해양관측소 구상

Ocean Observatories Initiative
"OOI"가 여기로 리디렉션된다. 기타 용도는 OOI(동음이의)를 참조하십시오.
Map of OOI's arrays (Coastal Pioneer Array, Coastal Endurance Array, Regional Cabled Array, Global Irminger Sea Array, Global Station Papa Array) and decomissioned arrays (Argentine Basin Array and Southern Ocean Array).
해양 데이터를 지속적으로 수집하는 OOI의 어레이 맵. 크레딧: 워싱턴 대학교 환경 시각화 센터

OOI(Ocean Observatory Initiative)는 대서양과 태평양의 과학 중심 해양 관측 플랫폼과 센서(해양 관측소)의 네트워크로 구성된 국립과학재단(NSF) 주요 연구시설이다. 이 네트워크 기반시설은 해저에서 해면 및 상공 대기에 이르는 물리적, 화학적, 지질학적, 생물학적 변수를 측정하여 연안, 지역적, 전지구적 규모의 통합 데이터 수집 시스템을 제공한다. OOI의 목표는 25년 이상의 기간 동안 데이터와 데이터 제품을 제공함으로써 해양 환경과 중요한 해양 문제에 대한 이해를 높이는 것이다.

역사

1987년 초만 해도 해양과학계는 해양연구관측소의 과학, 디자인 개념, 공학에 대한 논의를 시작해 1993년 국제해양네트워크(ION)를 결성하게 되었다.[1] ION 국가 위원회는 1995년에 구성되었고 이후 지구 및 해양 시스템(DEOS) 위원회로 확대되어 해양 전망대 네트워크의 탐색적 계획을 위한 초점 제공 업무를 담당하였다.[2] 2003년에 퓨 해양 위원회는 해안과 세계 해양에 대한 사회의 사용과 관리, 그리고 영향을 개선하기 위해 고안된 변화를 권고했다.[3][4]

2000년과 2003년에 두 차례의 NRC(National Research Council: National Research Council) 연구로 구축된 연구 지향적 해양 관찰을 위한 모멘텀("Hidded Planet: 숨겨진 행성 조명: 해저전망대 과학의 [5]미래와 21세기 해양연구 활성화)[6]와 지역사회 워크숍이 잇따라 열렸다. 2000년에, 국가 과학 위원회(NSB)는 미래 국가 과학 재단 예산에 포함시키기 위해 OOI를 주요 연구 장비 및 시설 건설 프로젝트로서 승인하였고, 이를 통해 집중적인 계획 노력이 가능해졌다.

2004년, NSF 해양과학부(NSF ORIS)는 ORION(Ocean Research Interactive Orivatory Network) 산하에 OOI 프로젝트 사무소를 설립하여 독립적이지만 상호 보완적인 두 그룹인 JOI(Joint Oceanographical Institute, JOI)와 CORE(Core for Ocean Research and Education) 간의 OOI 계획을 추가로 조정하였다.[7] 이후 프로그램 사무소는 오로지 JOI로 전환되었고, 그 후 KORE와 합병하여 2007년에 해양 리더십 컨소시엄을 구성하였다. 2005년, OOI 프로젝트 오피스는 연구자 및 직접 참여자 550여 명의 생각과 아이디어를 대표하고 130여 개의 별도 교육 및 r이 참여한 48건의 제안서를 도출한 지원 요청(RFA)을 통해 해양연구계의 OOI 네트워크 설계 개발에 도움을 요청했다.제도를 근절하다 OOI ORION 프로젝트 사무소와 외부 과학기술 자문위원회는 RFA 프로세스의 응답과 관련 검토 결과를 활용하여 OOI를 위한 초기 개념 네트워크 설계(CND)[8]를 개발하였고, 2006년 3월 OOI 설계 및 구현 워크숍에서 주안점을 두었다.

2006년 8월에 NSF는 프로젝트의 기술적 타당성과 예산, 일정과 이정표를 포함한 프로젝트의 관리 계획, 교육 및 홍보 계획을 평가하기 위해 개념 설계 검토(CDR)를 소집했다. CDR 패널은, 제안된 대로, OOI가 향후 수십 년 안에 해양학 연구를 변화시킬 것이며, CND가 OOI 네트워크 개발에 좋은 출발점을 제공했다고 단언했다.

엔지니어링 모범 사례와 재무 검토에 기반한 설계의 추가 개선은 초기 CND를 재방문하게 했다. OOI 프로젝트 사무소는 OOI 자문 위원회와 함께 지역 사회의 고통받지 않는 구성원으로 구성되고 NSF와 협의하여 수정된 CND를 생성하였다.

2007년 국가과학기술회의 해양과학기술[9] 공동소위원회는 해양환경의 책임 있는 이용을 촉진하는 해양과정과 상호작용을 진전시키기 위한 연구투자 프레임워크를 제공하는 해양연구우선전략(ORPS)[10]을 개발했다. ORPS는 세 가지 교차 절단 요소를 확인했는데, 그 중 하나는 연구와 관리를 위해 해양을 관찰하는 것이다.

2007년 말 OOI 프로젝트는 예비 설계 검토를[11] 완료하였고, 2008년 최종 네트워크 설계 검토를 완료하여 최종 네트워크 설계를 달성하였다.[12] 2009년 5월, 국립과학원은 NSF 이사에게 OOI의 건설과 초기 운영에 대한 기금을 수여할 것을 승인했다. 2009년 9월, NSF와 해양리더십 컨소시엄은 OOI의 건설 단계를 개시하는 협력협약을[13] 체결하였다.

