Tecnologia Científica

O projeto de Princeton se expande para criar uma frota mundial de flutuadores robóticos para monitorar a saúde do oceano
A National Science Foundation (NSF) anunciou uma doaa§a£o de US $ 53 milhões - compartilhada entre um consãorcio das principais instituia§aµes de pesquisa ocea¢nica dopaís - para construir uma rede global de sensores químicos e biola³gicos que ir
Por Roberta Hotinski - 03/11/2020


A National Science Foundation estãotransformando o bem-sucedido projeto SOCCOM de Princeton, uma frota de flutuadores robóticos de monitoramento do oceano no Oceano Anta¡rtico, em uma rede global de monitores flutuantes do oceano. Um aºnico flutuador roba³tico custa o mesmo que dois dias no mar em um navio de pesquisa, mas os flutuadores podem coletar dados de forma auta´noma por mais de cinco anos, em todas as estações, incluindo durante as tempestades de inverno, quando o trabalho a bordo élimitado. Aqui, os pesquisadores implantam um flutuador biogeoqua­mico SOCCOM durante um cruzeiro 2016/17 do R / V Palmer para o Oceano Anta¡rtico.  Foto do Projeto SOCCOM, Universidade de Princeton

Cientistas da Universidade de Princeton, do Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI), da Universidade de Washington, do Scripps Institution of Oceanography da UC San Diego e do Woods Hole Oceanographic Institution usara£o esta doação para construir e implantar 500 flutuadores robóticos de monitoramento ocea¢nico em todo o mundo. O novo programa se baseia no projeto bem-sucedido de Observações e Modelagem de Carbono e Clima do Oceano Anta¡rtico (SOCCOM), baseado em Princeton, que implantou flutuadores semelhantes no oceano ao redor da Anta¡rtica, provando sua utilidade como repa³rteres durante todo o ano da química e da atividade biológica ocea¢nica.

A nova rede de flutuadores, chamada Global Ocean Biogeochemistry Array (GO-BGC Array), coletara¡ observações da química e biologia do oceano entre asuperfÍcie e uma profundidade de 2.000 metros.

“a‰ emocionante ver a tecnologia de flutuação transformativa comprovada no projeto SOCCOM estendida a todos os oceanos do mundo”, disse Jorge Sarmiento , George J. Magee Professor de Geociências e Engenharia Geola³gica de Princeton , Emanãrito, e co-investigador principal do novo projeto . “O conjunto GO-BGC nos dara¡ uma visão 3D sem precedentes da biogeoquímica ocea¢nica global em tempo real e fornecera¡ informações cra­ticas de que precisamos para prevermudanças futuras no clima e nos ecossistemas.”

O fluxo de dados da matriz flutuante serádisponibilizado gratuitamente dentro de um dia após a coleta, para ser usado por vários pesquisadores, educadores e formuladores de políticas em todo o mundo.

Esses dados permitira£o que os cientistas investiguem questões fundamentais sobre os ecossistemas oceânicos, observem a saúde e a produtividade dos ecossistemas e monitorem os ciclos elementares de carbono, oxigaªnio e nitrogaªnio no oceano em todas as estações do ano. Esses dados essenciais são necessa¡rios para melhorar os modelos de computador da pesca ocea¢nica e do clima, e para monitorar e prever os efeitos do aquecimento e da acidificação do oceano na vida marinha, disseram os pesquisadores.

Embora os cientistas possam usar plataformas em a³rbita terrestre e navios de pesquisa para monitorar o oceano, os satanãlites são podem monitorar as a¡guas próximas a superfÍcie, e a pequena frota global de navios de pesquisa em oceano aberto são pode permanecer no mar por períodos relativamente curtos de tempo. Como resultado, as observações da saúde do oceano cobrem apenas uma pequena fração do oceano em um determinado momento, deixando grandes regiaµes não visitadas por décadas ou mais.

Um aºnico flutuador roba³tico custa o mesmo que dois dias no mar em um navio de pesquisa. Mas os flutuadores podem coletar dados de maneira auta´noma por mais de cinco anos, em todas as estações, inclusive durante as tempestades de inverno, quando o trabalho a bordo élimitado.

O GO-BGC Array éa contribuição da National Science Foundation para o projeto Biogeochemical-Argo (BGC-Argo). Ele estende a observação biológica e química globalmente e se baseia em dois esforços conta­nuos para monitorar o oceano usando flutuadores robóticos, ambos com grande sucesso.

