Iniciativa de Observatórios do Oceano - Ocean Observatories Initiative
A Ocean Observatories Initiative (OOI) é uma importante instalação de pesquisa da National Science Foundation (NSF) composta por uma rede de plataformas de observação oceânica orientada para a ciência e sensores nos oceanos Atlântico e Pacífico. Essa infraestrutura em rede mede as variáveis físicas, químicas, geológicas e biológicas do fundo do mar à superfície do mar e à atmosfera sobrejacente, fornecendo um sistema integrado de coleta de dados em escalas costeiras, regionais e globais. O objetivo da OOI é fornecer dados e produtos de dados por um período de mais de 25 anos, permitindo uma melhor compreensão dos ambientes oceânicos e das questões oceânicas críticas.
História
Já em 1987, a comunidade de ciências oceânicas iniciou discussões sobre ciência, conceitos de design e engenharia de observatórios de pesquisa oceânica, levando à formação da International Ocean Network (ION) em 1993. O comitê nacional ION foi formado em 1995 e posteriormente expandiu-se para o comitê de Dinâmica de Sistemas Terrestres e Oceânicos (DEOS), encarregado de fornecer um foco para o planejamento exploratório de uma rede de observatórios oceânicos. Em 2003, a Pew Oceans Commission recomendou mudanças destinadas a melhorar o uso, a administração e o impacto da sociedade no oceano costeiro e global.
Momentum para a observação do oceano orientada para a pesquisa construída com dois estudos do National Research Council (NRC) em 2000 e 2003 ("Iluminando o Planeta Oculto: O Futuro da Ciência do Observatório do Fundo do Mar" e "Permitindo a Pesquisa Oceânica no Século 21"), e uma série oficinas comunitárias. Em 2000, o National Science Board (NSB) aprovou a OOI como um potencial projeto de construção de instalações e equipamentos de pesquisa principal para inclusão em um futuro orçamento da National Science Foundation, que permitiu esforços de planejamento focados.
Em 2004, a Divisão de Ciências Oceânicas da NSF (NSF OCE) estabeleceu o Escritório do Projeto OOI sob a Ocean Research Interactive Observatory Network (ORION) para coordenar o planejamento OOI adicional entre dois grupos independentes, mas complementares, Joint Oceanographic Institutions (JOI) e Consortium for Ocean Pesquisa e Educação (CORE). O Escritório do Programa posteriormente fez a transição exclusivamente para o JOI, que então se fundiu com o CORE para formar o Consórcio para Liderança do Oceano em 2007. Em 2005, o Escritório do Projeto OOI solicitou a ajuda da comunidade de pesquisa oceânica no desenvolvimento do projeto da rede OOI, solicitando um Pedido de Assistência ( RFA) propostas que resultaram em 48 propostas, representando os pensamentos e ideias de mais de 550 investigadores e participantes diretos, e o envolvimento de mais de 130 instituições educacionais e de pesquisa distintas. Usando as respostas do processo RFA e os resultados da revisão associada, o Escritório do Projeto OOI ORION e o Comitê Consultivo Técnico e Científico externo desenvolveram um Projeto de Rede Conceitual (CND) inicial para a OOI, que então serviu como o foco em um Projeto e Implementação OOI Workshop em março de 2006.
Em agosto de 2006, a NSF convocou uma Revisão do Projeto Conceitual (CDR) para avaliar a viabilidade técnica e o orçamento do Projeto, o Plano de Gerenciamento do Projeto, incluindo cronogramas e marcos, e planos de educação e extensão. O Painel do CDR afirmou que a OOI, conforme proposto, transformaria a pesquisa oceanográfica nas próximas décadas e que o CND proporcionava um bom ponto de partida para o desenvolvimento da rede OOI.
O refinamento adicional do projeto com base nas melhores práticas de engenharia e análises financeiras fez com que o CND inicial fosse revisitado. O Escritório de Projetos da OOI trabalhando com os comitês consultivos da OOI, consistindo de membros não conflitantes da comunidade, e em consulta com a NSF, gerou um CND revisado.
