通過機(jī)器人搜索氣候變化的數(shù)據(jù)

南大洋碳和氣候觀測(cè)與建模 ( SOCCOM ) 項(xiàng)目的任務(wù)是推動(dòng)科學(xué)界和公眾對(duì)廣闊的南大洋在氣候變化和生物地球化學(xué)中的作用的理解發(fā)生變革。南大洋由世界海洋最南端的水域組成，通常被認(rèn)為位于南緯 60° 以南并環(huán)繞南極洲。重要而獨(dú)特的現(xiàn)象發(fā)生在南大洋內(nèi)部和周圍。亮點(diǎn)包括：

南大洋約占人為碳吸收量的一半和海洋人為熱吸收量的大部分，盡管它僅占地球海洋面積的 30% 左右。

模型表明，南大洋的上升流將營養(yǎng)物質(zhì)輸送到對(duì)全球海洋生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要的低緯度地表水域。

CO 2上升造成的海洋酸化影響預(yù)計(jì)在南大洋最為嚴(yán)重，生態(tài)系統(tǒng)將在幾十年內(nèi)達(dá)到臨界點(diǎn)。

由于地處偏遠(yuǎn)，研究南大洋需要大量精密的機(jī)器人傳感器陣列。SOCCOM 位于普林斯頓大學(xué)，由普林斯頓環(huán)境研究所管理，正在部署一個(gè)由大約 200 個(gè)自主浮標(biāo)組成的機(jī)器人觀測(cè)系統(tǒng)。機(jī)器人觀測(cè)系統(tǒng)將在時(shí)間和水平空間上幾乎連續(xù)覆蓋整個(gè)南大洋，并垂直覆蓋深入水柱。

這些浮筒及其操作要求具有四個(gè)基本特征：

傳感器套件：SOCCOM 的主要目標(biāo)是更好地了解南大洋的碳循環(huán)。除了用于電導(dǎo)率、溫度和深度的傳感器外，SOCCOM 浮筒還將包括用于溶解氧、pH 值和硝酸鹽的傳感器。每個(gè)漂浮物將攜帶這三個(gè)傳感器中的至少兩個(gè)。

溶解氧傳感器：溶解氧與碳有關(guān)。測(cè)量溶解氧可以估算水中的碳含量。

pH 傳感器：pH 測(cè)量監(jiān)測(cè)海洋酸化的變化，因?yàn)槿芙獾亩趸寂c水反應(yīng)形成碳酸。

硝酸鹽傳感器：硝酸鹽是浮游植物的重要限制營養(yǎng)素。硝酸鹽豐度可以決定浮游植物生物量的極限。

傳感器輸出將轉(zhuǎn)換為每質(zhì)量海水的摩爾數(shù)，從而能夠進(jìn)行了解長(zhǎng)期變化和趨勢(shì)所需的定量分析。多個(gè)傳感器將提供冗余和對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的交叉檢查。

一些漂浮物將包括用于葉綠素?zé)晒?、反向散射、光傳輸或光?qiáng)度的生物光學(xué)傳感器。隨著新傳感器的出現(xiàn)，核心傳感器套件的定義可能會(huì)發(fā)生變化。盡管如此，新傳感器必須首先證明能夠在大型陣列（例如 SOCCOM）中運(yùn)行多年。此外，任何使用的傳感器都必須在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保數(shù)據(jù)的一致性和可靠性。

漂浮物不僅可用于識(shí)別長(zhǎng)期的大趨勢(shì)：例如，試驗(yàn)漂浮物發(fā)現(xiàn)大量浮游植物大量繁殖遠(yuǎn)離典型的營養(yǎng)源，例如融化的海冰。南大洋海底的熱液噴口可能正在提供營養(yǎng)。還將監(jiān)測(cè)短期事件，包括颶風(fēng)劇變后的氧氣損失或深冬地表水暴跌導(dǎo)致的營養(yǎng)物質(zhì)注入深達(dá) 1000 米。

使用壽命：SOCCOM 浮筒的使用壽命必須至少為三年。

浮動(dòng)數(shù)據(jù)：SOCCOM 浮動(dòng)數(shù)據(jù)必須以數(shù)字形式實(shí)時(shí)提供。

結(jié)論

SOCCOM 將提供分析和改進(jìn)新一代高分辨率地球系統(tǒng)模型所需的觀測(cè)數(shù)據(jù)，以增加對(duì)南大洋當(dāng)前運(yùn)作的了解，并更好地預(yù)測(cè)地球未來軌跡的氣候和生物地球化學(xué)。

30 多年來，Jeff 一直在撰寫有關(guān)電力電子、電子元件和其他技術(shù)主題的文章。他作為 EETimes 的高級(jí)編輯開始撰寫有關(guān)電力電子的文章。他創(chuàng)辦了 Powertechniques，這是一本每月發(fā)行量超過 30,000 份的電力電子設(shè)計(jì)雜志。隨后，他創(chuàng)立了全球電力電子研究和出版公司 Darnell Group。在其活動(dòng)中，Darnell Group 發(fā)布了 PowerPulse.net，為全球電力電子工程界提供每日新聞。他是一本名為“電源”的開關(guān)模式電源教科書的作者，該教科書由 Prentice Hall 的 Reston 分部出版。

Jeff 是 Jeta Power Systems 的聯(lián)合創(chuàng)始人，Jeta Power Systems 是一家被 Computer Products 收購的高功率開關(guān)電源制造商。杰夫也是一位發(fā)明家。他的名字出現(xiàn)在熱能收集和光學(xué)超材料領(lǐng)域的 17 項(xiàng)美國專利上。他是業(yè)內(nèi)人士，經(jīng)常就電力電子領(lǐng)域的全球趨勢(shì)發(fā)表演講。他曾受邀在眾多行業(yè)活動(dòng)中發(fā)表演講，包括 IEEE 應(yīng)用電力電子大會(huì)全體會(huì)議、Semicon West、全球半導(dǎo)體聯(lián)盟新興機(jī)會(huì)大會(huì)、IBM 電源和冷卻研討會(huì)以及 Delta Electronics 全球電信電源高級(jí)職員研討會(huì)。Jeff 擁有加州大學(xué)伯克利分校的定量方法和數(shù)學(xué)碩士學(xué)位。

審核編輯黃宇