OOI의 글로벌 어레이의 위치는 약 300명의 과학자[14] 팀이 표본이 부족하고 지속적인 또는 빈번한 선박 기반 측정에 어려움이 있는 극한 조건(예: 강풍 및 해수 상태)의 영향을 받는 지역을 대상으로 선택했다. 원래 계획된 글로벌 연구 사이트에는 계측된 계류장과 4개소의 글라이더가 포함된다. 아르헨티나 분지, 이르밍거 해, 남해, 스테이션 파파.

공동협정에 따른 자금지원 첫해에는 해양실행단체(우드스홀해양조사기관, 워싱턴대학, 오레곤주립대)가 수행한 주요 해안 및 오픈오션 부품(모어링, b)의 생산, 엔지니어링 및 시제품 제작 등 다양한 건설노력을 지원하였다.uoys, sensors), 1차 해저 케이블 계약상 수상, 전력 및 데이터용 쇼어 스테이션의 완공, 네트워크에 대한 센서 인터페이스를 위한 소프트웨어 개발. 이후 수년간의 자금후원은 연안, 심해 및 해저 시스템의 설계, 구축 및 배치를 지원했다.

OOI는 2016년 NSF에 의뢰해 수락했으며, 7개 사이트에 있는 900개 이상의 센서의 데이터를 온라인으로 거의 실시간으로 자유롭게 다운로드할 수 있게 되었다. 연간 예산은 약 4천 4백만 달러다.[15]

2018년, Sea Change: 2015-2025년 해양 과학의 퇴폐적 조사에 따라,[16] 아르헨티나 유역 배열을 하향 조정하고 남해 배열을 표면 계류로만 축소했으며, 이후 2020년에 제거되었다.[17] 아르헨티나 분지와 남해 사이트에서 수집된 모든 OOI 데이터는 OOI 웹사이트에서 계속 제공된다.

2018년 10월 OOI의 프로그램 관리 사무소가 해양 리더십 컨소시엄에서 우즈홀 해양학 연구소로 이전했다.[18]

조직구조

OOI 프로그램은 우즈홀 해양학연구소(WHOI)의 OOI 프로젝트 사무소에서 관리·조정하고 있으며, OOI 시스템의 특정 구성요소의 운영 및 유지관리를 담당하는 4개 기관이 참여한다.[19]

  • Woods Hole Oceanographic Institute[20] of the Coastian & Global Scale Nodes를 책임지고 있는 Woods Hole Oceanographic Institute는 연안 개척자 어레이와 두 개의 글로벌 어레이를 포함하고 있으며, 여기에는 관련 계류장, 자율 차량, 센서 등이 포함된다.
  • 오리건 주립대학은 연안 지구력 어레이 계류장, 자율 차량, 센서 등을 담당하며, 2021년 8월부터 CI 네트워크와 시스템을 담당하게 된다.
  • 워싱턴 대학교는 케이블로 연결된 해저 시스템, 계류장, 센서를 포함한 지역 케이블 어레이를 책임지고 있다.[21]
  • 뉴저지 주립대학교 럿거스는 OOI의 사이버 인프라를 2021년 9월까지 관리하고 있다. 2021년 10월, WHOI와 오리건 주립대학교(OSU)는 OSU가 Rutgers에서 질서 있게 전환한 후 사이버 인프라 시스템 및 네트워크 책임을 맡게 될 것이라고 공동으로 발표했다.

테마

OOI 구성요소의 사이트 및 플랫폼은 다음과 같은 주요 과학적 프로세스를 대상으로 한다.

해양-대기권 교류

특히 강풍 시(초속 20m 이상)에 에너지와 질량의 항공-해상 교환을 계량화하는 것은 지표면과 심해 사이의 에너지 및 가스 교환 추정치를 제공하고 폭풍 예측과 기후 변화 모델의 예측 능력을 개선하는 데 매우 중요하다.

기후 변동성, 해양 순환 및 생태계

기후 변동성은 해양 순환, 날씨 패턴, 해양의 생화학 환경과 해양 생태계에 영향을 미친다. 현재와 미래 조건에서 이러한 프로세스가 어떻게 변화하는지 이해하는 것이 다분야 관찰을 수집하는 주요 동기가 된다.

난류 혼합과 생물물리학적 상호작용

난류 혼합은 해양 내에서 물질의 전달과 해양과 대기 사이의 에너지와 기체의 교환에 중요한 역할을 한다. 바다 안의 수평과 수직 혼합은 다양한 생물학적 과정에 심오한 영향을 미칠 수 있다.

연안 해양 역학 및 생태계

연안 바다는 인간의 영향을 포함하여 다양한 동태적이고 이질적인 과정을 거치며, 종종 강하게 상호작용한다. 이러한 복잡하고 얽혀 있는 관계와 그 영향에 대한 더 나은 이해는 변화하는 기후에서 해안 자원을 숙달하고 관리하는 데 도움이 될 것이다.

OOI 해저 공정. 이미지 크레딧: OOI 지역 케이블 어레이 프로그램 및 워싱턴 대학교 환경 시각화 센터

플레이트 스케일, 해양 지질역학

활성 지각 판 경계는 물리, 화학, 생물학적 관점에서 다양한 정도에 이르기까지 해양에 영향을 미친다. 해저 또는 해저의 판 경계에서 암석권의 움직임과 상호작용은 지진, 쓰나미, 화산 폭발과 같은 단기적인 사건에 책임이 있다. 이 지역들은 또한 해양 유역에서 가장 밀도가 높은 열수 및 생물학적 활동을 한다.