Em 2007, o Subcomitê Conjunto de Ciência e Tecnologia do Oceano do Conselho Nacional de Ciência e Tecnologia desenvolveu uma Estratégia de Prioridades de Pesquisa Oceânica (ORPS), que fornece uma estrutura de investimento em pesquisa para promover a compreensão dos processos e interações oceânicas que facilitam o uso responsável do ambiente oceânico. O ORPS identificou três elementos transversais, um dos quais é a observação do oceano para pesquisa e gestão.
No final de 2007, o projeto OOI concluiu sua Revisão Preliminar de Design e em 2008 concluiu sua Revisão Final de Design de Rede, resultando no Design de Rede Final. Em maio de 2009, o National Science Board autorizou o Diretor da NSF a conceder fundos para a construção e operação inicial da OOI. Em setembro de 2009, a NSF e o Consortium for Ocean Leadership assinaram um Acordo Cooperativo que deu início à fase de construção do OOI.
As localizações das matrizes globais da OOI foram selecionadas por uma equipe de cerca de 300 cientistas para visar regiões que foram sub-amostradas e sujeitas a condições extremas (por exemplo, ventos fortes e estados do mar) que eram desafiadores para medições contínuas ou mesmo frequentes em navios. Os locais de estudo globais originalmente planejados incluem ancoradouros e planadores instrumentados em quatro locais: Bacia Argentina, Mar de Irminger, Oceano Antártico e Estação Papa.
O primeiro ano de financiamento sob o Acordo de Cooperação apoiou uma série de esforços de construção realizados pelas Organizações de Implementação Marinha (Woods Hole Oceanographic Institution, University of Washington e Oregon State University), incluindo produção, engenharia e prototipagem de áreas costeiras e abertas. componentes do oceano (amarrações, bóias, sensores), adjudicação do contrato de cabo primário do fundo do mar, conclusão de uma estação costeira para energia e dados e desenvolvimento de software para interfaces de sensores com a rede. Os anos subsequentes de financiamento apoiaram o projeto, construção e implantação de sistemas costeiros, oceânicos profundos e do fundo do mar.
O OOI foi comissionado e aceito pela NSF em 2016 e os dados de mais de 900 sensores nos sete sites tornaram-se disponíveis gratuitamente para download em tempo quase real online. O orçamento anual é de aproximadamente US $ 44 milhões.
Em 2018, de acordo com algumas das recomendações do Sea Change: Levantamento Decadal de Ciências Oceânicas 2015-2025, o Array da Bacia Argentina foi descido e o Array do Oceano Antártico foi reduzido em escopo apenas para amarração de superfície, que foi posteriormente removido em 2020. Todos os dados OOI coletados na Bacia Argentina e sites do Oceano Antártico continuam a ser servidos no site OOI.
Em outubro de 2018, o escritório de gerenciamento do programa da OOI mudou do Consórcio para a Liderança do Oceano para o Instituto Oceanográfico de Woods Hole.
Estrutura organizacional
O Programa OOI é gerenciado e coordenado pelo Escritório do Projeto OOI na Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), com quatro organizações responsáveis pelas operações e manutenção de componentes específicos do sistema OOI.
- Woods Hole Oceanographic Institution responsável pelos Coastal & Global Scale Nodes, que inclui o Coastal Pioneer Array e dois Global Arrays, incluindo seus ancoradouros associados, veículos autônomos e sensores.
- A Oregon State University é responsável pelas amarrações do Coastal Endurance Array, veículos autônomos e sensores, e será responsável pela rede e sistemas CI a partir de agosto de 2021.
- A University of Washington é responsável pelo Regional Cabled Array, incluindo seus sistemas cabeados do fundo do mar, amarrações e sensores.
