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全球科学家合作制造首个海洋3D地图:每个单元清晰可见

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全球科学家合作制造出的首个海洋3D地图对全球海域精准分类,这将帮助人们更深入地理解海洋,更有效地保护海洋。

全球科学家合作制造首个海洋3D地图:每个单元清晰可见

该生态海洋单元(EMU)可显示爱尔兰海岸水质情况的变化。

海洋学家们正在“瓜分”世界海域,就像争夺圣诞节的最后一只火鸡。这一幅新的3D地图将全球海洋水体分为37个类别,如又黑又冷的极地水域、缺少氧气的黑海等。

这幅地图还将具有相似温度、盐度、氧气含量和营养物质的海洋区域归结在一起。到如今,这个地图公布不过几个月,科学家们还在努力研究如何利用它。不过研发它的国际团队已经设想了美好未来,这个地图将帮助环保人士、政府官员等更深入的理解海洋生物地理学,并提出更好的方法来保护海洋。而且也可为将来研究海洋变化提供数据基础。

实际上,许多现存系统也层试图对海洋变化进行归纳总结,如大海洋生态系统目录,或者郎赫斯特生物地理学省份(根据海洋生物消耗碳的速度进行归纳)。但这些都局限于海洋表面或者沿海生态系统。而这个被称作生态海洋单元(EMU)的项目是最新的一次努力,它在三维层面上最为详细的覆盖了全球海域。

参与该3D地图研发的唐·赖特称“人们很难得海洋底部与海洋表面之间的数据,而我们这个项目则有望得到这些数据”。他现为地理信息系统公司Esri的首席科学家。

Esri公司在去年9月建立了一个门户网站,公布EMU数据,并在之后许多会议上阐明EMU观念。比如说,赖特在12月16日加利福尼亚美国地球物理学会上就描述了3D海洋地图。

EMU可以揭示海洋生物生活在哪里。比如说,地图表明在热带太平洋东部,有一块极其复杂的好氧与缺氧共存的区域。在这里,某些低氧区域的边界向表面移动,而另一些区域则向下移动。杜克大学的海洋生态学家帕特里克·哈尔平认为,这种飘忽不定(好氧与缺氧区域的不固定)会影响金枪鱼的栖息位置,而金枪鱼是一种重要的经济鱼类。而且观察3D地图是非常有趣的,独特又让人开心。

除了满足科学家的好奇心以外,这些数据还有切实的环境意义。可以指导联合国选择出一系列重要的海洋生态区或海洋生物区,以便进一步的保护。而且通过观察EMU的分布,当局可明确不同区域的边界,并确保拥有足够多的水体来保护生物地理多样性。

南非国家生物多样性研究所就对这个项目就很感兴趣。他们希望利用EMU来更新公海和深海栖息地的数据,为2019年国家生物多样性评估做准备。挪威环境信息管理中心GRID-Arendal的海洋地质学家皮特·哈里斯就称赞道,那些没有资金建立数据库的国家可以利用免费的EMU数据,以更好的管理海洋资源。

实际上,EMU是第二步,项目的第一步是建立陆地地图。地球观察政府间组织请求美国地质局的生态学家罗杰·塞尔领导团队,对陆地生态系统进行分类。参与这项工作的所有研究者,其中一些在Esri公司工作,收集了全世界地质和植被信息,共绘制出近4000块陆地单元。举一个单元为例,一块温暖、潮湿的平原,其上是变质岩,大部分植被是落叶林。

然后他们就从陆地转战海洋。塞尔觉得“绘制生态地图的过程像是统治全世界”,他和赖特一起负责EMU项目。

一开始, 他们根据由美国国家海洋和大气管理局提供的海洋世界地图集。地图集上有5200万数据点,根据这些数据,他们每隔27千米就可创建一个3D网格,包含了水体的理化性质。之后,他们再添加一些其他的数据,比如海床形状;他们还利用数据分析技术对于这些结果进行分类。

这样一来,EMU包罗万千了。如又深又冷还缺氧的水体,这部分水体占全球总海洋的四分之一。而其他水体比例就相对较小了,比如红海的上层水域,北半球多个河流的稀释河口湾。

目前为止,EMU利用的数据为五十多年的平均值。而南弗罗里达大学的生物海洋记录学者法兰克·穆勒·卡尔格则有其他想法,他将EMU与根据卫星图像制作出的每周海岸变化地图做了对比。他认为EMU如果能利用更短时期的数据,比如说季节变化,那么EMU将更有用。而且如果EMU要监测全球每十年的海洋变化,则地图小组需要每5年左右重新收集一次数据。

EMU对此表示同意,开发者们表示未来将解决这些问题。而现在,他们希望对沿海和淡水生态系统进行分类,以补充扩大陆地和海洋地图单元。

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