ジオトレース

GEOTRACESは、海洋の生物地球化学循環についての理解を深めるための国際研究プログラムです。

GEOTRACES は、海洋研究科学委員会（元は国際科学会議の管轄下）の支援のもと国際的に組織されています。その運営は、世界 15 か国の代表者で構成される科学運営委員会（SSC）によって監督されており、プログラムには 30 か国以上が積極的に参加しています。

サイクルの概念は、化学元素が地球の3つの主要な区画（大陸、大気、海洋など）を移動する経路を表します。これらのサイクルは気候のダイナミクスに直接関連しており、地球規模の変化に大きく影響されるため、定量化することが不可欠です。^{[1] [2] [3]}

GEOTRACES は海洋の循環に焦点を当て、海洋における微量元素と同位体の分布を地図化し、この分布を制御するプロセスを理解することを目指しています。これらの微量元素の中には、生命に不可欠な栄養素としての役割などを通じて気候に直接関係するものもあれば、海洋のプロセス (物質の起源とダイナミクス、水塊の年齢など) を定量化できるものもあります。また、鉛や水銀などの汚染物質もあります。収集されたデータに基づくモデル化により、海洋の現在と過去を理解する上で大きな進歩が達成され、地球規模の変化に対する海洋の反応の予測が改善されます。

数年にわたる計画および実施段階を経て、GEOTRACES 科学計画は 2006 年に発表され、GEOTRACES プログラムは 2010 年 1 月に正式に海洋調査を開始しました。この段階は 10 年続くと予想されています。

微量元素は海洋の生物学的プロセスの調整因子として機能し、海洋生態系のダイナミクスと炭素循環に影響を与えます。この重要性にもかかわらず、これらの必須微量栄養素の海洋生物地球化学的循環に関する知識は驚くほど不完全です。GEOTRACES は、必須微量栄養素とその他の微量元素の供給、除去、内部循環、化学形態、分布を定量化しています。変化する環境条件に対するこれらの生物地球化学的循環の感度を理解することで、地球規模の変化に対する海洋の反応の予測が改善されます。

多くの微量元素と同位体の循環は、海洋への有害元素の排出を増加させた人間の活動によって大きな影響を受けています。GEOTRACES は、微量元素の海洋生物地球化学的循環を制御するプロセスの理解に重点を置いており、海洋における汚染物質の移動と運命の予測を向上させ、海洋環境の保護に貢献します。

過去の海洋状況について、そして気候変動における海洋の役割について知られていることの多くは、海洋記録（堆積物、サンゴなど）に記録された微量元素と同位体のパターンから得られます。現代の海洋におけるこれらのトレーサーを制御するプロセスに関する知識が深まると、過去の海洋状況の解釈が向上し、将来の変化をより確実に予測できるようになります。

次の 2 つの包括的な目標を追求することで、メリットが実現されます。

• 特定の微量元素と同位体の全海洋分布を決定し、これらの種の供給源、吸収源、内部循環を評価して、その分布を制御する物理的、化学的、生物学的プロセスをより完全に特徴づけること。
• 微量元素と同位体サイクルが地球規模の変化にどのように反応するかを理解し、将来を予測し、海洋環境の過去の変化の化学的指標を改善すること。

GEOTRACES の中心的な構成要素は、世界中の海洋を巡り、水柱全体をサンプリングする一連の航海です。これらの専用の GEOTRACES 航海では、さまざまな微量元素と同位体の分析のために海水を採取します。この戦略は、1 つの元素を単独で徹底的に調査するよりも、複数の微量元素を相補的に調査することでより多くのことが分かるという原則に基づいています。

最初のGEOTRACES航海は2005年8月の北太平洋でのGPc06航海であったが、このプログラムは2010年1月/2月に正式に開始された。^{[4] [5]}米国の最初のGEOTRACES航海は2010年秋にR/V Knorr号で北大西洋で行われた。^[6]

