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 / 22.750°N 158.000°W / 22.750; -158.000 )) を「微生物学のマイルストーン」に指定しました。これは、「微生物海洋学の分野を定義し、海洋微生物が地球の生態系で果たす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」ためです。^[1]

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観測を繰り返し行っています。 ^{[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の海洋の包括的な説明を提供することです。^[3]ハワイのオアフ島から北に100kmに位置する深海ステーションALOHAへの航海は、月に1回程度行われます。航海ごとに、熱塩構造、水柱の化学、海流、光学特性、一次生産、プランクトン群集構造、粒子の輸出率の測定が行われます。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車両を使用して、ステーションALOHAでデータを収集します。^[4]

HOT は、海洋における炭素と関連する生体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。これを実現するために、HOT プログラムにはいくつかの具体的な目標があります。

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の速度、海洋への炭素の流入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や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ックス的な支援を提供する。これには、新しい方法論、モデル、革新的な海洋サンプリング技術の実装、テスト、検証を行うプロジェクトが含まれます。^[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続く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、運用開始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。

ALOHA ステーションは、ハワイのオアフ島から北に約 100 km の深海 (約 4,800 m) にあります。したがって、この地域は陸地から十分離れているため沿岸海洋の力学や陸からの流入がありませんが、主要港 (ホノルル) に十分近いため、比較的短期間 (5 日未満) のほぼ毎月の航海がロジスティックスと財政的に実現可能です。この場所でのサンプリングは、ステーションの中心から半径 10 km 以内で行われます。

HOTの各航海は、オアフ島南部の沿岸ステーション、カヘポイント沖約10km（北緯21° 20.6'、西経158° 16.4'）、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トレーニングに使用されます。2004年8月以降、ステーションALOHAには気象および上層海洋測定用の設備が整った水上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の調整された一環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。この機器を備えた光ファイバーケーブル観測所は、海底（4728メートル）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つのハイドロフォン、およびビデオカメラで構成されています。^[5]

プログラムの開始時に、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環境変数の中核セットが選択されました。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ます。HOTプログラムの初期段階（1988年10月から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いて、完全に研究船によってサポートされていました。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の周囲に配置され、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その数km北に配置されました。1993年には、IESネットワークが戦略的に配置された2つの機器に置き換えられました。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、高頻度の大気と海洋の観測のために、物理生物地球化学的係留装置（HALE-ALOHAとして知られる）が設置された。^[8]

HOT は、ほぼ毎月のサンプリング調査のほとんどをハワイ大学が運営する大学国立海洋研究所システムの 研究船 Kilo Moanaに頼っています。ステーション ALOHA では、NPSG エコシステムに固有のさまざま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、さまざまなサンプリング戦略が使用されています。これらの戦略には、高解像度の導電率-温度-深度 ( CTD ) プロファイル、個別の水サンプルの生物地球化学分析、その場での垂直プロファイリング生物光学機器、一次生産と粒子フラックスの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トウが含まれます。

HOT が実施する一連のコア測定は、プログラムの全期間を通じてほとんど変わっていません。HOT の各航海では、サンプルは海面から海底近く (約 4,800 m) まで収集され、最も集中的なサンプリングは上部 1,000 m で行われます。HOT は「バースト」垂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 時間にわたって 3 時間間隔で測定され、3 つの半日周期潮汐サイクルと 1 つの慣性周期 (約 31 時間) をカバーします。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ます。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ます。高頻度変動 (6 時間未満) と 3 ～ 60 日の時間スケールでの変動は、現時点では適切にサンプリングされていません。^{[5] [9]}

ステーション ALOHA での 25 年間の海洋炭素測定記録によると、混合層の_CO2の部分圧( 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、上部 600 メートルの海水 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 での酸性化の速度は深さによって異なります。たとえば、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。このような深さに依存する酸性化の違いは、時間とともに変化する気候特性、混合、および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]}

• バミューダ大西洋時系列調査(BATS)
• 海洋気象観測所

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