- Rutgers, a Universidade Estadual de New Jersey está gerenciando a infra-estrutura cibernética da OOI até setembro de 2021. Em outubro de 2021, a WHOI e a Universidade Estadual de Oregon (OSU) anunciaram em conjunto que a OSU assumiria as responsabilidades de sistemas e rede de infra-estrutura cibernética após uma transição ordenada da Rutgers.
Temas
Os sites e plataformas dos componentes OOI visam os seguintes processos científicos importantes:
Troca oceano-atmosfera
Quantificar a troca ar-mar de energia e massa, especialmente durante ventos fortes (maiores que 20 metros por segundo), é fundamental para fornecer estimativas de troca de energia e gás entre a superfície e o oceano profundo e melhorar a capacidade preditiva de previsão de tempestades e modelos de mudanças climáticas.
Variabilidade climática, circulação oceânica e ecossistemas
A variabilidade climática afeta a circulação oceânica , os padrões climáticos, o ambiente bioquímico do oceano e os ecossistemas marinhos . Compreender como esses processos mudam nas condições atuais e futuras é uma motivação chave para a coleta de observações multidisciplinares.
Mistura turbulenta e interações biofísicas
A mistura turbulenta desempenha um papel crítico na transferência de materiais dentro do oceano e na troca de energia e gases entre o oceano e a atmosfera. A mistura horizontal e vertical dentro do oceano pode ter um efeito profundo em uma ampla variedade de processos biológicos.
Dinâmica e ecossistemas do oceano costeiro
O oceano costeiro é o anfitrião de uma variedade de processos dinâmicos e heterogêneos, incluindo influências humanas, que freqüentemente interagem fortemente. Uma melhor compreensão dessas relações complexas e interligadas e seus impactos ajudará no domínio e gestão dos recursos costeiros em um clima em mudança.
Escala de placas, geodinâmica oceânica
Os limites das placas tectônicas ativas influenciam o oceano de perspectivas físicas, químicas e biológicas em vários graus. Os movimentos litosféricos e as interações nos limites das placas no fundo do mar ou abaixo dele são responsáveis por eventos de curto prazo, como terremotos , tsunamis e erupções vulcânicas . Essas regiões também hospedam a atividade hidrotérmica e biológica mais densa nas bacias oceânicas.
Interações fluido-rocha e a biosfera submarina
A crosta oceânica contém o maior aquífero da Terra e suporta uma vasta biosfera profunda . A circulação térmica e a reatividade dos fluidos derivados da água do mar podem modificar a composição das placas oceânicas, levar à formação de fontes hidrotermais que suportam comunidades micro e macrobiológicas únicas e concentrar metano para formar reservatórios maciços de gás metano e hidrato de metano .
Componentes
O OOI é composto por dois arrays costeiros (Coastal Pioneer Array e Coastal Endurance Array), dois arrays globais (Global Irminger Sea Array e Global Station Papa Array), o Regional Cabled Array (RCA) e a infraestrutura cibernética. Os dados continuam a ser fornecidos pelas matrizes descontinuadas na Bacia Argentina e no Oceano Antártico.
Matrizes Costeiras e Globais
Matrizes costeiras fornecem acesso sustentado e adaptável a sistemas costeiros complexos. Os arranjos costeiros estendem-se da plataforma continental até a encosta continental , permitindo aos cientistas examinar os processos costeiros, incluindo ressurgência , hipóxia , frentes de quebra da plataforma e o papel dos filamentos e redemoinhos na troca entre plataformas. As tecnologias que reúnem dados na região costeira incluem bóias ancoradas com sensores fixos, perfiladores verticais ancorados, cabos do fundo do mar , planadores e veículos subaquáticos autônomos .
O observatório costeiro inclui um Endurance Array de longo prazo no Pacífico Oriental e um Pioneer Array realocável no Atlântico Ocidental. A Woods Hole Oceanographic Institution instalou e opera o Pioneer Array. A Oregon State University instalou e opera o Endurance Array.
