科学家们建立了海洋缺氧水域的新地图集

海洋中几乎到处都是生命，除了某些地方，那里的氧气自然骤降，海水对大多数有氧生物来说都无法生存。这些荒凉的游泳池是“缺氧区”，或称ODZ。尽管它们只占海洋总体积的不到1%，但它们是一种强大的温室气体一氧化二氮的重要来源。它们的边界也会限制渔业和海洋生态系统的范围。

现在，麻省理工学院的科学家已经制作出了世界上最大的ODZ最详细的三维“地图集”。新的地图集提供了两个主要的缺氧天体的高分辨率地图水在热带太平洋。这些地图显示了每个ODZ的体积、范围和不同的深度，以及精细的特征，比如侵入贫瘠地带的含氧水带。

研究小组使用了一种新的方法来处理40多年来的海洋数据，包括由许多研究巡洋舰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。研究人员编辑并分析了这些巨大而精细的数据，生成了不同深度缺氧区的地图，类似于三维扫描的许多切片。

从这些地图上，研究人员估计了热带太平洋两个主要ODZ的总体积，比以前的研究更精确。第一个区域从南美洲海岸延伸出去，面积约60万立方公里，相当于能填满2400亿个奥运会规模的游泳池的水量。第二个区域，在中美洲海岸附近，大约大三倍。

地图集可作为今天ODZ所在地的参考。研究小组希望科学家们能够通过持续的测量来增加这张地图集，以便更好地跟踪这些区域的变化，并预测随着气候变暖，这些区域的变化会如何变化。

“人们普遍认为，随着气候变暖，海洋会失去氧气。但在热带地区，情况更为复杂，那里有大量的缺氧区，”Jarek Kwiecinski'21说，他与麻省理工学院地球系的Cecil和Ida绿色职业发展教授Andrew Babbin一起开发了地图集，大气和行星科学。“绘制这些区域的详细地图很重要，这样我们就可以对未来的变化进行比较。”

该研究小组的研究发表在今天的杂志上生物地球化学期刊 .

晾晒文物

缺氧区是海洋中自然存在的大面积持久性区域，是海洋微生物吞噬下沉的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，而洋流通常会向这些区域补充含氧水。因此，ODZ是相对永久性的、缺氧的水域，可以存在于海平面以下约35至1000米的深海中。从某些角度来看，海洋平均深度约为4000米。

在过去的40年里，研究巡洋舰一直在探索这些地区，他们把瓶子扔到不同的深度，然后把海水拉上来，科学家们测量氧气含量。

巴宾说：“但当你试图测量真正的零氧时，会有很多人工制品来自瓶子测量。”。“我们在深海部署的所有塑料都充满了氧气，这些氧气可以渗入样本中。说到底，这些人工氧气会膨胀海洋的真正价值。”

研究小组没有依赖瓶子样本的测量数据，而是研究了附着在瓶子外部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浮力来测量不同深度的水。这些传感器测量各种信号，包括电流变化或光敏染料发出的光强度，以估计水中溶解的氧气量。与代表单一离散深度的海水样本不同，传感器在下降通过水柱时会连续记录信号。

科学家们试图利用这些传感器数据来估计ODZ中氧浓度的真实值，但发现要准确地转换这些信号非常困难，特别是在浓度接近零的情况下。

Kwiecinski说：“我们采用了一种非常不同的方法，通过测量来观察它们的真实值，而是观察水柱内的数值是如何变化的。”。“这样我们就可以识别缺氧水域，而不管特定的传感器怎么说。”

触底

研究小组推断，如果传感器显示，在海洋的连续垂直剖面中，氧的值是恒定不变的，不管真实值是多少，那么这很可能是氧气已经见底的迹象，而且这一部分是缺氧区的一部分。

研究人员汇集了近1500万个传感器测量数据，这些数据是由各种各样的研究巡洋舰和机器人漂浮物收集的，并绘制了氧气不会随深度变化的区域。

巴宾说：“我们现在可以看到太平洋缺氧水的分布是如何在三维空间发生变化的。”。

研究小组绘制了热带太平洋两个主要ODZ的边界、体积和形状，一个在北半球，另一个在南半球。他们还能够看到每个区域的细节。例如，缺氧的水“更浓”，或者更集中在中间，并且在每个区域的边缘看起来变薄。

巴宾说：“我们还可以看到缺口，那里看起来像是从浅层缺氧水域中被咬了一口。”。“有某种机制把氧气带到这个区域，使其与周围的水相比更具氧性。”

这种对热带太平洋缺氧带的观测比迄今为止所测量到的更为详细。

Babbin说：“这些ODZ的边界是如何形成的，它们延伸了多远，以前无法解决。”。“现在我们对这两个区域在面积和深度方面的比较有了更好的认识。”

“这给了你一个可能发生的事情的草图，”Kwiecinski说。“我们可以做更多的工作来了解海洋氧气供应受到控制。

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