유체암 상호작용 및 해저 생물권

해양 지각은 지구상에서 가장 큰 대수층을 포함하고 있으며 광대한 깊은 생물권을 지탱하고 있다. 해수에서 유래한 액체의 열 순환과 반응성은 해양 판의 구성을 변형시킬 수 있으며, 독특한 미생물 및 거시 생물학적 공동체를 지지하는 열수 분출구가 형성되고 메탄을 농축하여 거대한 메탄가스와 메탄 하이드레이트 저수지를 형성할 수 있다.[22]

구성 요소들

OOI는 2개의 해안 어레이(Castal Pional Array 및 Coastal Integence Array), 2개의 글로벌 어레이(Global Irminger Sea Array 및 Global Station Papa Array), 지역 케이블 어레이(RCA), 사이버 인프라로 구성되어 있다. 아르헨티나 분지와 남양의 중단된 어레이로부터 데이터가 계속 제공되고 있다.

해안 및 글로벌 어레이

연안 배열을 통해 복잡한 해안 시스템에 지속적으로 적응할 수 있다. 연안 배열이 대륙붕에서 대륙 경사면으로 확장되어 과학자들이 부유, 저산소증, 선반 파손 전선, 교차 쉘프 교환 시 필라멘트 및 에디의 역할을 포함한 해안 과정을 조사할 수 있다. 해안 지역에서 데이터를 수집하는 기술로는 고정식 센서가 장착된 계류형 부표, 계류형 수직 프로파일러, 해저 케이블, 글라이더, 자율 수중 차량 등이 있다.

해안 전망대에는 동태평양의 장기 지구력 어레이와 서대서양에 다시 위치할 수 있는 파이오니어 어레이가 있다. 우즈홀 해양학 연구소가 파이오니어 어레이를 설치·운영한다. 오레곤 주립 대학교는 인텐더스 어레이를 설치하여 운영하고 있다.

현재 2개의 글로벌 어레이(Global Irminger Sea Array 및 Global Station Papa Array)가 운영 중이다. 아르헨티나 분지와 남부 해양 어레이는 제거되었지만, 그들의 데이터는 OOI의 데이터 포털을 통해 여전히 이용 가능하다.

해안 개척자 배열

케이프 코드 남쪽의 대서양 중부에 위치한 '코스트 파이오니어 어레이'는 곧 노스캐롤라이나 해안에서 대서양 중부에 위치한 '코스트 파이오니어 어레이'가 남쪽으로 더 이동될 예정이다. 크레딧: 워싱턴 대학교 환경 시각화 센터

코스트 파이오니어 어레이는 뉴잉글랜드 남쪽의 대륙붕과 경사면에서 작동하는 플랫폼과 센서의 네트워크다. 매사추세츠주 케이프 코드 남쪽 미드 애틀랜틱 Bight의 선반 틈새에 계류된 어레이가 중심을 이루고 있다. 2024년, 코스트 파이오니어 어레이는 노스캐롤라이나 해안의 케이프 하테라스(Kape Hatteras)와 노퍽 캐년(Norfolk Canyon) 사이에 있는 대서양 중부 베이트(Mid-Atantic Bight)로 이전될 것이다.[23]

과학자들은 연안 파이오니어 어레이 데이터를 통해 교환 프로세스가 대륙붕과 경사면에 물리적, 화학적, 생물학적 특성을 어떻게 형성하는지 조사할 수 있다.[24] 다중 공간 척도(미터~수백 킬로미터)에 걸쳐 몇 시간에서 며칠 간격으로 연속적인 빠른 샘플링은 두 가지 이상의 계절 또는 연간 주기를 통해 발생하는 해양학적 프로세스에 대한 통찰력을 제공한다.

과학적 동기부여부

대서양 중부의 Bight 선반 브레이크 전선은 대륙 선반과 경사의 변천과 관련된 지속적인 해양학적 특징이다. 정면 지역은 걸프 스트림 링, 고리와 필라멘트의 영향을 받는다.

전두엽 부위는 열, 담수, 영양소, 탄소의 왕복 수송과 관련이 있다. 이러한 플럭스는 여러 지역의 물량과 생태계 특성을 제어한다. 선반 파괴 전선을 따라 진행되는 많은 프로세스들은 빠르게 진화하며 짧은 공간 규모에 걸쳐 발생한다.[25]

디자인

파이오니어 어레이는 공간 및 시간 분해능이 높은 계류형 및 이동형 구성요소를 결합한 유연한 멀티플랫폼 어레이를 사용하여 쉘프 브레이크에서 주요 생물물리학적 상호작용에 대한 3차원 뷰를 제공한다. 그 배열은 9km를 따라 47km의 대륙붕에 걸쳐 있는 7개의 계류장을 포함한다. 계류장은 서로 9.2km~17.5km 떨어져 있다. 7개소 중 3개소에는 쌍끌이 계류장이 있다.[25] 케이프 코드 남쪽에 위치한 그것의 초기 위치에서는, 파이오니어호는 확립된 지역 관찰 시스템 안에 내장되어 있다. 파이오니어 어레이는 약 5년 간격으로 이곳저곳으로 이동하여 다양한 연안 해양 환경의 공정을 특성화할 계획이다.[22]

