Beschleunigung der Installation eines Systems zur Überwachung der Lebenszeichen des globalen Ozeans, fordern Wissenschaftler

Beschleunigung der Installation eines Systems zur Überwachung der Lebenszeichen des globalen Ozeans, fordern Wissenschaftler
Beschleunigung der Installation eines Systems zur Überwachung der Lebenszeichen des globalen Ozeans, fordern Wissenschaftler
Anonim

Die Meeresoberfläche ist heute 30 Prozent saurer als im Jahr 1800, ein Großteil dieses Anstiegs fand in den letzten 50 Jahren statt - ein steigender Trend, der sowohl Korallenriffe schädigen als auch winziges Plankton an der Basis tiefgreifend beeinträchtigen könnte das Nahrungsnetz der Ozeane, warnen Wissenschaftler.

Trotz der Schwere solcher Veränderungen im Ozean muss die Welt jedoch noch eine vollständige Suite verfügbarer Instrumente einsetzen, um die zunehmende Versauerung und andere Ozeanbedingungen zu überwachen, die grundlegende Auswirkungen auf das Leben auf dem ganzen Planeten haben.

Meereslebewesen, Wassertemperatur, Meeresspiegel und polare Eisbedeckung verbinden Säuregeh alt und andere Variablen zu einer Liste von Ozeaneigenschaften, die kontinuierlich durch den erweiterten Einsatz bestehender Technologien in einer permanenten, integrierten Welt verfolgt werden können und sollten Überwachungssystem, sagen Wissenschaftler.

Die Partnership for Observation of the Global Oceans (POGO), die 38 große ozeanographische Institutionen aus 21 Ländern vertritt und ein globales Konsortium namens Oceans United leitet, wird Regierungsbeamte und Minister, die sich vom 3. bis 5. November in Peking treffen, dringend um Hilfe bitten Fertigstellung eines integrierten globalen Meeresbeobachtungssystems bis zum Zieldatum 2015.

Es wäre die marine Komponente eines globalen Erdbeobachtungssystems von Systemen, das in Peking von etwa 71 Mitgliedsstaaten der zwischenstaatlichen Gruppe für Erdbeobachtung diskutiert wird.

Die Kosten für die Einrichtung eines angemessenen Überwachungssystems wurden auf 10 bis 15 Milliarden US-Dollar an Vermögenswerten und 5 Milliarden US-Dollar an jährlichen Betriebskosten geschätzt.

Etwa 600 Wissenschaftler mit Fachkenntnissen in allen Facetten der Ozeane entwickelten auf einer Konferenz über Ozeanbeobachtungen im Jahr 2009 eine maßgebliche Vision von Merkmalen, die überwacht werden sollten.

Dr. Trevor Platt, Executive Director von POGO, Plymouth Marine Laboratory, UK, sagte: „Wir sind für Transport, Protein, Pharmazeutika, Mineralien und Kohlenwasserstoffe auf die Ozeane angewiesen.Aber wir wissen bei weitem nicht genug darüber, wie sich die Ozeane verändern. Die Küstenränder der Welt, wo 40 Prozent der Menschheit leben, leiden unter immer kostspieligeren Stürmen und Überschwemmungen. Ohne die richtigen Informationen sind wir machtlos, das vorauszusehen und uns darauf vorzubereiten, was in der Zukunft kommen könnte. Unsere beste Verteidigung ist ein Beobachtungsnetzwerk für den globalen Ozean, um vor Problemen zu warnen."

Darüber hinaus würde der Wert solcher Informationen für die finanziellen Interessen der Welt und die menschliche Sicherheit, wie in den bevorstehenden Protokollen der Konferenz 2009 dokumentiert (die in Kürze von der Europäischen Weltraumorganisation veröffentlicht werden), die erforderlichen Investitionen in den Schatten stellen.

