早地下降，使碱剂的添加在短时间内(几周到几个月)基本上无法降低大气中的二氧化碳，而短期内降低大气中的二氧化碳是该过程商业化的必要条件。

为了确定贝德福德盆地的这些过程的特征，Musgrave和在读博士Ruby Yee正在开发一个盆地的高分辨率3D数值模型。在他们的模型中，他们同时释放了一种被动染料示踪剂和碱剂，这将有助于确定未来添加碱剂的空间变化特征和停留时间。然而，Musgrave指出，“在你能验证它之前，一个模型真的只是一个虚构的作品。” 自2021年12月以来，Musgrave和Yee与Mathieu Dever博士一起，一直在对盆地的3D变化进行采样，以建立基线并提供数据来评估模型的性能。Dever是RBR的研究科学家，也是伍兹霍尔海洋研究所的助理研究员，他开发了一种名为EcoCTD的快速剖面仪，使团队能够在短时间内捕捉整个盆地的高分辨率温度和盐度观测数据。

EcoCTD的核心是RBRconcerto3 CTD，配备了一个快速响应温度传感器，并集成了的生物光学传感器，如荧光计。当船以3到6节的速度航行时，连接在轻型绞车上的EcoCTD，自由落体到所需深度后被卷回水面，整个过程不断循环，过程中一直在测量数据。通过这套设备，团队可以在大约2小时内完成大约15公里的行程，每个CTD剖面之间的分辨率为100-200米。该团队每隔几个月就对椭圆形的贝德福德盆地进行一次采样，沿着盆地的长轴完成一次剖面，并沿着垂直长轴的方向完成多次剖面。他们希望尽快提高采样频率。

Musgrave已经收集了超过600个CTD剖面的大量观测数据集，这些数据很快将与她的数值模型结合起来。当然，这只是一个更大项目的一个方面。一旦物理模型得到验证，研究人员将添加生物地球化学建模组件，并进一步与观测结果进行比较。该团队的化学海洋学家华莱士正在确定添加碱剂的浓度和速率。

行星技术公司的研究人员正在研究如何在不造成碳密集的情况下添加碱剂，有可能通过重新利用来实现。MacIntyre专注于OAE的影响，进行了实验室和现场实验，以确定在集中地区添加碱剂如何影响浮游植物的生长速度和群落结构。更多的生物学家可能会加入这个项目，以探索生态系统的其他方面。

作为这一不断发展的项目的反映，测量方案不断发展，显示出它对科学界的重要性和兴趣。这个团队最初只有三名科学家(马斯格雷夫、德弗和Yee)，现在包括华莱士实验室小组的成员，他们测量二氧化碳分压，并使用两个自动水下航行器测量温度和电导率。该团队很快将会有生物学家采集水样，以表征浮游植物和浮游动物的三维结构。研究结果将是一个宝贵的3D网格观测，帮助团队更多地了解盆地和OAE的潜力。该团队还在就监测未来碱剂添加的研究方案。这可能是该项目最大的难题之一，因为他们需要实时观察碱剂添加是否会捕获二氧化碳。EcoCTD和RBRconcerto3 CTD应该特别适合这项任务。