O primeiro desses programas, o Argo array , consiste em 3.900 flutuadores robóticos que navegam pelas bacias profundas do oceano, fornecendo informações sobre a temperatura e a salinidade na coluna d'a¡gua. Desde o seu ini­cio em 1999, os dados da Argo foram usados ​​em 4.100 artigos cienta­ficos. Como o primeiro sistema global de observação do oceano subterra¢neo, o array Argo fez um trabalho incra­vel de medir as propriedades físicas do nosso oceano, mas os flutuadores Argo não fornecem informações sobre a atividade química e biológica vital do oceano.

Desde 2014, o projeto SOCCOM da NSF, baseado em Princeton , implantou quase 200 flutuadores robóticos “biogeoqua­micos”, com base no projeto Argo, mas também carregando sensores para monitorar as propriedades químicas e biológicas do oceano. Os flutuadores SOCCOM operam háquase seis anos no remoto, tempestuoso e frequentemente coberto de gelo do Oceano Anta¡rtico - indiscutivelmente um dos ambientes marinhos mais severos da Terra. Esses flutuadores já forneceram novas informações cra­ticas sobre como o Oceano Anta¡rtico interage com a atmosfera da Terra e o gelo marinho no inverno.

Semelhante aos flutuadores SOCCOM, os novos flutuadores GO-BGC transportara£o vários sensores, além dos sensores de núcleo Argo para temperatura, profundidade e salinidade. Estes incluem instrumentos para medir a concentração de oxigaªnio, pH (acidez do oceano), nitrato (um nutriente essencial para algas microsca³picas), luz solar (necessa¡ria para o crescimento de algas), clorofila (um indicador de populações de algas) epartículas na água(incluindo algas microsca³picas) . Nos últimos anos, os pesquisadores testaram, refinaram e calibraram esses instrumentos sensa­veis como parte do programa SOCCOM e outros esforços internacionais.

Os instrumentos nesses flutuadores permitira£o aos pesquisadores monitorar a saúde do oceano, incluindo o crescimento e a respiração do fitopla¢ncton - algas e micróbios a  deriva que usam a luz solar como fonte de energia - e os nutrientes e luz que controlam esses processos. Além de sustentar a maior parte da vida no oceano, incluindo a pesca comercial, o fitopla¢ncton fornece oxigaªnio e remove o dia³xido de carbono do oceano e da atmosfera. Esse pla¢ncton microsca³pico tem enormes impactos em nosso clima por meio de seu controle sobre o dia³xido de carbono. Os novos flutuadores também fornecera£o dados de primeira ma£o sobre asmudanças de longo prazo no oceano, incluindo a acidificação do oceano e a expansão de zonas de baixo oxigaªnio.

Este esfora§o de cinco anos envolve cinco instituições de pesquisa. O MBARI coordenara¡ o projeto, refinara¡ os sensores, assumira¡ a liderana§a no processamento de dados dos flutuadores e realizara¡ a divulgação do programa. A Universidade de Washington, o Scripps Institution of Oceanography e o Woods Hole Oceanographic Institute construira£o e distribuira£o flutuadores em colaboração com parceiros comerciais. Os participantes de Princeton contribuira£o para o design da matriz e gerenciamento do projeto, e garantira£o que os dados sejam vinculados a modelos globais de computador do oceano e do clima da Terra. Este programa também tera¡ um impacto significativo na indústria de tecnologia ocea¢nica, incluindo uma sanãrie de fornecedores comerciais de sensores oceânicos e flutuadores de perfilagem.

Um amplo programa de alcance paºblico, incluindo workshops, curra­culos online e atividades prática s, ajudara¡ cientistas, professores, alunos e outros a usar esses dados. Em uma expansão do programa existente do SOCCOM Adopt-A-Float , os carros alega³ricos sera£o adotados por classes denívelelementar a universita¡rio. As atividades dos alunos sera£o desenvolvidas atravanãs de uma parceria com o programa nacional de Educação em Tecnologia Avana§ada Marinha . Além disso, os cursos baseados na tecnologia GO-BGC sera£o oferecidos por meio do The Sandbox, um makerpace da Scripps Institution of Oceanography.

Os pesquisadores esperam que o GO-BGC inspire outrospaíses a contribuir com flutuadores instrumentados de forma semelhante, como parte do novo esfora§o biogeoqua­mico global da Argo. Idealmente, essa rede expandida dobraria para uma matriz sustentada de 1.000 flutuadores biogeoquímicos uniformemente distribua­dos ao redor do oceano mundial, espaa§ados cerca de 1.000 quila´metros (620 milhas).

O financiamento para o array GO-BGC éfornecido por meio do Programa de Infraestrutura de Pesquisa de Manãdia Escala da NSF (MSRI-2).

 

.
.

Leia mais a seguir