"Obwohl die Regierungen der USA und der Europäischen Union kürzlich Unterstützung signalisiert haben, ist eine internationale Zusammenarbeit dringend erforderlich, um ein globales Ozeanbeobachtungssystem zu vervollständigen, das kontinuierlich Daten sammeln, synthetisieren und interpretieren kann, die für eine Vielzahl menschlicher Bedürfnisse von entscheidender Bedeutung sind", sagt Dr. Kiyoshi Suyehiro, Vorsitzender von POGO.

"Die meisten Meeresexperten glauben, dass die Ozeane der Zukunft salziger, heißer, saurer und weniger vielfältig sein werden", sagt Jesse Ausubel, einer der Gründer von POGO und des kürzlich abgeschlossenen Census of Marine Life. „Es ist an der Zeit, ernsthaft zu messen, was mit den Meeren um uns herum passiert.“

Die Risiken der Ozeanversauerung sind beispielhaft für viele gute Gründe, dringend zu handeln.

POGO-verbundene Wissenschaftler der in Großbritannien ansässigen Sir Alister Hardy Foundation for Ocean Science haben kürzlich einen Weltatlas veröffentlicht, der die Verbreitung der Untergruppe von Planktonarten aufzeichnet, die irgendwann in ihrem Lebenszyklus Muscheln bilden. Dieses geschälte Plankton ist nicht nur von grundlegender Bedeutung für das Nahrungsnetz der Ozeane, sondern spielt auch eine wichtige Rolle bei der Regulierung des planetarischen Klimas und der Sauerstoffproduktion. Stark saures Meerwasser hemmt das Wachstum von Planktonschalen.

Die Stiftung sagt, dass der durchschnittliche pH-Wert an der Meeresoberfläche von 8 gesunken ist.2 bis 8,1 Einheiten, „was die Ozeane saurer macht als seit 20 Millionen Jahren“, mit der Erwartung einer anh altenden Versauerung aufgrund hoher Kohlendioxidkonzentrationen in der Atmosphäre.

Da kälteres Wasser mehr Kohlendioxid zurückhält, kann der Säuregeh alt von Oberflächengewässern in den hohen Breiten der Erde am schnellsten ansteigen, wo das als Pteropoden bekannte Zooplankton besonders reichlich vorhanden ist. Pteropoden (siehe Links zu Bildern unten) sind bunte, frei schwimmende pelagische Meeresschnecken und Meeresschnecken, von denen viele Tiere in der Nahrungskette weiter oben abhängig sind. Wissenschaftler warnen davor, dass die globalen Auswirkungen des steigenden Kohlendioxids auf die Meere insgesamt unklar sind, da die Erwärmung der Ozeane im Zusammenhang mit steigenden Treibhausgasen in der Luft wiederum zu einer geringeren Rückh altung von Kohlendioxid in niedrigeren Breiten und zu potenziellen gegenläufigen Effekten führen könnte.

Sagt Stiftungsdirektor Dr. Peter Burkill: „Die Ozeanversauerung könnte verheerende Auswirkungen auf kalkbildende Organismen und vielleicht auf Meeresökosysteme insgesamt haben, und wir brauchen eine globale Überwachung, um zeitnah Informationen über Trends und Flüsse aus den Tropen zu liefern die Pole.Bedroht sind winzige Lebensformen, die den Ozeanen helfen, jährlich schätzungsweise 50 Gigatonnen Kohlenstoff aus der Erdatmosphäre aufzunehmen, etwa so viel wie alle Pflanzen und Bäume an Land. Die Menschheit hat ein vitales Interesse an maßgeblichen Informationen über die Bedingungen im Ozean, und ein globales Beobachtungsnetz wird dringend benötigt."