두 개의 자율 수중 자동차(AUV)가 계류된 어레이 주변의 정면 지역을 시식하고 다섯 개의 해안 글라이더가 외부 선반에 있는 메소스케일 기능과 선반이 파손된 전방과 걸프 스트림 사이의 기울기 바다를 해결한다. 프로파일링 글라이더 두 개가 한 지점에서 표본을 추출하여 계류 역할을 했다. 글라이더는 가로 185km, 세로 130km의 총면적을 감시한다. 공칭 AUV 미션은 14km x 47km 직사각형 2개의 선로 및 선로 교차 쉘프 방향으로 샘플링한다.[24]

워싱턴과 오레곤 해안에서 두 줄로 늘어선 계류장 중 하나인 코스트 인텐더스 워싱턴 라인. 크레딧: 워싱턴 대학교 환경 시각화 센터

해안 지구력 어레이

오레곤과 워싱턴의 대륙붕과 비탈면에 위치한 코스트 인텐더스 어레이는 계류장, 벤트식 노드, 케이블과 케이블이 없는 센서와 글라이더로 구성된 장기 네트워크를 제공한다. 그것은 태평양 연안의 더 큰 관측소 네트워크의 일부로서, 또한 OOI 지역 케이블 어레이, OOI 글로벌 스테이션 파파 어레이 및 NOAA 태평양 해양 환경 실험실(PMEL) 표면 부표, 그리고 Ocean Networks 캐나다 관측소를 포함한다.

과학 동기

배열은 연간(예: 엘니뇨-남부 진동) 및 퇴폐(예: 태평양 퇴폐 진동) 패턴을 관찰하는 데 초점을 맞춘다. 계기들은 바람으로 인한 상승과 하강 역학뿐만 아니라 컬럼비아 강이 해안 생태계에 미치는 영향도 검사한다.[26]

디자인

이 배열은 오리건 주 뉴포트(오레곤 선)와 워싱턴 주 그레이스 하버(워싱턴 선)의 두 줄의 계류장으로 구성되어 있다. 오리건 선의 부지는 1961년 이후 정기적인 해양학적 샘플링이 발생한 역사적인 뉴포트 수력선(Newport Hydrographic Line)과 가깝기 때문에 선정되었다. 워싱턴선 부지가 북측의 동반 노선으로 선정됐다. 두 지역 모두 미국 서부 해안에 가장 큰 담수원인 콜롬비아 강 유역의 영향을 받고 있다.

글라이더 관측은 워싱턴 북부(약 48°N)에서 오리건 주 쿠스베이(약 43°N)까지 500km에 걸쳐 있다. 126°W의 남북 횡단 1개와 126°W 또는 128°W의 동서횡단 5개를 따라 계류선 사이의 20m 이소바트에서 글라이더 표본 추출.[22][27] 일부 내구성 어레이 오리건 라인 인프라는 RSN 케이블 네트워크에 연결하여 수열 및 해저 프로세스를 관찰하기 위한 향상된 전력과 통신을 제공한다.[26]

글로벌 어레이

지구 배열의 위치는 저표본 지역 및 극한 조건(예: 강풍 및 해수 상태)에 따라 지속적으로 또는 빈번한 선박 기반 측정에 어려움이 있는 지역을 기준으로 과학자 팀(약 300명)[28]이 선정했다. 계획된 글로벌 연구 사이트에는 계측된 계류장 및 글라이더(글라이더)가 다음 4개소에 포함되었다. 아르헨티나 분지;[29] 이르밍거 해;[30] 남양;[31] 그리고 스테이션 파파.[32] 글로벌아르헨티나 분지 어레이와 글로벌남해 어레이는 2018년과 2020년에 각각 해체됐다. 글로벌 어레이는 우즈홀과 스크립스가 개발·운영한다.

이 높은 위도 지역의 관측은 해양 순환과 기후 변화 과정을 이해하는 데 매우 중요하다. 전지구적 배열에는 열, 습기, 운동량의 공해 흐름을 측정하는 고정 및 이동 센서로 구성된 계류장과 물기둥의 물리적, 생물학적, 화학적 특성이 포함된다. 각 어레이에는 어레이의 설치 공간 내에서 샘플링할 글라이더도 포함된다.

글로벌 Irminger Sea Array

그린란드 해안에 위치한 Global Irminger Sea Array는 3개의 계류장으로 구성되어 있다. 크레딧: 워싱턴 대학교 환경 시각화 센터
과학 동기

Global Irminger Sea Array는 그린란드의 남쪽 끝에서 북대서양에 위치해 있다. 강한 바람과 파도는 강한 대기의 상호작용을 유도하는데, 여기에는 CO2 격리에 기여하는 에너지와 가스 교환과 그 지역의 높은 생물학적 생산성과 어업이 포함된다. 이 지역은 북대서양 심층수 형성 현장이기도 하며, 대량의 해양수 순환에 중요한 역할을 한다.