Existem dois arrays globais atualmente em operação (Global Irminger Sea Array e Global Station Papa Array). A Bacia Argentina e as Matrizes do Oceano Antártico foram removidas, mas seus dados permanecem disponíveis no portal de dados da OOI.
Coastal Pioneer Array
O Coastal Pioneer Array é uma rede de plataformas e sensores que operam na plataforma continental e na encosta ao sul da Nova Inglaterra . Um conjunto ancorado é centralizado na quebra da plataforma no Mid-Atlantic Bight ao sul de Cape Cod , Massachusetts. Em 2024, o Coastal Pioneer Array será realocado para o sul do Mid-Atlantic Bight, entre o Cabo Hatteras e o Norfolk Canyon, na costa da Carolina do Norte.
Os dados do Coastal Pioneer Array permitem que os cientistas examinem como os processos de troca estruturam as propriedades físicas, químicas e biológicas sobre a plataforma continental e a encosta. A amostragem rápida e contínua em intervalos de horas a dias em várias escalas espaciais (metros a centenas de quilômetros) fornece uma visão dos processos oceanográficos que ocorrem em mais de um ciclo sazonal ou anual.
Motivação científica
A frente de quebra da plataforma Mid-Atlantic Bight é uma característica oceanográfica persistente associada à mudança da batimetria da plataforma continental e do declive. A região frontal é influenciada pelos anéis, meandros e filamentos da Corrente do Golfo .
A região frontal está associada ao transporte ao longo e cruzado de calor, água doce, nutrientes e carbono. Esses fluxos controlam a massa de água e as características do ecossistema em várias regiões. Muitos dos processos ao longo da frente de quebra de prateleira evoluem rapidamente e ocorrem em escalas espaciais curtas.
Projeto
O Pioneer Array fornece uma visão tridimensional das principais interações biofísicas na quebra da prateleira, usando sua matriz flexível e multiplataforma que combina componentes ancorados e móveis com alta resolução espacial e temporal. O conjunto inclui sete locais de amarração que se estendem ao longo de 9 km e 47 km de plataforma continental. Os locais de atracação estão distantes de 9,2 km a 17,5 km um do outro. Três dos sete locais contêm amarrações em pares. Em sua localização inicial ao sul de Cape Cod, o Pioneer está embutido em um sistema de observação regional estabelecido. O Pioneer Array foi planejado para se deslocar de um lugar para outro em intervalos de aproximadamente cinco anos para caracterizar processos em diferentes ambientes oceânicos costeiros.
Dois veículos subaquáticos autônomos (AUVs) amostram a região frontal nas proximidades do conjunto ancorado e cinco planadores costeiros resolvem feições de mesoescala na plataforma externa e na encosta do mar entre a frente da plataforma e a Corrente do Golfo. Dois planadores de perfil atuaram como amarrações, amostrando em um único ponto. Planadores monitoram uma área total de 185 km por 130 km. As missões nominais do AUV amostram nas direções ao longo da plataforma e cruzadas em dois retângulos de 14 km por 47 km.
Coastal Endurance Array
O Coastal Endurance Array, localizado na plataforma continental e na encosta do Oregon e Washington, fornece uma rede de longo prazo de ancoradouros, nós bentônicos, sensores e planadores com e sem cabeamento. É parte de uma rede maior de observatórios na costa do Pacífico, que também inclui o OOI Regional Cabled Array, o OOI Global Station Papa Array e o NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory (PMEL), e os observatórios da Ocean Networks Canada .
Motivação Científica
A matriz se concentra na observação de padrões interanuais (por exemplo, El Niño-Oscilação Sul ) e decadais (por exemplo, Oscilação decadal do Pacífico ). Os instrumentos examinam a dinâmica da ressurgência e da descida impulsionada pelo vento, bem como a influência do rio Columbia no ecossistema costeiro.
