ハワイ海洋時系列

ハワイ海洋時系列（HOT ）プログラムは、ハワイ大学マノア校を拠点とする長期海洋学研究です。2015年、アメリカ微生物学会は、 HOTプログラムのフィールドサイトであるステーションALOHA（長期貧栄養生息地評価、22°45′N、158°00′W）を「微生物学におけるマイルストーン」に指定しました。これは、「微生物海洋学の分野を定義し、地球規模の生態系における海洋微生物の重要な役割について一般の人々を啓蒙する上で重要な役割を果たした」ことが評価されたためです。[ 1 ] / 北緯22.750度、西経158.000度 / 22.750; -158.000

ハワイ海洋時系列（HOT）プログラムに携わる科学者たちは、1988年10月以来、ハワイのオアフ島北部の観測所で水文学、水柱の化学および生物学の繰り返し観測を行っている。 [ 2 ]この研究の目的は、北太平洋亜熱帯環流の代表的な地点における海洋の包括的な説明を提供することである。[ 3 ]ハワイのオアフ島から北に100km離れた深海ステーションALOHAへの航海は、およそ月に1回行われている。各航海では、熱塩構造、水柱の化学、海流、光学的特性、一次生産、プランクトン群集構造、および粒子輸出率が測定される。HOTプログラムでは、航海の合間にフロートやグライダーなどの自律型水中ビークルを使用してステーションALOHAでデータを収集する。[ 4 ]

概要

HOTは、海洋における炭素および関連する生物元素のフラックスを制御するプロセスを理解し、水柱の物理的構造の変化を記録するために設立されました。この目標を達成するために、HOTプログラムはいくつかの具体的な目標を掲げています。

1. 炭素および関連する生体元素（窒素、酸素、リン、ケイ素）の貯留層とフラックスの時間的（季節から十年）変化を定量化する。
2. 大気と海の間の炭素交換、プランクトン食物網を通じた炭素変換速度、および海洋への炭素のフラックスを制御するプロセスを特定します。
3. 収集されたデータに基づいて数十年にわたるベースラインを形成し、研究者が NPSG エコシステムに対する自然および人為的影響を解明できるようにします。
4. HOTプログラムによって実施される研究およびサービスから恩恵を受ける他の科学プログラムに、科学的およびロジスティクス的な支援を提供する。これには、新しい方法論、モデル、そして革新的な海洋サンプリング技術の導入、試験、検証を行うプロジェクトが含まれる。[ 5 ]

HOTプログラムの過程で蓄積された溶存無機炭素データセットは、太平洋の表層水中の二酸化炭素の増加とそれに伴う海洋の酸性化を示しています。[ 6 ]これらの航海で収集されたデータはオンラインで入手できます。

HOTプログラムの200回目の航海は2008年でした。[ 7 ] HOTは最近運営25周年を迎え、2013年3月に250回目の研究航海が行われました。

ステーションアロハ

ALOHAステーションは、ハワイ島オアフ島の北約100km（62マイル）に位置する深海（水深約4,800m（15,700フィート））に位置しています。この海域は陸地から十分に離れているため沿岸海洋の変動や陸生生物の流入がありませんが、主要港（ホノルル）に近いため、比較的短期間（5日未満）のほぼ毎月の航海がロジスティクスと財政面で実現可能です。この地点でのサンプリングは、ステーションの中心から半径10km（6.2マイル）の範囲内で行われます。

HOTの各航海は、オアフ島南部の沿岸ステーション、カヘポイント（北緯21° 20.6'、西経158° 16.4'）から約10km（6.2マイル）沖、水深1500mでの停泊から始まります。カヘステーション（ステーション1と呼ばれる）は、ステーションALOHAに向けて出発する前に、機器のテストや新人職員の訓練に使用されます。2004年8月以降、ステーションALOHAには気象および上層海洋の測定用に装備された表面係留施設も設置されています。WHOTS（ステーション50とも呼ばれる）と名付けられたこの係留施設は、ウッズホール海洋研究所とHOTの共同プロジェクトです。WHOTSは、HOTの調整された一部として長期にわたる高品質の大気海洋フラックスを提供し、熱、淡水、化学物質のフラックスを観測するというプログラムの目標に貢献しています。2011年には、ALOHAケーブル観測所（ACO）が運用を開始しました。この光ファイバーケーブルで接続された観測装置は、海底（水深4,728 m（15,512フィート））に電力と通信を提供します。ACOは現在、サーミスタアレイ、流速計、導電率センサー、2台のハイドロフォン、およびビデオカメラで構成されています。[ 5 ]