디자인

Irminger Sea Array에는 4개의 계류장이 포함되어 있다. 계류장 사이의 거리가 물의 깊이의 약 10배에 달해, 배열이 중간 크기의 변동성에 대한 데이터를 수집할 수 있다. 한 계류장은 글로벌 표면과 지표면 아래 계류로 구성된다. 나머지 두 곳은 수면 아래 글로벌 플랭킹 무어링으로 구성돼 있다. 수면 아래 위쪽의 물은 수직 프로파일링 글라이더에 의해 샘플링된다. 배열 내부와 주변의 물은 오픈 오션 글라이더에 의해 샘플링되며, 공간 변동성에 대한 데이터를 수집한다. 글라이더에서 나온 데이터는 음향 모듈로 계류장 및 위성으로 무선으로 전송되어 OOI의 서버로 전송된다. 글라이더와 어레이의 특정 부분의 무선 재프로그래밍도 갑작스러운 사건이나 환경 변화에 대한 데이터를 수집할 수 있다.[30]

글로벌 스테이션 파파 어레이

알래스카만에 위치한 글로벌 스테이션 파파 어레이에는 노아 태평양 해양 환경 연구소가 관리하는 지표면 아래 계류장 2개와 지표 계류장이 있다. 크레딧: 워싱턴 대학교 환경 시각화 센터
과학 동기

글로벌 스테이션 파파 어레이는 해안 지구력과 지역 케이블 어레이의 북쪽 알래스카 만에 위치해 있다. 그 배열은 동북 태평양에 있는 더 큰 관측소 네트워크의 일부분이다.

배열의 3개의 계류장은 NOAA PMEL에 의해 유지되는 Ocean Station Papa surface boin과 공동 배치되어 있다. 이 지역은 어업이 생산적이고 어류의 변동성이 낮기로 유명하지만 해양 산성화에 극도의 취약성을 겪고 있다. 물리적, 생물학적, 화학적 성질을 지속적으로 측정하면 태평양 퇴폐 진동과 같은 메소스케일과 대규모 패턴을 모니터링하는 데 도움이 될 것이다.[32]

디자인

글로벌 스테이션 파파 어레이(Global Station Papa Array)는 3개의 계류장 세트다. 계류장 사이의 거리가 물의 깊이의 약 10배에 달해, 배열이 중간 크기의 변동성에 대한 데이터를 수집할 수 있다. 글로벌 아이밍거 해 어레이 설계와 달리 글로벌 스테이션 파파 어레이에는 OOI 표면 계류기가 없다. 대신 지표면 아래 글로벌 하이브리드 프로파일러 계류기는 NOAA PMEL 지표면 계류기와 삼각형의 한 모서리에 공동 배치된다. Global Irminger Sea Array와 유사하게, 나머지 두 모서리는 수면 아래 Global Flinking Mooring이 차지하고 있다. [33] 계류장은 배열 내부와 주변 공간 가변성에 대한 데이터를 수집하는 오픈 오션 글라이더와 지표면 아래 계류장 위 물을 시료하는 수직 프로파일링 글라이더로 보완된다. 글라이더의 데이터는 계류장에서 인공위성으로 음향 모뎀을 통해 OOI의 서버로 무선으로 전송된다. 글라이더와 어레이의 특정 부분에 대한 해안 기반 제어는 갑작스러운 사건이나 환경 변화에 대한 데이터를 수집하는 데 사용된다.[32]

RCA(지역 케이블 연결 어레이)

OOI 지역 척도 노드는 향후 다른 사이트로 확장할 수 있는 두 개의 주요 연구 사이트(하이드레이트 리지 및 Axial Seamount)에 초점을 맞춘다. 학점: OOI 지역 스케일 노드 프로그램 및 워싱턴 대학교 환경 시각화 센터 부인: 모든 데이터는 예고 없이 개정될 수 있다.

RCA(Regional Cabled Array)는 북동 태평양에서 센서를 관찰하는 케이블 해양 배열로 구성되어 있다. RCA는 후안 데 푸카 판을 가로지르며, RCA는 지각 판을 가로지른 최초의 미국 해양 관측소가 되었다. 그것의 관측은 화산 활동, 메탄 누출, 열수 분출, 잠수함 지진에 대한 심층적인 연구뿐만 아니라, 상층 물기둥의 생물학적, 화학적, 물리적 과정을 가능하게 한다.

플랫폼과 센서는 약 900km(560마일)의 전자 광케이블을 통해 연결된다. 계장 와이어 추종 프로파일러, 200m 계측 플랫폼 및 윈치 프로파일러가 있는 계류기를 사용하여 해저 및 물기둥 전체의 센서 어레이에 고출력(10kV, 8kW) 및 대역폭(10GbE)을 제공한다. 이 케이블은 워싱턴주 퍼시픽 시티의 해저와 물기둥 계측기와 해안 기지 사이의 양방향 실시간 통신을 제공한다. RCA는 워싱턴 대학교에 의해 설치되고 운영되었다.[34]

7개의 대형 해저 변전소(Primary Node)는 오레곤 선반과 인텐더스 어레이의 오프쇼어 사이트에 있는 것을 포함한 6개 사이트에 전력과 대역폭을 제공한다. 추가로 2개의 부지가 대륙 여백에 걸쳐 경사 밑바닥까지 뻗어 있다. 슬로프 베이스 부지는 오리건주 뉴포트에서 서쪽으로 약 125km 떨어진 곳에 위치하고 있으며, 수심 2900m에 위치하고 있다. 해저와 계량화된 프로파일링 계류장을 모두 개최하며 심해수, 캘리포니아 해류 및 상류층의 변동성과 상호작용을 조사할 수 있다. 그것은 오레곤 연안 부지에서 작용하는 깊은 프로세스와 얕은 프로세스의 연결을 이해하고 경사로 위로 운송을 연결하기 위한 기초를 제공한다.

RCA의 다른 유적지들은 해저 가스 하이드레이트 리지, 해저에서 바다로 메탄의 거대한 매장량과 유속이 있는 지역인 남부 하이드레이트 리지, 그리고 2011년 4월에 폭발한 후안 드 푸카 리지 확산 센터에서 가장 매직적으로 강한 화산인 Axial Seamount에 초점을 맞추고 있다.