Projeto
A matriz consiste em duas linhas de amarração, uma fora de Newport, Oregon (a Linha Oregon) e a outra fora de Grays Harbor, Washington (a Linha Washington). O local para a Linha Oregon foi selecionado porque fica próximo à histórica Linha Hidrográfica de Newport, ao longo da qual a amostragem oceanográfica regular ocorre desde 1961. O local da Linha Washington foi selecionado como uma linha companheira ao norte. Ambas as áreas são influenciadas pela pluma do rio Columbia, a maior fonte de água doce da costa oeste dos Estados Unidos.
As observações dos planadores abrangem 500 km do norte de Washington (~ 48 ° N) até Coos Bay, Oregon (~ 43 ° N). Os planadores coletam amostras de isóbatas de 20 m entre as linhas de atracação ao longo de um transecto norte-sul a 126 ° W e cinco transectos leste-oeste até 126 ° W ou 128 ° W para transectos que se cruzam com as matrizes. Parte da infraestrutura da Endurance Array Oregon Line se conecta à rede cabeada RSN para fornecer energia e comunicações aprimoradas para observar os processos da coluna de água e do fundo do mar.
Matrizes Globais
Os locais dos arrays globais foram selecionados por uma equipe de cientistas (~ 300 pessoas) com base em regiões sub-amostradas e sujeitas a condições extremas (por exemplo, ventos fortes e estados do mar) que são desafiadoras para navios contínuos ou mesmo frequentes Medidas. Os locais de estudo globais planejados incluíram ancoradouros instrumentados e planadores em quatro locais: Bacia Argentina ; Mar de Irminger ; Oceano Antártico ; e Station Papa. O Global Argentine Basin Array e o Global Southern Ocean Array foram desativados em 2018 e 2020, respectivamente. Os arrays globais são desenvolvidos e operados pela Woods Hole e Scripps.
As observações dessas áreas de alta latitude são críticas para a compreensão da circulação dos oceanos e dos processos de mudança climática. As matrizes globais incluem amarrações compostas de sensores fixos e móveis que medem os fluxos ar-mar de calor, umidade e quantidade de movimento - bem como propriedades físicas, biológicas e químicas da coluna de água. Cada array também inclui planadores para amostrar dentro da pegada do array.
Global Irminger Sea Array
Motivação Científica
O Global Irminger Sea Array está localizado no Atlântico Norte, na ponta sul da Groenlândia. Ondas e ventos fortes impulsionam fortes interações atmosfera-oceano, incluindo trocas de energia e gás que contribuem para o sequestro de CO 2 e a alta produtividade biológica e pesca da região. Esta área também é um local de formação de águas profundas do Atlântico Norte , importante para a circulação termohalina em grande escala da água do oceano.
Projeto
O Irminger Sea Array inclui um conjunto de quatro amarrações. Com uma distância entre ancoradouros aproximadamente dez vezes maior que a profundidade da água, a matriz é capaz de coletar dados sobre a variabilidade de mesoescala. Um local de ancoragem consiste em uma ancoragem Global Surface emparelhada e uma ancoragem Global Hybrid Profiler de subsuperfície. Os outros dois locais consistem em amarrações de flanco globais subterrâneas. A água acima do Global Hybrid Profiler Mooring subterrâneo é amostrada por planadores de perfil vertical. A água dentro e ao redor da matriz é amostrada por planadores de oceano aberto que coletam dados sobre a variabilidade espacial. Os dados dos planadores são transmitidos sem fio por meio de um moden acústico para os ancoradouros e para um satélite para transmissão aos servidores da OOI. A reprogramação sem fio dos planadores e certas partes do array também é possível para coletar dados sobre eventos repentinos ou mudanças ambientais.
Global Station Papa Array
Motivação Científica
A Global Station Papa Array está localizada no Golfo do Alasca, ao norte de Coastal Endurance e Regional Cabled Arrays. A matriz faz parte de uma rede maior de observatórios no Nordeste do Pacífico.