Ozeanbedingungen, die überwacht werden müssen, können in drei Kategorien eingeteilt werden:

  • Chemikalien - einschließlich Umweltverschmutzung, Sauerstoffgeh alt und steigender Säuregeh alt;
  • Physikalisch/Geologisch – einschließlich Schall, Gezeiten und Meeresspiegel sowie plötzliche Änderungen der Wellenenergie und des Bodendrucks, die wertvolle Minuten der Warnung vor einem Tsunami liefern könnten; und
  • Biologisch - einschließlich Verschiebungen in der Artenvielf alt, Verbreitung, Biomasse und Ökosystemfunktion im Meer aufgrund sich ändernder Wasserbedingungen.

Zu den Vorteilen des geplanten umfassenden Meeressystems gehören:

  • Verbesserte kurzfristige und saisonale Prognosen zur Minderung der Schäden, die durch Dürre oder schwere Stürme, Wirbelstürme, Hurrikane und Monsun verursacht werden, wie diejenigen, die kürzlich ein Fünftel Pakistans vorübergehend unter Wasser gesetzt und 21 Millionen Menschen obdachlos gemacht haben oder verletzt. Internationale Kreditgeber schätzen den Schaden für Pakistans Infrastruktur, Landwirtschaft und andere Sektoren auf 9,5 Milliarden Dollar. Verbesserte Wettervorhersagen würden auch die Sicherheit der Fischerei- und Schifffahrtsindustrie sowie von Offshore-Operationen wie Windparks und Ölbohrungen erhöhen. Die Meeresoberflächentemperatur ist ein Schlüsselfaktor für die Intensität und den Ort von Unwetterereignissen;
  • Früherkennung der durch Umweltverschmutzung verursachten Eutrophierung, die Algenblüten hervorbringt, die für Gesundheitsprobleme bei Menschen und Meerestieren verantwortlich sind, und Schäden an Aquakulturbetrieben;
  • Rechtzeitige Benachrichtigungen über Änderungen in der Verteilung von Meereslebewesen, die die Identifizierung von Gebieten ermöglichen würden, die eine schützende kommerzielle Umzonung benötigen, und über die Einwanderung invasiver Arten;
  • Minimierter Biodiversitätsverlust an Korallenriffen, deren Bedeutung für die Artenvielf alt mit der der Regenwälder der Erde vergleichbar ist.

Sagt Dr. Suyehiro: „Was in den Weltmeeren passiert, wirkt sich tiefgreifend auf den Erfolg des Lebens auf der ganzen Erde aus Messen und melden Sie sich ändernde Meeresbedingungen schnell, oft in Echtzeit. Die richtige Art von Datenströmen aus dem Meer wird uns helfen, Regimeverschiebungen in den Wettermustern über Kontinente und ihre Folgen für Landwirtschaft, Fischerei, Tourismus und andere Sektoren vorherzusagen. Der Wert von Das Wissen, das wir erreichen können – in Bezug auf menschliche Gesundheit, Sicherheit und Handel – ist im Verhältnis zu seinen Kosten überwältigend groß."

"Die Situation der heutigen Wissenschaftler ähnelt der eines Arztes, der in einer Reihe von Technologien geschult ist, die die Vitalfunktionen eines Patienten aufzeichnen, bei Bedarf einen Alarm auslösen und Abhilfemaßnahmen vorschlagen könnten - wenn wir nur die Investition tätigen würden."

Sagt Tony Knap, Direktor des Bermuda Institute of Ocean Sciences und Leiter von POGO: „Die oberen drei Meter der Ozeane enth alten so viel Wärme wie die Erdatmosphäre, und Veränderungen der Meeresbedingungen sind an Land auf tiefgreifende Weise zu spüren. Um eine klare Warnung vor wetterbedingten Katastrophen zu erh alten, müssen wir die Ozeane auf integrierte, kontinuierliche und systematische Weise überwachen. Das wird nicht billig sein, aber es muss getan werden."

