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科技信息: 三维海洋地图以前所未有的细节追踪生态系统

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海洋学家们正在像最后一只节日火鸡一样瓜分世界上的海洋。一份新的3D地图将全球水域——从寒冷的环极地深海到缺氧的黑海——分成37类。

这张地图将温度、盐度、氧气和营养水平相似的海洋区域组合在一起。这项技术问世才几个月,研究人员仍在研究如何使用它。但它的国际开发团队希望,这张地图将有助于环保人士、政府官员和其他人士更好地了解海洋生物地理,并决定保护哪些区域。它也可以作为分析未来海洋变化的数据丰富的基线。

许多现有的系统还试图对海洋的变化进行分类,如大型海洋生态系统列表或由海洋生物消耗碳的速率定义的Longhurst生物地理区域。但这些通常仅限于地表或沿海生态系统。最新的努力,被称为生态海洋单元(EMUs),是迄今为止覆盖全球海洋三维最详细的尝试。

“经常被忽略的是海洋表面和海底之间的东西,”加州雷德兰兹地理信息系统公司Esri的首席科学家道恩·赖特(Dawn Wright)说。“这就是我们的项目希望带到谈判桌上的东西。”

Esri在9月份推出了一个针对EMU数据的web门户,从那时起就一直在会议上介绍这个概念。赖特于12月16日在加州旧金山举行的美国地球物理联盟会议上描述了这一现象。

鸸鹋可以帮助揭示为什么海洋动物生活在它们生活的地方。在东热带太平洋,地图显示了富氧和贫氧水域之间复杂的相互作用。低氧带的边界在一些地方向地表移动,而在另一些地方则下沉得更深。北卡罗来纳州达勒姆市杜克大学的海洋生态学家帕特里克·哈尔平说,这种差异会影响到具有重要经济意义的金枪鱼渔场的位置。“这是一件有趣的事情,从三维角度来看,相当独特,令人满意。”

Halpin指出,这样的数据可以指导联合国努力指定一系列具有重要生态或生物意义的海洋区域,以集中未来的保护工作。观察鸸鹋的分布可以帮助官员们确定这些区域的边界,或者确保他们指定足够的水域来捕获所有的生物地理多样性。

南非国家生物多样性研究所(South African National Biodiversity Institute)位于开普敦的空间分析协调员希瑟·特拉蓬(Heather Terrapon)表示,该研究所有兴趣利用EMUs更新开放海域和深海栖息地的数据,为该国将于2019年进行的下一次国家生物多样性评估做准备。位于挪威阿伦达尔的环境信息管理中心格网阿伦达尔的海洋地质学家彼得·哈里斯说,那些没有钱收集自己的数据集的国家可以使用免费的EMU数据和可视化技术来管理他们的海洋资源。

EMUs的创建是该项目的第二步,该项目以陆地上类似的地图绘制开始。政府间地球观测小组请弗吉尼亚州雷斯顿美国地质调查局的生态学家罗杰·塞尔领导一个小组对陆地生态系统进行分类。研究人员,包括Esri的一些人,综合了地质和植被信息,得出了近4000个“生态土地单元”。一个例子可能是温暖潮湿的平原,在变质岩上,大部分是落叶林。

接下来,研究小组将研究重点从陆地转移到海洋。“这就像生态系统地图上的世界霸主地位,”Sayre说,他和Wright一起领导着EMU项目。

他们从美国国家海洋和大气管理局维护的世界海洋地图集中的5200万个数据点开始。这些数据包括每27公里收集的化学和物理参数信息,以创建一个3D网格。该团队还添加了其他数据,如海底形状,并使用统计技术将结果分组。

由此产生的emu包括深的、非常寒冷的、低氧的水域,这些水域覆盖了世界上大约四分之一的海洋。其他的则小得多,如红海的上游水域,或北半球几条河流的稀释河口。

目前,欧洲货币联盟的地图依赖于50年来的平均数据。位于圣彼得堡的南佛罗里达大学(University of South Florida)的生物海洋学家弗兰克·穆勒-卡格(Frank Muller-Karger)说,观察更短时间内的情况,比如季节,会提供更多有用的细节。为了监控几十年的变化,EMU团队需要每五年或更久重新计算一次地图。

EMU开发人员表示,未来的系统迭代可以解决这些问题。目前,他们希望通过为沿海和淡水生态系统创建新的分类来扩展陆地和海洋单元。

本文经允许转载,于2017年1月3日首次发表。

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