As três amarrações da matriz são co-localizadas com a bóia de superfície Ocean Station Papa, que é mantida pela NOAA PMEL. Esta região é conhecida por sua pesca produtiva e baixa variabilidade de redemoinhos, mas sofre de extrema vulnerabilidade à acidificação do oceano. Medições contínuas de propriedades físicas, biológicas e químicas ajudarão a monitorar padrões de mesoescala e de grande escala, como a oscilação decadal do Pacífico.
Projeto
A Global Station Papa Array é um conjunto de três amarrações. Com uma distância entre ancoradouros aproximadamente dez vezes maior que a profundidade da água, a matriz é capaz de coletar dados sobre a variabilidade de mesoescala. Ao contrário do projeto do Global Irminger Sea Array, o Global Station Papa array não tem uma amarração de superfície OOI. Em vez disso, o Global Hybrid Profiler Mooring de subsuperfície é co-localizado com o NOAA PMEL Surface Mooring em um canto do triângulo. Semelhante ao Global Irminger Sea Array, os outros dois cantos são ocupados por ancoradouros flanqueadores globais abaixo da superfície. As amarrações são complementadas por planadores de oceano aberto que coletam dados sobre a variabilidade espacial dentro e ao redor da matriz e planadores de perfil vertical que coletam amostras das águas acima das amarrações subterrâneas. Os dados dos planadores são transmitidos sem fio através de um modem acústico das amarras para um satélite para transmissão aos servidores da OOI. O controle baseado em costa dos planadores e certas partes do array é usado para coletar dados sobre eventos repentinos ou mudanças ambientais.
Matriz regional com cabo (RCA)
O Regional Cabled Array (RCA) consiste em matrizes cabeadas de sensores de observação do oceano no Nordeste do Oceano Pacífico. O RCA cruza a placa Juan de Fuca , tornando o RCA o primeiro observatório oceânico dos Estados Unidos a abranger uma placa tectônica. Suas observações permitem o estudo aprofundado da atividade vulcânica, infiltrações de metano, fontes hidrotermais e terremotos submarinos, bem como processos biológicos, químicos e físicos na coluna de água sobrejacente.
As plataformas e sensores são conectados por aproximadamente 900 quilômetros (560 milhas) de cabo eletro-óptico. O projeto fornece alta potência (10 kV, 8 kW) e largura de banda (10 GbE) para matrizes de sensores no fundo do mar e em toda a coluna d'água usando amarrações com perfiladores instrumentados, plataformas instrumentadas de 200 m e perfiladores com guincho. Os cabos fornecem comunicação bidirecional em tempo real entre o fundo do mar e a instrumentação da coluna de água e a estação costeira em Pacific City, Washington. O RCA foi instalado e operado pela Universidade de Washington.
Sete grandes subestações no fundo do mar (nós primários) fornecem energia e largura de banda para seis locais que incluem aqueles na plataforma do Oregon e locais offshore do Endurance Array. Dois locais adicionais abrangem a margem continental até a base da encosta. O local da base do declive está localizado a cerca de 125 km a oeste de Newport, Oregon e fica a uma profundidade de 2.900 m. Ele hospeda as amarrações do fundo do mar e perfis instrumentados e permite a investigação da variabilidade e das interações das águas profundas do oceano, a Corrente da Califórnia e a ressurgência. Ele fornece a base para fazer conexões de transporte subindo a encosta e entender a conexão de processos profundos e rasos atuando no Local Offshore de Oregon.
Outros locais no RCA se concentram em Southern Hydrate Ridge , uma área de enormes depósitos submarinos de gás-hidrato e fluxos de metano do fundo do mar para o oceano, e Axial Seamount , o vulcão mais magmaticamente robusto no centro de disseminação da Cordilheira Juan de Fuca que eclodiu em abril de 2011.