Zu den Elementen des heute bestehenden Meeresüberwachungssystems gehören:

Chemie

  • Ein wissenschaftliches Instrument mit einer Reihe von Umweltsensoren, das kürzlich auf der australischen Heron Island eingesetzt wurde, um neben anderen gesammelten Daten Veränderungen im Säuregeh alt von Gewässern zu beobachten, die das Great Barrier Reef bedecken. Die Instrumentierung umfasst auch Kohlendioxidsensoren, die mit dem langfristigen Ziel entwickelt wurden, ein globales Netzwerk von Kohlendioxidbeobachtungen auf See aufzubauen.Der Standort Heron Island ist der neueste in einem wachsenden Netzwerk von 25 Liegeplätzen im Pazifik und Atlantik im Wert von etwa 20 Millionen US-Dollar. Weitere Liegeplätze sind für das Great Barrier Reef und die australische Küste im nächsten Jahr als Teil des integrierten Meeresbeobachtungssystems der Nation geplant.

Physisch

  • Verkabelte Unterwasser-Observatorien: Lange Kabelstränge auf dem Meeresboden, gesprenkelt mit Knoten von Instrumenten, die Einblicke in Unterwasser-Vulkanausbrüche und Erdbeben geben, die Tsunamis verursachen können. Das von Japan für etwa 100 Millionen US-Dollar installierte Dense Oceanfloor Network System for Earthquakes and Tsunamis kann in Verbindung mit einem nationalen Warnsystem schätzungsweise 7.500 bis 10.000 (von 25.000) Todesfälle und etwa 10 Milliarden US-Dollar vermeiden (in Höhe von 100 Milliarden US-Dollar) an geschätzten wirtschaftlichen Verlusten, falls und wenn ein weiteres schweres Erdbeben (M8) in den Gewässern vor Zentraljapan auftritt.
  • Das kürzlich fertiggestellte verkabelte Observatoriumssystem North-East Pacific Time-Series Underwater Networked Experiments vor der Westküste Kanadas wird kontinuierliche Messungen am Meeresboden vornehmen, ausgestattet mit Geräten wie einem Doppler-Meeresströmungsprofiler und einem Mehrstrahl-SONAR, um dies zu enthüllen Massen von Leben im Wasser, Probensammler für mikrobielles Leben, Sedimentfallen, Planktonrekorder, Hydrophone und hochauflösende Video- und Standbildkameras.
  • Eine Roboterflotte von etwa 3.000 kleinen, treibenden "Argo"-Sonden, die für 15 Millionen Dollar pro Jahr eingesetzt werden, um Druck, Salzgeh alt und Temperatur in Tiefen von bis zu 2 km zu messen und alle 10 an die Oberfläche zurückzukehren Tage, um Messwerte per Satellit zu übertragen. POGO-Beamte sagen, dass bis zu zehnmal so viele Schwimmer benötigt werden, um ein hochauflösendes globales Bild der sich verändernden Meeresbedingungen zu erstellen, einschließlich biologischer und optischer Messungen;
  • Drei am Äquator festgemachte Bojen im Wert von jeweils 5 Millionen US-Dollar zur Messung von Temperatur, Strömungen, Wellen und Winden, Salzgeh alt und Kohlendioxid.
  • Etwa 60 global verteilte Referenzstationen im Wert von jeweils 1 Million US-Dollar, die die physikalischen, chemischen und biogeochemischen Eigenschaften der Ozeane in der gesamten Wassersäule messen;
  • Tiefseebewertung und Berichterstattung über Tsunamis: DART-Stationen, bestehend aus einer Oberflächenboje und einem Meeresbodendruck-Rekorder, der sowohl die Wassertemperatur meldet als auch Tsunamis erkennt.Wenn ein potenzieller Tsunami erkannt wird, meldet die Boje mehrere Minuten lang alle 15 Sekunden Messungen, gefolgt von 1-minütigen Durchschnittswerten für 4 Stunden. Das 2008 fertiggestellte US-Array umfasst insgesamt 39 Stationen im Pazifischen Ozean, im Atlantik und in der Karibik. Australien, Chile, Indonesien, Indien und Thailand haben ebenfalls Tsunami-Warnsysteme eingesetzt.