RCA는 캐나다 오션네트웍스가 북부 후안 데 푸카 판에 운영 중인 넵튠 케이블 전망대를 보완한다. 이들 관측소는 함께 동북태평양의 장기적인 판형 해저 및 해양 조사를 가능하게 한다.[35]

케이블 콘티넨탈 마진 배열

OOI Continental Slope 기지 부지는 오레곤 해안에서 Cascadia Subruction 구역 근처에 위치해 있다. 크레딧: 워싱턴 대학교 환경 시각화 센터
과학 동기

오리건주 뉴포트 서쪽에 위치한 RCA의 Continental Marin 부분은 오레곤주 뉴포트 서쪽에 위치한 캐스캐디아 해저전도구역을 따라 생물 지질화학 및 물리적 해양학적 과정, 해안 생태계, 메탄 세류/수화물 퇴적물, 지진 사건 등을 관찰하는 데 초점을 맞추고 있다.

슬로프 베이스 현장에서의 지구물리학적 관찰은 캐스캐디아 전도 지역과 원전을 따라 지진과 관련된 지진과 쓰나미 사건을 감지한다. 또한 이 현장에는 캘리포니아 해류의 더 깊은 부분을 관측하도록 설계된 계량 프로파일러가 있는 해저 기반시설과 계류장, 해양 산성화와 얇은 층을 포함한 과대수 기둥의 생물화학 과정, 가파르고 거친 지형에 의해 유도된 해수의 지형적 강제력이 있다.

남부 하이드레이트 리지는 메탄 하이드레이트가 매장된 지역에 위치해 있고, 더 드물게 해저에 노출된 하이드레이트가 있다. 이러한 누출에서 배출되는 메탄이 풍부한 액체와 거품 플럼은 밀도가 높은 벤트닉 미생물 집단을 지지하며, 상층수 기둥에 탄소 공급원을 제공하여 메탄 산화 박테리아와 더 큰 유기체를 지원할 수 있다. 강력한 온실 가스로서 대기 중으로 방출되는 메탄을 정량화하는 것도 중요하다. 메탄 하이드레이트의 불안정화는 또한 상당한 지오하자드를 나타내는 경사 파괴로 이어질 수 있다. 브레멘 대학을 통해 독일이 자금을 지원받은 새로운 개요와 정량화 소나(sonars)는 처음으로 남부 하이드레이트 능선에서 방출되는 모든 메탄 플럼을 상상했다.[36]

디자인

컨티넨탈 마진 어레이는 오레곤 주 및 쉘프 부지의 인텐시티 어레이 라인과 연결되는 대륙 경사 및 대륙 경사 기지에 위치한 인프라를 포함한다. 오리건 슬로프 베이스 부지는 대륙 슬로프 바로 외곽에 있는 캐스캐디아 서브전도 지역에 의해 위치해 있다. 남부 하이드레이트 능선 부지는 대륙 경사면에 위치한다. 광섬유 케이블은 지진계, 수력계 등 지구물리학적 기기와 센서를 내장하고 있는 접속 배선함에 전력과 양방향 통신을 제공한다. 남부 하이드레이트 리지의 3개의 접속 배선함에는 이러한 유체의 움직임과 화학적 이해를 돕기 위해 메탄 하이드레이트 플럼을 이미지화하고 측정하는 센서가 포함되어 있다. 경사 기초 부지에 있는 케이블링된 심층 및 얕은 프로파일러 계류장(Cabled Deep and Lople Profiler Mooring)과 쌍을 이룬 접속 배선함은 해저에서 해수면까지의 수열 전체를 관찰한다.[37] 해저 기반 시설에는 광대역 지진계와 저주파수성수소가 포함되어 있어 국지 및 원거리 지진 사건을 감시할 수 있다. 모든 인프라는 전원 및 실시간 데이터 흐름을 위해 케이블에 연결되며, 이벤트-응답 기능을 허용하는 실시간 통신과 결합된다. Axial에서 오리건 선반에 이르는 계류장의 광대역 수화물은 포유류의 발성을 묘사하고 인간의 활동에 의해 만들어진 소리를 묘사한다.[38]

Diagram of the infrastructure at the Axial Caldera site.
지역케이블 어레이의 Axial Seamount 부분은 Axial Seamount의 기초와 내부에 위치한 인프라를 포함한다. 크레딧: 워싱턴 대학교 환경 시각화 센터

케이블 축방향 재마운트 배열

과학 동기

RCA의 Axial Seamount 부분은 500km 이상 앞바다에 위치하고 있으며 Axial Seamount의 칼데라 안과 그 기지에 위치한 부지를 포함한다. Axial Seamount는 활화산이며 후안 드 푸카 산맥의 확산 중심지에 있다.

