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利用CTD监测技术研究气候变化

发布日期: 2023-08-07
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背景

 

北极研究人员采用新的监测技术,通过测量地表冰层下水柱的温度和盐度,来调查气候变化的影响。使用SonTek CastAway-CTD™仪器进行调查,可以为我们了解洋流变化对北欧气候的影响方式提供新思路。

 

卡特林北极调查是科学家和探险家之间的一次独特合作,CastAway使研究人员能够在恶劣的条件下快速工作,得益于该设备体积小巧,携带方便,无需计算机辅助即可在野外操作。

 

之前的研究着眼于冰层厚度和海洋酸化,但新的卡特林调查工作研究冰层表面下的淡水流,以帮助了解它们对自下而上的冰融化的影响,而这种融化正在破坏全球的海洋环流。

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CastAway使研究人员能够在恶劣的条件下迅速开展工作,得益于该设备体积小巧,携带方便,无需计算机辅助即可在野外操作。

 

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北极的气候变化

 

北极环境对全球气候有重大影响。多年来,气候科学家一直对全球天气系统的未来变化表示担忧,并强调了北极在这些系统中所扮演的角色。北极的变化在很大程度上促进了温盐环流;一个巨大水生传送带,它连接地球上的海洋,散发热量、氧气和营养物质。

 

温盐环流变化与广阔的大气相结合,北极地区的正反馈循环(从融化的永久冻土中产生大量甲烷),可能对全球气候产生巨大影响。

 

2011年,Catlin Group委托卡特林北极调察队对对古斯塔夫阿道夫王子海上的临时冰基地进行评估,该基地位于加拿大北极群岛的最北部端,,距离北极大约800英里。

 

温盐环流的变化与广阔的大气相结合,正反馈循环会对全球气候产生影响。

 

有机物(CDOM)

 

该团队的一个关键的测量参数是有色溶解有机物(CDOM),因为大量的CDOM会导致40%以上的光吸收。在北极,大部分CDOM来自俄罗斯北部的三个巨大的河口。在评论CDOM的重要性时,英国海洋学家Victoria Hill博士说:“在局部,CDOM应该增加热分层作用,在表层附近捕获热量。水变得更稳定,混合减少。然而,如果表面冰融化了,它会在上层形成一层不混合的新鲜冷水。从长远来看,表层水变得更暖,不再下沉,形成更深、更冷的水将墨西哥湾流吸引到北欧。”

 

 

研究人员预计北冰洋将是高度透明状态,因为贡献CDOM的河流被冻结了。然而,该调察小组认为情况并非如此。事实上,Hill博士透露:“在楚科奇,CDOM吸收了70%到80%的太阳辐射。”在由斯科特极地研究所的Adrian McCullum检索的另一组数据中,有关结果是从水柱样本中获得的;在200米以下的深度,水温比预期低1摄氏度。在通常稳定的深水中,这种显著变化表明,表面融化的水正在下沉,促使温暖的水与表层冰接触。这进一步激发了人们对北冰洋温度变化的兴趣。

 

 

在200米以下的深度,水温比预期低1摄氏度。在通常稳定的深水中,这种显著变化表明,表面融化的水正在下沉,促使温暖的水与表层的冰接触。


 

北冰洋剖面仪

 

高度专业化设备是深水剖面测量所必需的。SonTek的CastAway-CTD开发出简单而精确的方法,可以快速测定100米以下的电导率、温度和深度。将GPS、传感器、数据记录和显示器集成在一个紧凑的仪器中,该设备可以直接投入(或下放)水中并立即回收。

 

CastAway会自动收集和计算数据,用户可以在一个小显示屏上立即看到他们的工作结果。因此,SonTek CastAway-CTD(电导率、温度和深度)是研究CDOM对海洋温度影响的理想应用之一。这是一种重量轻、易于使用的水文剖面仪器,具有高分辨率的电导率、温度和深度的取样,是卡特林北极调察团队使用的重要取样设备。


将GPS、传感器、数据记录和一个显示器集成在一个紧凑的仪器中,该设备可以直接投入(或下放)水中并立即回收。


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Castaway-CTD用户反馈

 

 

Castaway的部署很容易,可以将它丢进北极冰层上的钻孔中,可以自由降落,深度可达100米的,利用传感器收集数据,包括一个能够在200毫秒内做出响应的温度系统。该设备特别适合在这种严苛环境下进行调察。它坚固耐用,抗腐蚀性的外壳、流通式设计、AA电池供电和无需额外工具的操作意味着CastAway非常适合北极调察。

 

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CastAway的维护非常简单;在推荐的年度工厂校准之间,只需用淡水快速冲洗,偶尔擦洗耐腐蚀电极,即可保持CastAway-CTD的良好状态。

 

CastAway保留了传统CTD系统的所有优点,并且额外的吸引力在于其便携、灵活性和速度, 无论应用在北极的冰冷水域还是斯里兰卡的温暖热带水域。


 

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