GEOTRACESが意味のある地球規模のデータセットを構築するには、結果の正確性を確保することが不可欠です。この目的のために、[1] 標準および相互較正（S&I）委員会は、適切なサンプリングプロトコル、分析標準、認証済み参照物質の使用、および方法と結果の積極的な共有を通じて、GEOTRACESプログラムで真実かつ正確なデータが生成されるようにする責任を負っています。

微量元素または同位体の濃度、活性、または化学種は、サンプル採取方法、サンプルの取り扱い、および分析測定によって影響を受ける可能性があるため、GEOTRACES は、横断線に沿って共通のステーションを占有するというクルーズ戦略に従います。同時に、米国主導の 2 回のクルーズ (2008 年と 2009 年) では、多くの国の研究所に相互較正用のサンプルを提供しました。海水サンプルは、この取り組みに参加したい他の研究所で使用できます。

深度プロファイルのような単純なデータ比較により、不一致があるかどうかがわかり、不一致がある場合には、調査員は方法やデータの処理を調べて問題を特定し、解決することができます。

データを安全かつ容易に検索可能なデータベースにまとめることは、使いやすさを保証し、プログラムの成功の基本となります。GEOTRACES データ アセンブリ センター (GDAC) は、各国のデータ センターおよび主要な国際 GEOTRACES クルーズから受け取ったデータのまとめ、品質管理、安全なアーカイブ化を担当しています。その主な目的は、コア GEOTRACES データをグローバル データ セットに統合し、GEOTRACES データ ポリシーに従って参加科学者およびより広範な科学コミュニティがこのデータにアクセスできるようにすることです。GDAC は英国海洋データ センターでホストされ、国際代表者からなる専門委員会がそれを監督しています。

GEOTRACES データ製品はオンラインで無料で入手できます。第 3 中間データ製品 (IDP2021) は 2021 年 11 月にリリースされました。この製品には、プログラムの最初の 10 年間に取得された水路測量データと海洋地球化学データが含まれています。この時期に製品を配布する主な目的は、より広範な海洋研究コミュニティとの連携を強化し、強化することです。同時に、GEOTRACES は将来のデータ製品を改善するためのフィードバックを求めています。

GEOTRACES中間データ製品^{[7] [8] [9]は}、デジタルデータパッケージとeGEOTRACES電子地図帳の2つの部分で構成されています。

デジタル データ パッケージ( http://www.bodc.ac.uk/geotraces/data/dp で入手可能) には、77 回の航海からのデータと 800 を超える水路および地球化学パラメータが含まれています。データは世界中の海洋をカバーしており、データ密度は大西洋で最も高くなっています。

eGEOTRACES電子地図帳(www.egeotraces.org で入手可能) はデジタル データ パッケージに基づいており、多くのパラメーターの海洋分布の 2D および 3D 画像を提供します。3D 図は、トレーサー プルームの範囲と発生源を正しく評価するだけでなく、トレーサーに作用してその分布を形成するプロセスを推測するためにも重要な地理的コンテキストを提供します。セクション プロットと 3D アニメーションにある他のトレーサー、セクション、盆地への多数のリンクにより、パラメーターとドメインをすばやく切り替えて比較研究を行うことができます。さらに、eGEOTRACES は教育およびアウトリーチ活動に役立ち、社会的に関連する科学的結果を関心のある一般の人々や意思決定者に伝えるのにも役立ちます。

GEOTRACES SSC は当初、共同議長であるラモント・ドハティ地球観測所(コロンビア大学) のロバート・F・アンダーソン教授とオックスフォード大学のギデオン・M・ヘンダーソン教授によって率いられていました。最終的に、共同議長はサウサンプトン大学のメーヴ・ローハン博士とスタンフォード大学のカレン・カシオッティ博士に交代しました。^{[いつ? ]}

2018年には、SSC議長はフィービー・ラム（カリフォルニア大学サンタクルーズ校）とアンディ・ボウイ（タスマニア大学）が務めた。^[10]

• GEOTRACES プログラムのウェブサイト
• GEOTRACES 国際データアセンブリセンター (GDAC)
• GEOTRACES 査読済み論文データベース