Axial Caldera 부지는 해저 1500m 해저 해산의 정상에 위치한다. Axial Seamount의 전망대는 세계에서 가장 발전된 수중 화산 관측소다. 케이블 축선 선로에서의 계측은 지진 활동, 화산 폭발, 열수 분출, 해양 지각의 형성과 변화에 대한 연구를 용이하게 하며 화산 활동과 관련된 온도 및 화학 변화가 미생물 및 매크로파우날 공동체에 어떤 영향을 미치는지 연구한다.[39]

칼데라 내 기반시설도 NSF, 해군연구국, NASA의 자금지원을 받아 기구에 의해 증강되었다. 이 기구들은 카스캐디아 전도지 지진을 중심으로 한 후속 연구로 화산의 지각 변형에 대한 광범위한 과학 연구에 걸쳐 있다. NASA가 후원하는 새로운 기구들도 다른 행성의 생명체 탐사에 대한 통찰력을 제공할 것이다.[40]

축류기지 부지는 북태평양 해류/칼리포니아 해류가 아극성 교류와 상호 작용하는 개방적 환경으로 열, 소금, 가스, 바이오타 등이 운반되는 중요한 장소가 되고 있다. 데이터 수집은 유역에서 지역 수준에 이르는 다양한 규모에서 해양 역학, 생태계, 기후 사이의 연관성을 찾는 것을 목표로 한다.[39]

디자인

Axial Caldera 사이트에는 데이터 수집 기기가 들어 있는 5개의 중전원 접속 배선함이 있다. 지진계와 소수계는 지구물리학적 데이터를 수집한다. 압력 기울기 장치는 마그마 챔버의 팽창 및 감압과 관련된 해저 높이 및 각도의 변화를 감지한다. 열수 분출구를 연구하기 위해 카메라, 센서, 3D 서미스터 어레이를 포함한 몇 가지 유형의 계측기가 사용된다.

Axial Base 사이트에서 접속 배선함은 Cabled Deep Profiler Mooring 및 Cabled Limple Profiler Mooring과 쌍으로 구성된다. 케이블 딥 프로파일러 계류에는 표면 아래 150m(수심에 따라 최대 2600m)까지 물기둥을 샘플링하는 와이어-팔로우링 프로파일러가 있다. 케이블 얕은 프로파일러 계류기는 계측된 과학 포드로 얕은 물(표면 바로 아래 200m)을 샘플링한다. 광대역 지진계 및 저주파 수산화물과 같은 해저 기반 구조는 RCA가 국지 및 원거리 지진 사건을 감시할 수 있도록 한다.

광섬유 케이블은 해안에서 계측기로 전력과 양방향 실시간 통신을 제공한다. 실시간 통신은 이벤트 대응 기능을 허용한다.[39]

사이버 인프라

OOI의 사이버 인프라는 어레이의 계측기에서 수집된 데이터를 관리하고 통합한다. 크레딧: 우즈홀 해양학 연구소

OOI CI(Cyber Infrastructure)는 해양 인프라와 사용자들의 글로벌 커뮤니티를 연결하는 5개의 해양 어레이에 배치된 800개 이상의 계측기의 데이터를 관리하고 통합한다.

어레이의 원시 데이터는 태평양 도시(지역 케이블 어레이), 오리건 주립 대학교(태평양 지역의 케이블링되지 않은 기기) 또는 우즈홀 해양학 연구소(대서양 연안의 케이블링되지 않은 기기)에 위치한 운영 센터로 전송된다. 그런 다음 데이터는 OOI CI에 업로드된다.[41]

OOI CI는 2013년부터 운영되고 있다. 2020년 5월 현재 36테라바이트의 데이터를 수집·관리하고 있으며, 100여 개국의 유저에게 1억 8천 8백만 건이 넘는 요청사항을 전달하고 있다.[42] 모든 원시 및 처리된 데이터셋은 사용자가 온라인으로 사용할 수 있도록 하고 모든 원시 데이터셋의 전체 아카이브를 여러 위치에 저장한다. OOI 데이터 품질 관리 절차는 실시간 해양 데이터(QARTOD)의 IOOS 품질 보증 표준 충족을 목표로 설계되었다.

OOI Data Explorer는 데이터셋에 액세스하는 기본 툴이다. OOI 데이터 포털의 이전 데이터는 Data Explorer 포털로 전송되는 중이다. 또한 Raw Data Archive, Analytical Data Archive, OOI Environmental Research Division Data Access Program(ERDDAP) 서버, OOI Machine to Machine(M2M) API Interface를 통해 데이터 및 서브셋에 대한 접근도 가능하다.

