科学探索|麻省理工学院的科学家们构建海洋缺氧水域的3D地图麻省理工学院的科学家们构建

一种新的3D地图可能有助于研究人员跟踪和预测海洋对气候变化的反应。海洋中几乎到处都有生命，除了在某些地方，氧气自然骤降，水域变得不适合大多数有氧生物生存。这些荒凉的水池是“缺氧区”（或称ODZs）。尽管它们只占海洋总体积的不到1%，但它们是一氧化二氮的重要来源，这是一种强效的温室气体。它们的边界也会限制渔业和海洋生态系统的范围。

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现在，麻省理工学院的科学家已经生成了世界上最大的ODZs的最详细的3D“地图集” 。新“地图集”提供了热带太平洋两个主要缺氧水体的高分辨率地图。这些地图显示了每个ODZ的体积、范围和不同的深度，以及细微的特征，如侵入到其他缺氧区的含氧水带。
该团队使用一种新的方法来处理超过40年的海洋数据，包括由许多研究船和部署在热带太平洋的自主机器人所进行的近1500万次测量。研究人员汇编并分析了这些庞大而精细的数据，以生成不同深度的缺氧区地图。

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根据这些地图，研究人员估计了热带太平洋中两个主要的缺氧区的总体积，比以前的努力更精确。第一个区域，从南美洲海岸延伸出来，测量了大约60万立方公里--大约相当于填满2400亿个奥林匹克水池的水量。第二个区域，在中美洲沿海，大约是三倍大。
该地图集可作为今天ODZ位置的一个参考。该团队希望科学家们能够通过持续的测量来增加这个地图集，以更好地跟踪这些区域的变化，并预测它们如何随着气候变暖而转移。
“人们普遍预计，随着气候变暖，海洋将失去氧气。但热带地区的情况更加复杂，那里有大片的缺氧区，”21岁的Jarek Kwiecinski说，他与麻省理工学院地球、大气和行星科学系的Cecil和Ida Green职业发展教授Andrew Babbin一起开发了这个地图集。“创建这些区域的详细地图是很重要的，这样我们就有了未来变化的比较点。”

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该团队的研究于12月27日出现在《全球生物地球化学循环》杂志上。
缺氧区是自然发生的大面积、持续的海洋区域，是海洋微生物吞噬下沉浮游植物和周围所有可用氧气的结果。这些区域恰好位于错过洋流的区域，而洋流通常会给这些区域补充含氧的水。因此，ODZ是相对永久性的缺氧水域，可能存在于海面下35米至1000米的海洋中层深度。从某种角度来看，海洋的平均深度为4000米左右。
在过去的40年里，研究船通过把瓶子扔到不同的深度，拖起海水，然后由科学家测量氧气来探索这些地区。
“但是，当你试图测量真正的零氧时，有很多来自瓶子测量的人工制品，” Babbin说。“我们在深度部署的所有塑料都充满了氧气，可以浸出到样品中。当所有的事情都完成后，这种人为的氧气会夸大海洋的真实值。”
该团队没有依赖瓶子样本的测量，而是研究了附着在瓶子外面的传感器或与机器人平台集成的数据，这些传感器可以改变其浮力以测量不同深度的水。这些传感器测量各种信号，包括电流的变化或由光敏染料发出的光的强度，以估计溶解在水中的氧气量。与代表单一离散深度的海水样本不同，这些传感器在水柱中下降时连续记录信号。