フィールドサンプリング戦略

プログラム開始時には、数日から10年のタイムスケールで検出可能な変化を示すことが期待される一連のコア環境変数が選択された。1988年以来、学際的なステーション作業には、物理​​的、化学的、生物学的、堆積学的観測と速度測定が含まれている。HOTプログラムの初期段階（1988年10月～1991年2月）は、既存の衛星と海洋ブイの海面データが利用可能であったことを除き、完全に研究船舶によってサポートされていた。1991年2月には、反転エコーサウンダ（IES）アレイがステーションALOHA周辺に配置され、1992年6月には、シーケンスセジメントトラップ係留装置がステーションALOHAの数km北に配置されました。1993年には、IESネットワークは、戦略的に配置された2つの機器に置き換えられ、1つはステーションALOHAに、もう1つは沿岸ステーションKaenaに配置されました。 1997年1月から2000年6月まで、高頻度の大気・海洋観測のために物理・生物地球化学的係留システム（HALE-ALOHAとして知られる）が設置された。[ 8 ]

HOTは、ほぼ毎月実施されるサンプリング調査の大部分を、ハワイ大学が運航する大学・国立海洋研究所システム研究船「キロ・モアナ」に委託しています。ステーションALOHAでは、NPSG生態系に特有の多様な物理的および生物地球化学的ダイナミクスを捉えるために、様々なサンプリング戦略が用いられます。これらの戦略には、高解像度の電気伝導度・温度・深度（ CTD）プロファイル、個別水サンプルの生物地球化学分析、現場鉛直プロファイリング用生物光学機器、一次生産量および粒子フラックス測定のための自由漂流アレイ、深海堆積物トラップ、斜めプランクトンネット曳航などが含まれます。

HOTによって実施される一連のコア測定は、プログラム開始以来、ほぼ変更されていない。HOTの各航海では、海面から海底付近（約4,800 m）までサンプルが採取され、最も集中的なサンプリングは水深1,000 m以深で行われる。HOTは「バースト」鉛直プロファイリング戦略を採用しており、物理的および生物地球化学的特性は36時間にわたり3時間間隔で測定され、3回の半日潮汐周期と1回の慣性周期（約31時間）をカバーする。このアプローチは、ステーションALOHA周辺の内部潮汐による海洋ダイナミクスの変動を捉える。これは、数時間から数年の時間スケールでの変動を評価するように設計されている。高頻度変動（6時間未満）および3～60日間の時間スケールでの変動は、現時点では十分にサンプリングされていない。[ 5 ] [ 9 ]

科学的発見

ステーションALOHAにおける25年間の海洋炭素測定記録によると、混合層中のCO2分圧（p CO2 ）は、大気で観測される傾向よりもわずかに速い速度で増加しています。これは、海水pHの漸進的な低下を伴っています。人為的CO2の影響は、水深600メートル上部における海水pHの長期的な低下によって証明されていますが、ステーションALOHAにおける酸性化の速度は深度によって異なります。例えば、上部中深層水（約160～310メートル）では、pHは表層水で観測される速度のほぼ2倍の速度で低下しています。このような深度による酸性化の違いは、時間とともに変化する気候特性、混合、生物活動の変化における地域差の組み合わせによるものです。[ 10 ] [ 11 ]

参照

参考文献

  1. ^アメリカ微生物学会が海洋ステーションALOHAを微生物学のマイルストーンサイトに指定。 2015年11月26日アーカイブ、 Wayback Machine、アメリカ微生物学会、2015年10月27日
  2. ^ TenBruggencate, Jan.「干ばつで海水濃度が上昇、警戒を呼ぶ」、ホノルル・アドバタイザー、2003年8月13日
  3. ^ Karl, DMおよびLukas, R. (1996)「ハワイ海洋時系列（HOT）プログラム：背景、根拠、および現場での実施」深海研究第2部-海洋学のトピックス研究43 , 129–156
  4. ^アルトン、ヘレン。科学者たちは外洋における藻類ブルームの謎を解明したいと願っている、ホノルル・スター・アドバタイザー、2010年7月18日
  5. ^ a b cプロジェクト：ハワイ海洋時系列（HOT）：北太平洋亜熱帯環流における海洋生態系と気候観測の維持、[1]、BCO-DMO、2012年11月
  6. ^パラ、クリストファー。「Toil and Trouble」 2010年11月17日アーカイブ、 Wayback Machine、ホノルル・ウィークリー、2010年4月21日
  7. ^ UH海洋研究プログラムが重要な節目に到達アーカイブ： 2012年8月5日、 archive.today「『UHマノアニュース』」2008年2月25日
  8. ^ 「米国共同地球海洋フラックス研究（US JGOFS）」usjgofs.whoi.edu . 2020年1月14日閲覧。
  9. ^ハワイ海洋時系列ホームページ
  10. ^ Dore, JE, Lukas, R., Sadler, DW, Church, MJ, and DM Karl (2009)北太平洋中部における海洋酸性化の物理的および生物地球化学的変調Proceedings of the National Academy of Sciences 106(30) , 12235-12240.
  11. ^ 「研究者ら、ハワイのアロハ基地で海洋酸性化を明らかに」 ScienceDaily. 2009年8月7日. 2013年10月29日閲覧。
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