참조

  1. ^ Delaney, J.R (1987). Scientific Rationale for Establishing Long-Term Ocean Bottom Observatory/Laboratory Systems. Springer, Dordrecht. pp. 389–411. doi:10.1007/978-94-009-3803-8_27. ISBN 978-94-010-8192-4.
  2. ^ Orcutt, J.A; Berger, J; Vernon, F.L. (2002). "Stable platform designs for global DEOS moorings". AGU Fall Meeting Abstracts. American Geophysical Union. 2002: OS61B–0223. Bibcode:2002AGUFMOS61B0223O.
  3. ^ "Pew Oceans Commission. May 2003. America's Living Oceans: Charting a Course for Sea Change" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2012-02-07.
  4. ^ "Our work". Archived from the original on April 7, 2014. Retrieved 2016-06-07.
  5. ^ National Research Council (2000). Illuminating the Hidden Planet: The Future of Seafloor Observatory Science. National Academy of Sciences. The National Academies Press. ISBN 9780309070768.
  6. ^ National Research Council (2003). Enabling Ocean Research in the 21st Century: Implementation of a Network of Ocean Observatories. National Academy of Sciences. The National Academies Press. ISBN 9780309089906.
  7. ^ Schofield, Oscar; Tivey, Margaret K. (June 2004). "Building a Window to the Sea: Ocean Research Interactive Observatory Networks (ORION)". Oceanography. 17 (2): 113–120. doi:10.5670/oceanog.2004.59.
  8. ^ "Global Conceptual Network Design for ORION's Ocean Observatories Initiative" (PDF).{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  9. ^ "Subcommittee on Ocean Science and Technology". Office of Science and Technology Policy – via National Archives.
  10. ^ "National Science and Technology Council's Joint Subcommittee on Ocean Science and Technology. 2006. Charting the Course for Ocean Science for the United States for the Next Decade: An Ocean Research Priorities Strategy (ORPP)" (PDF). Office of Science and Technology Policy – via National Archives.
  11. ^ "Preliminary Design Review". Ocean Observatories Initiative. 14 June 2010.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  12. ^ Consortium for Ocean Leadership (22 April 2010). "Final Network Design" (PDF). Ocean Observatories Initiative.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  13. ^ "Ocean Observatories Initiative Receives Award". Consortium for Ocean Leadership. 2 September 2009.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  14. ^ Daly, Kendra; Jahnke, Richard; Moline, Mark; Detrick, Robert; Luther, Doug; Matsumoto, George; Mayer, Larry; Raybould, Keith. ". Design and Implementation Workshop Report" (PDF). Ocean Leadership.
  15. ^ Witze, Alexandra (2016-06-09). "US ocean-observing project launches at last". Nature. 534 (7606): 159–160. Bibcode:2016Natur.534..159W. doi:10.1038/534159a. PMID 27279186.
  16. ^ Sea Change: 2015–2025 Decadal Survey of Ocean Sciences (Summary). National Academies Press. 2015. p. 11.
  17. ^ "Ocean Observatories Initiative (OOI) Science Plan: Exciting Opportunities Using OOI Data" (PDF). January 2021.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  18. ^ "NSF Awards Contract to Group Led by WHOI to Continue Operation of Ocean Observatories Initiative". Woods Hole Oceanographic Institution. 19 September 2018. Retrieved 3 August 2021.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  19. ^ "Program Management". Ocean Observatories Initiative. 14 June 2010. Retrieved 3 August 2021.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  20. ^ "Woods Hole Oceanographic Institution".
  21. ^ "Interactive Oceans". Interactive Oceans.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  22. ^ a b c Trowbridge, John; Weller, Robert; Kelley, Deborah; Dever, Edward; Plueddemann, Albert; Barth, John A.; Kawka, Orest (2019). "The Ocean Observatories Initiative". Frontiers in Marine Science. 6. doi:10.3389/fmars.2019.00074. hdl:1912/24082. ISSN 2296-7745.
  23. ^ "Pioneer Array to Move to Southern Mid-Atlantic Bight in 2024". Ocean Observatories Initiative. 20 June 2021.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  24. ^ a b "Coastal Pioneer Array". Ocean Observatories Initiative. 30 September 2015. Retrieved March 23, 2021.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  25. ^ a b Gawarkiewicz, Glen; Plueddemann, Albert (2020). "Scientific rationale and conceptual design of a process-oriented shelfbreak observatory: the OOI Pioneer Array". Journal of Operational Oceanography. 13: 19–36. doi:10.1080/1755876X.2019.1679609. S2CID 209956288.
  26. ^ a b "Coastal Endurance Array". Ocean Observatories Initiative. 30 September 2015. Retrieved 23 March 2021.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  27. ^ Smith, Leslie; Barth, John; Kelley, Deborah; Plueddemann, Al; Rodero, Ivan; Ulses, Greg; Vardaro, Michael; Weller, Robert (March 2018). "The Ocean Observatories Initiative" (PDF). Oceanography. 31: 16–35. doi:10.5670/oceanog.2018.105.
  28. ^ 달리, K, R. 얀케, M. 몰린, R. 데트릭, D. 루터, G. 마츠모토, L. 메이어, K. 레이볼드. 2006년 5월. 설계 및 구현 워크샵 보고서
  29. ^ "Global Argentine Basin". Ocean Observatories Initiative. 30 September 2015. Retrieved 25 March 2021.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  30. ^ a b "Global Irminger Sea Array". Ocean Observatories Initiative. 29 September 2015. Retrieved 25 March 2021.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  31. ^ "Global Southern Ocean Array". Ocean Observatories Initiative. Archived from the original on 2012-05-08. Retrieved 25 March 2021.
  32. ^ a b c "Global Station Papa Array". Ocean Observatories Initiative. 29 September 2015. Retrieved 25 March 2021.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  33. ^ "Ocean Observatories Initiative Deploys First Global Site in Gulf of Alaska". Ocean Observatories Initiative. 13 August 2013. Retrieved 30 March 2021.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  34. ^ "Regional Cabled Array". Ocean Observatories Initiative. 8 June 2020. Retrieved 22 April 2021.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  35. ^ "OOI Station map Regional Scale Nodes". Archived from the original on 2012-05-02. Retrieved 2013-03-02.
  36. ^ "Explosive Bubble Plume Emissions from Souther Hydrate Ridge". Ocean Observatories Initiative. 13 December 2019. Retrieved 4 May 2021.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  37. ^ "Cabled Continental Margin Array". Ocean Observatories Initiative. 27 July 2016. Retrieved 4 May 2021.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  38. ^ "Broadband Hydrophone". Interactive Oceans.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  39. ^ a b c "Cabled Axial Seamount Array". Ocean Observatories Initiative. 27 July 2016. Retrieved 3 June 2021.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  40. ^ "Community Expansion of the Regional Cabled Array". Interactive Oceans. Retrieved 3 June 2021.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  41. ^ "Cyberinfrastructure". Ocean Observatories Initiative. 5 June 2010.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  42. ^ "About OOI". Ocean Observatories Initiative. 14 May 2010. Retrieved 1 July 2021.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)

외부 링크