利用CTD監(jiān)測(cè)技術(shù)研究氣候變化

背景

北極研究人員采用新的監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過(guò)測(cè)量地表冰層下水柱的溫度和鹽度，來(lái)調(diào)查氣候變化的影響。使用SonTek CastAway-CTD™儀器進(jìn)行調(diào)查，可以為我們了解洋流變化對(duì)北歐氣候的影響方式提供新思路。

卡特林北極調(diào)查是科學(xué)家和探險(xiǎn)家之間的一次合作，CastAway使研究人員能夠在惡劣的條件下快速工作，得益于該設(shè)備體積小巧，攜帶方便，無(wú)需計(jì)算機(jī)輔助即可在野外操作。

之前的研究著眼于冰層厚度和海洋酸化，但新的卡特林調(diào)查工作研究冰層表面下的淡水流，以幫助了解它們對(duì)自下而上的冰融化的影響，而這種融化正在破壞全球的海洋環(huán)流。

CastAway使研究人員能夠在惡劣的條件下迅速開(kāi)展工作，得益于該設(shè)備體積小巧，攜帶方便，無(wú)需計(jì)算機(jī)輔助即可在野外操作。

北極的氣候變化

北極環(huán)境對(duì)全球氣候有重大影響。多年來(lái)，氣候科學(xué)家一直對(duì)全球天氣系統(tǒng)的未來(lái)變化表示擔(dān)憂，并強(qiáng)調(diào)了北極在這些系統(tǒng)中所扮演的角色。北極的變化在很大程度上促進(jìn)了溫鹽環(huán)流；一個(gè)巨大水生傳送帶，它連接地球上的海洋，散發(fā)熱量、氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

溫鹽環(huán)流變化與廣闊的大氣相結(jié)合，北極地區(qū)的正反饋循環(huán)（從融化的凍土中產(chǎn)生大量甲烷），可能對(duì)全球氣候產(chǎn)生巨大影響。

2011年，Catlin Group委托卡特林北極調(diào)察隊(duì)對(duì)對(duì)古斯塔夫阿道夫王子海上的臨時(shí)冰基地進(jìn)行評(píng)估，該基地位于加拿大北極群島的最北部端，，距離北極大約800英里。

溫鹽環(huán)流的變化與廣闊的大氣相結(jié)合，正反饋循環(huán)會(huì)對(duì)全球氣候產(chǎn)生影響。

有機(jī)物（CDOM）

該團(tuán)隊(duì)的一個(gè)關(guān)鍵的測(cè)量參數(shù)是有色溶解有機(jī)物（CDOM），因?yàn)榇罅康腃DOM會(huì)導(dǎo)致40%以上的光吸收。在北極，大部分CDOM來(lái)自俄羅斯北部的三個(gè)巨大的河口。在評(píng)論CDOM的重要性時(shí)，英國(guó)海洋學(xué)家Victoria Hill博士說(shuō)：“在局部，CDOM應(yīng)該增加熱分層作用，在表層附近捕獲熱量。水變得更穩(wěn)定，混合減少。然而，如果表面冰融化了，它會(huì)在上層形成一層不混合的新鮮冷水。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，表層水變得更暖，不再下沉，形成更深、更冷的水將墨西哥灣流吸引到北歐。"

研究人員預(yù)計(jì)北冰洋將是高度透明狀態(tài)，因?yàn)樨暙I(xiàn)CDOM的河流被凍結(jié)了。然而，該調(diào)察小組認(rèn)為情況并非如此。事實(shí)上，Hill博士透露：“在楚科奇，CDOM吸收了70%到80%的太陽(yáng)輻射。"在由斯科特極地研究所的Adrian McCullum檢索的另一組數(shù)據(jù)中，有關(guān)結(jié)果是從水柱樣本中獲得的；在200米以下的深度，水溫比預(yù)期低1攝氏度。在通常穩(wěn)定的深水中，這種顯著變化表明，表面融化的水正在下沉，促使溫暖的水與表層冰接觸。這進(jìn)一步激發(fā)了人們對(duì)北冰洋溫度變化的興趣。

在200米以下的深度，水溫比預(yù)期低1攝氏度。在通常穩(wěn)定的深水中，這種顯著變化表明，表面融化的水正在下沉，促使溫暖的水與表層的冰接觸。

北冰洋剖面儀

高度專業(yè)化設(shè)備是深水剖面測(cè)量所必需的。SonTek的CastAway-CTD開(kāi)發(fā)出簡(jiǎn)單而精確的方法，可以快速測(cè)定100米以下的電導(dǎo)率、溫度和深度。將GPS、傳感器、數(shù)據(jù)記錄和顯示器集成在一個(gè)緊湊的儀器中，該設(shè)備可以直接投入（或下放）水中并立即回收。

CastAway會(huì)自動(dòng)收集和計(jì)算數(shù)據(jù)，用戶可以在一個(gè)小顯示屏上立即看到他們的工作結(jié)果。因此，SonTek CastAway-CTD（電導(dǎo)率、溫度和深度）是研究CDOM對(duì)海洋溫度影響的理想應(yīng)用之一。這是一種重量輕、易于使用的水文剖面儀器，具有高分辨率的電導(dǎo)率、溫度和深度的取樣，是卡特林北極調(diào)察團(tuán)隊(duì)使用的重要取樣設(shè)備。

將GPS、傳感器、數(shù)據(jù)記錄和一個(gè)顯示器集成在一個(gè)緊湊的儀器中，該設(shè)備可以直接投入（或下放）水中并立即回收。

Castaway-CTD用戶反饋

Castaway的部署很容易，可以將它丟進(jìn)北極冰層上的鉆孔中，可以自由降落，深度可達(dá)100米的，利用傳感器收集數(shù)據(jù)，包括一個(gè)能夠在200毫秒內(nèi)做出響應(yīng)的溫度系統(tǒng)。該設(shè)備特別適合在這種嚴(yán)苛環(huán)境下進(jìn)行調(diào)察。它堅(jiān)固耐用，抗腐蝕性的外殼、流通式設(shè)計(jì)、AA電池供電和無(wú)需額外工具的操作意味著CastAway非常適合北極調(diào)察。

CastAway的維護(hù)非常簡(jiǎn)單；在推薦的年度工廠校準(zhǔn)之間，只需用淡水快速?zèng)_洗，偶爾擦洗耐腐蝕電極，即可保持CastAway-CTD的良好狀態(tài)。

CastAway保留了傳統(tǒng)CTD系統(tǒng)的所有優(yōu)點(diǎn)，并且額外的吸引力在于其便攜、靈活性和速度， 無(wú)論應(yīng)用在北極的冰冷水域還是斯里蘭卡的溫暖熱帶水域。