O RCA complementa o observatório de cabos NEPTUNE que a Ocean Networks Canada opera na placa norte de Juan de Fuca. Juntos, esses observatórios permitem investigações de longo prazo no fundo do mar em escala de placas e no oceano no Nordeste do Pacífico.
Matriz de margem continental com cabo
Motivação Científica
A porção da Margem Continental do RCA, localizada a oeste de Newport, Oregon, concentra-se em observações de processos oceanográficos biogeoquímicos e físicos, ecossistemas costeiros, infiltrações de metano / depósitos de hidratos e eventos sísmicos ao longo da zona de subducção Cascadia a oeste de Newport, Oregon.
As observações geofísicas no local da Slope Base detectam eventos sísmicos e tsunami associados a terremotos ao longo da zona de subducção Cascadia e campo distante. Este local também contém infraestrutura do fundo do mar e ancoradouros com perfis instrumentados projetados para observar as porções mais profundas da Corrente da Califórnia, processos biogeoquímicos na coluna de água sobrejacente, incluindo acidificação do oceano e camadas finas, e forçamento topográfico das águas oceânicas induzidas por topografia íngreme e áspera.
Southern Hydrate Ridge está localizado em uma região de depósitos enterrados de hidratos de metano e, mais raramente, hidratos expostos no fundo do mar. Fluidos ricos em metano e plumas de bolhas emitidas por essas infiltrações sustentam densas comunidades microbianas bentônicas e podem fornecer uma fonte de carbono para a coluna de água superior, sustentando bactérias oxidantes de metano e organismos maiores. Como um potente gás de efeito estufa, também é importante quantificar o metano liberado na atmosfera. A desestabilização de hidratos de metano também pode levar a falhas nas encostas, representando riscos geográficos significativos. Novos sonares de visão geral e quantificação financiados pela Alemanha por meio da Universidade de Bremen, pela primeira vez, registram a imagem de todas as plumas de metano que emanam de Southern Hydrate Ridge.
Projeto
A Continental Margin Array inclui infraestrutura localizada na encosta continental e a base da encosta continental que se conecta à Endurance Array Oregon Line nos locais Offshore e Shelf. O sítio de base da encosta do Oregon está localizado na zona de subducção Cascadia, logo após a encosta continental. O site Southern Hydrate Ridge está localizado na encosta continental. Os cabos de fibra óptica fornecem energia e comunicação bidirecional para as caixas de junção, que abrigam sensores e instrumentos geofísicos, como sismômetros e hidrofones. As três caixas de junção no sul do Hydrate Ridge incluem sensores que captam imagens e medem as plumas de hidrato de metano para ajudar a entender o movimento e a química desses fluidos. As caixas de junção emparelhadas com as amarrações de perfilador profundas e rasas com cabo no local da base do declive fazem observações ao longo da coluna de água do fundo do mar à superfície do oceano. A infraestrutura do fundo do mar inclui um sismômetro de banda larga e hidrofone de baixa frequência para monitorar eventos sísmicos locais e de campo distante. Toda a infraestrutura é conectada ao cabo para alimentação e fluxo de dados em tempo real, juntamente com comunicações ao vivo que permitem recursos de resposta a eventos. Hidrofones de banda larga nas amarrações de Axial ao local da plataforma do Oregon delineiam vocalizações de mamíferos e sons produzidos por atividades humanas.
Matriz de montagem axial com cabo
Motivação Científica
A porção Axial Seamount do RCA está localizada a mais de 500 km da costa e inclui locais localizados dentro da caldeira de Axial Seamount e em sua base. O Monte Submarino Axial é um vulcão submarino ativo e está no centro de expansão da Cordilheira Juan de Fuca .
O site da Caldeira Axial está localizado no cume do monte submarino, 1500 m abaixo da superfície do mar. O observatório no Monte Submarino Axial é o observatório vulcânico subaquático mais avançado do mundo. A instrumentação no Seamount Array Axial com cabos facilita o estudo da atividade sísmica, erupções vulcânicas, fontes hidrotermais , formação e alteração da crosta oceânica e como a temperatura e as mudanças químicas associadas à atividade vulcânica afetam as comunidades microbiana e macrofaunal.