Biologisch

  • Ein expandierendes globales Ocean Tracking Network, das derzeit einen Wert von 150 Millionen US-Dollar hat und es Wissenschaftlern ermöglicht, die Wanderungen markierter Lachse und anderer Tiere zu verfolgen.
  • Tausende von pelagischen "Tier-Ozeanographen" aus 50 Arten - Seeelefanten, Thunfische, weiße Haie, Lederschildkröten, Tintenfische und andere - ausgestattet mit elektronischen Tags, die die Licht-, Tiefen-, Temperatur- und Salzgeh altsbedingungen aufzeichnen, die sie passieren, während sie ihre Geschwindigkeit, Herzfrequenz, Biodiversitäts-Hotspots, Baumschulen und Migrationsrouten, die geschützt werden müssen, aufdecken;
  • DNA-Sequenzierung von mikrobiellen, bakteriellen und planktonischen Lebensformen auf See, wodurch marine Äquivalente von "Pollenzählungen" in Echtzeit erh alten werden;
  • The Continuous Plankton Recorder Survey, der den Atlantik seit fast 80 Jahren überwacht. Bei derzeitigen Kosten von 6 Millionen US-Dollar pro Jahr wurde die Untersuchung kürzlich auf die Arktis und den Pazifik ausgeweitet, wobei Pläne zur weltweiten Überwachung von Plankton im Gange sind;
  • Ein wachsendes Netzwerk, NaGISA, mit mehr als 200 Standorten auf der ganzen Welt, die standardisierte Protokolle verwenden, um die Biodiversität in Küstennähe und Veränderungen, die durch Klima und Umweltverschmutzung verursacht werden können, zu messen.

Um die Herausforderung der Überwachung des Meereslebens anzunehmen, rätseln Weltexperten formell durch eine empfohlene Installationssequenz; mit anderen Worten, was, wo und wie viele „Lebensanzeiger“sind die obersten Prioritäten in dem vorgeschlagenen System.

Vorwärts gehen

Die jetzt installierten Teile des Systems stellen laut POGO nur einen Bruchteil dessen dar, was für maßgebliche Genauigkeit und globale Perspektive erforderlich ist. Erforderlich sind eine Erweiterung des Spektrums der oben genannten Technologien sowie:

  • Sogenannte „Air-Clipper“: Atmosphären- und Meeresoberflächensensoren, die an Ballons befestigt sind, mit denen Wissenschaftler gleichzeitig atmosphärische und ozeanische Messungen aus dem Auge eines starken Wirbelsturms durchgeführt haben, wo die Ballons eingeschlossen werden;
  • Eine Reihe neuartiger „Autonomous Reef Monitoring Structures“im Wert von 50 Millionen Dollar – puppenhausähnliche Strukturen, in die Tiere wandern, um sie später zu sammeln und zu analysieren. Die ARMS-Geräte ermöglichen standardisierte globale Vergleiche und Überwachung des Rifflebens und der benthischen Biodiversität;
  • Ein Chlorophyll Globally-Integrated Network (ChloroGIN), das darauf abzielt, das Küstenökosystem mit In-situ- und Satellitentechniken zu überwachen, mit Kosten von 5 Millionen US-Dollar pro Jahr.
  • Programme der Handelsmarine und Forschungsschiffe, um Beobachtungen entlang ihrer Routen zu machen. Die Kosten für die Einrichtung der globalen Programme werden auf 50 Millionen bzw. 75 Millionen US-Dollar pro Jahr geschätzt.

Die In-situ-Beobachtungen würden eine Reihe von satellitengestützten Geräten ergänzen, die die Rauheit der Meeresoberfläche, die Temperatur, Strömungen, die Eisbedeckung und die Verschiebung der Verteilung von Meerespflanzen verfolgen. Satelliten bieten eine breite Luftabdeckung, liefern jedoch nur wenige Informationen aus der Tiefe des Ozeans. daher die Notwendigkeit für beide Arten von Beobachtungen.

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