VIMS科学家帮助领导美国宇航局资助的海洋探险
威廉玛丽大学弗吉尼亚海洋科学研究所的黛博拉·斯坦伯格教授于8月初搭乘美国宇航局资助的北太平洋研究考察队启航。
来自全球20个机构的100多名科学家和工作人员参加了为期6周的巡航，目的是将船只和卫星的数据结合起来，更好地了解和预测大气中的二氧化碳进入海洋领域后会发生什么。
知道这种海洋CO的命运2 这很重要，因为到达深海的碳对全球变暖没有任何影响，而且可以在那里停留数万年。斯坦伯格说：“有机碳向深海的转移代表了一个潜在的大型二氧化碳汇，二氧化碳是导致全球变暖的主要温室气体。”
这个名为EXPORTS的项目是研究人员第一次同时研究这一复杂的行星过程的所有方面。这样做需要全套现代科学仪器，从天基传感器到高科技采样网和远程操作的水下航行器。
斯坦伯格说：“我们将测量生物泵的所有组成部分，这是将固定在地表水中的有机碳转移到深海的过程。”固定是指二氧化碳通过光合作用转化为有机碳。
生物泵通过三个主要过程运行。来自海洋表面的含碳颗粒在重力作用下下沉，就像死亡的浮游植物或浮游动物产生的粪便一样。一些浮游动物每天进行垂直迁移，将吸收的碳从表层带到更深的水域。物理过程，如垂直海洋混合，也可以向深处输出悬浮和溶解的碳。
加州大学圣巴巴拉分校（UCSB）的大卫·西格尔（David Siegel）教授是该项目的总科学负责人，他说：“我们设计EXPORTS是为了同时观察三种基本机制……我们试图更好地了解地表层浮游植物的生物学和生态学，这些特性是如何驱使碳运输到边缘地带的，然后在更深的水中碳会发生什么。”
EXPORTS小组将着重于量化这些过程的规模及其对生态系统特征的依赖。需要这些信息来预测在什么时间尺度上有多少碳会循环回到大气中，或者有多少碳被出口到海洋深处——这是指导人类应对气候变化的关键知识。
为什么是现在?
包括斯坦伯格和VIMS的同事在内的海洋学家，几十年来一直在研究生物泵所涉及的各个过程。她说，《EXPORTS》之所以是对这一现象的第一次全面研究，是因为需要付出巨大的努力，也需要技术上的进步。
斯坦伯格说：“在两艘船上协调这么多人是相当了不起的。“把这样一个高度跨学科的合作项目放在一起需要很长时间。”事实上，该项目的规划始于2012年美国宇航局的一项范围研究。
这两艘船于8月10日从西雅图出发，分别是由斯克里普斯海洋研究所运营的“雷维尔”号和“莎莉莱德”号研究船。斯坦伯格和俄勒冈州立大学的杰森·格拉夫是这艘长达273英尺的R/V Revelle号的首席科学家。这艘238英尺高的R/V莎莉·莱德号的首席科学家是加州大学圣迭戈分校的Norm Nelson和缅因大学的玛丽 Jane Perry。这次航行的其他VIMS参与者是海洋技术员乔·柯普和博士后研究员卡伦·斯塔米斯金。
一对船为全面了解生物泵提供了更大的空间背景。Paula Bontempi是美国宇航局总部海洋生物学和生物地球化学的项目经理，她说：“通过使用两艘船，我们将能够观察复杂的海洋过程，这些过程在空间和时间上都有变化，这是单艘船无法捕捉到的。”
斯坦伯格补充说：“我们的团队正在我们所谓的过程研究船上。”“我们将在一个站点附近进行实验，以测量所有这些不同生物泵过程的速率，而另一艘船，即调查船，正在横断面一个更大的区域，这样我们就可以把我们发现的东西放在更大的空间环境中。”
的
项目也将结合更大的时间维度——从过程研究船上采集样本将在美国国家海洋和大气管理局的帕帕海洋站附近进行，那里的船只和浮标自1949年以来一直记录着气象和海洋数据。该站位于阿拉斯加州安克雷奇以南约800英里处，从西雅图出发，EXPORTS的船只需要四天的航程。
船上的研究人员将部署一套传统和尖端仪器来测量泵的许多生物和物理成分。其中包括一个名为“Wirewalker它利用波浪能将仪器沿着一根绷紧的电线从地表移动到1600英尺深的地方，同时测量温度、盐度、氧气、碳和叶绿素。一种远程控制的水下航行器叫做 Seaglider 将收集类似的测量数据，而是深达3200英尺。斯坦伯格的团队将使用MOCNESS浮游生物网（适用于多开合网及环境感应系统），以收集不同深度的浮游动物。
在船上的佳博体育里，科学家们将使用基因组测序仪来评估浮游植物、浮游动物、细菌和古细菌群落的组成。他们还将使用新的成像工具，包括一种名为imaging FlowCytobot的高通量显微镜，以提供数十亿个浮游植物个体的实时高分辨率图像。水下视觉分析器将测量下沉聚集体的大小，并收集浮游动物的图像。
船上上层建筑上的光学仪器将以非常高的光谱分辨率测量海洋的颜色，从紫外线到红外波长，以帮助识别不同种类的浮游植物吸收和散射的光的不同“特征”或颜色。这将使科学家能够为未来的卫星海洋颜色任务开发算法，例如 美国宇航局的浮游生物、气溶胶、云、海洋生态系统（PACE）任务． 从太空，PACE将使用类似的光学仪器来区分海洋中浮游植物的类型和数量。
斯坦伯格强调，将卫星提供的全球表面视图与船舶和水下传感器提供的深层视图结合起来，是EXPORTS的与众不同之处。虽然卫星只能探测到海浪下30到90英尺的地方，但船上部署的传感器可以一直探测到海底，而研究地点位于海底近14000英尺处。
斯坦伯格说：“我们将把我们的工作与卫星联系起来，这真的很重要。”“除了我们的网缆和水下传感器收集的数据外，我们还会派人在船上进行大量的生物光学测量，并且已经有卫星在那里，我们将把这些测量结果联系起来。我们的最终目标是能够从太空测量生物泵，让我们从全球角度了解它的规模和动态。”