A infraestrutura dentro da caldeira também foi aumentada por instrumentos com financiamento da NSF , do Office of Naval Research e da NASA . Esses instrumentos abrangem amplas investigações científicas sobre a deformação da crosta terrestre no vulcão, com estudos subsequentes focados nos terremotos da Zona de Subdução de Cascadia . Novos instrumentos financiados pela NASA também fornecerão insights sobre a busca por vida em outros planetas.
O local da Base Axial é um ambiente de oceano aberto onde a Corrente do Pacífico Norte / Corrente Califórnia interage com o giro subpolar, tornando este local um local importante para o transporte de calor, sal, gases e biota. A coleta de dados visa encontrar conexões entre a dinâmica dos oceanos, ecossistemas e clima em uma variedade de escalas, da bacia ao nível regional.
Projeto
O site da Axial Caldera tem cinco caixas de junção de média potência que contêm instrumentos de coleta de dados. Sismômetros e hidrofones coletam dados geofísicos. Dispositivos de inclinação de pressão detectam mudanças na altura do fundo do mar e ângulo associadas com a inflação e deflação das câmaras de magma. Vários tipos de instrumentos, incluindo câmeras, sensores e um conjunto de termistores 3D, são usados para estudar as fontes hidrotermais.
No local da Base Axial, as caixas de junção são emparelhadas com uma amarração de perfilador com cabo profundo e uma amarração de perfilador rasa com cabo. A amarração com cabo para perfis profundos contém um perfilador de fio que faz a amostragem da coluna de água de 150 m abaixo da superfície até próximo ao fundo (até 2600 m, dependendo da profundidade da água). O Cabled Shallow Profiler Mooring faz a amostragem de águas rasas (200 m até logo abaixo da superfície) com um pod de ciência instrumentado. A infraestrutura do fundo do mar, como um sismômetro de banda larga e um hidrofone de baixa frequência, permite que o RCA monitore eventos sísmicos locais e de campo distante.
Os cabos de fibra óptica fornecem energia e comunicação bidirecional em tempo real com os instrumentos da costa. A comunicação ao vivo permite recursos de resposta a eventos.
Infraestrutura cibernética
A OOI Cyberinfrastructure (CI) gerencia e integra dados de mais de 800 instrumentos implantados nas cinco matrizes oceânicas em andamento, conectando a infraestrutura marinha à comunidade global de usuários.
Os dados brutos das matrizes são transmitidos aos centros de operações localizados em Pacific City (Regional Cabled Array), Oregon State University (instrumentos não ativados na costa do Pacífico) ou Woods Hole Oceanographic Institution (instrumentos não ativados na costa atlântica). Os dados são então carregados para o OOI CI.
O OOI CI está em operação desde 2013. Em maio de 2020, ele coletou e curou 36 terabytes de dados e atendeu a mais de 189 milhões de solicitações a usuários de mais de 100 países. Todos os conjuntos de dados brutos e processados são disponibilizados online para os usuários e um arquivo completo de todos os conjuntos de dados brutos é armazenado em vários locais. Os procedimentos de controle de qualidade de dados da OOI foram desenvolvidos com o objetivo de atender aos padrões de Garantia de Qualidade de Dados do Oceano em Tempo Real (QARTOD) da IOOS.
O OOI Data Explorer é a principal ferramenta para acessar conjuntos de dados. Os dados anteriores do OOI Data Portal estão em processo de transferência para o portal do Data Explorer. O acesso aos dados e subconjuntos de dados também está disponível por meio do Raw Data Archive , do Analytical Data Archive , do servidor do Programa de Acesso a Dados da Divisão de Pesquisa Ambiental da OOI (ERDDAP) e da Interface API OOI Machine to Machine (M2M) .