海洋中幾乎到處都是生命，除了某些地方，那裡的氧氣自然驟降，海水對大多數有氧生物來說都無法生存。這些荒涼的游泳池是「缺氧區」，或稱ODZ。儘管它們只占海洋總體積的不到1%，但它們是一種強大的溫室氣體一氧化二氮的重要來源。它們的邊界也會限制漁業和海洋生態系統的範圍。
現在，麻省理工學院的科學家已經製作出了世界上最大的ODZ最詳細的三維「地圖集」。新的地圖集提供了兩個主要的缺氧天體的高解析度地圖水在熱帶太平洋。這些地圖顯示了每個ODZ的體積、範圍和不同的深度，以及精細的特徵，比如侵入貧瘠地帶的含氧水帶。研究小組使用了一種新的方法來處理40多年來的海洋數據，包括由許多研究巡洋艦和部署在熱帶太平洋的自主機器人所進行的近1500萬次測量。研究人員編輯並分析了這些巨大而精細的數據，生成了不同深度缺氧區的地圖，類似於三維掃描的許多切片。
從這些地圖上，研究人員估計了熱帶太平洋兩個主要ODZ的總體積，比以前的研究更精確。第一個區域從南美洲海岸延伸出去，面積約60萬立方公里，相當於能填滿2400億個奧運會規模的游泳池的水量。第二個區域，在中美洲海岸附近，大約大三倍。
地圖集可作為今天ODZ所在地的參考。研究小組希望科學家們能夠通過持續的測量來增加這張地圖集，以便更好地跟蹤這些區域的變化，並預測隨著氣候變暖，這些區域的變化會如何變化。
「人們普遍認為，隨著氣候變暖，海洋會失去氧氣。但在熱帶地區，情況更為複雜，那裡有大量的缺氧區，」Jarek Kwiecinski'21說，他與麻省理工學院地球系的Cecil和Ida綠色職業發展教授Andrew Babbin一起開發了地圖集，大氣和行星科學。「繪製這些區域的詳細地圖很重要，這樣我們就可以對未來的變化進行比較。」
該研究小組的研究發表在今天的雜誌上生物地球化學期刊 .
晾曬文物
缺氧區是海洋中自然存在的大面積持久性區域，是海洋微生物吞噬下沉的浮游植物和周圍所有可用氧氣的結果。這些區域恰好位於錯過洋流的區域，而洋流通常會向這些區域補充含氧水。因此，ODZ是相對永久性的、缺氧的水域，可以存在於海平面以下約35至1000米的深海中。從某些角度來看，海洋平均深度約為4000米。
在過去的40年里，研究巡洋艦一直在探索這些地區，他們把瓶子扔到不同的深度，然後把海水拉上來，科學家們測量氧氣含量。
巴賓說：「但當你試圖測量真正的零氧時，會有很多人工製品來自瓶子測量。」。「我們在深海部署的所有塑料都充滿了氧氣，這些氧氣可以滲入樣本中。說到底，這些人工氧氣會膨脹海洋的真正價值。」
研究小組沒有依賴瓶子樣本的測量數據，而是研究了附著在瓶子外部的傳感器或與機器人平台集成的數據，這些傳感器可以改變浮力來測量不同深度的水。這些傳感器測量各種信號，包括電流變化或光敏染料發出的光強度，以估計水中溶解的氧氣量。與代表單一離散深度的海水樣本不同，傳感器在下降通過水柱時會連續記錄信號。
科學家們試圖利用這些傳感器數據來估計ODZ中氧濃度的真實值，但發現要準確地轉換這些信號非常困難，特別是在濃度接近零的情況下。
Kwiecinski說：「我們採用了一種非常不同的方法，通過測量來觀察它們的真實值，而是觀察水柱內的數值是如何變化的。」。「這樣我們就可以識別缺氧水域，而不管特定的傳感器怎麼說。」
觸底
研究小組推斷，如果傳感器顯示，在海洋的連續垂直剖面中，氧的值是恆定不變的，不管真實值是多少，那麼這很可能是氧氣已經見底的跡象，而且這一部分是缺氧區的一部分。
研究人員彙集了近1500萬個傳感器測量數據，這些數據是由各種各樣的研究巡洋艦和機器人漂浮物收集的，並繪製了氧氣不會隨深度變化的區域。
巴賓說：「我們現在可以看到太平洋缺氧水的分布是如何在三維空間發生變化的。」。
研究小組繪製了熱帶太平洋兩個主要ODZ的邊界、體積和形狀，一個在北半球，另一個在南半球。他們還能夠看到每個區域的細節。例如，缺氧的水「更濃」，或者更集中在中間，並且在每個區域的邊緣看起來變薄。
巴賓說：「我們還可以看到缺口，那裡看起來像是從淺層缺氧水域中被咬了一口。」。「有某種機制把氧氣帶到這個區域，使其與周圍的水相比更具氧性。」
這種對熱帶太平洋缺氧帶的觀測比迄今為止所測量到的更為詳細。
Babbin說：「這些ODZ的邊界是如何形成的，它們延伸了多遠，以前無法解決。」。「現在我們對這兩個區域在面積和深度方面的比較有了更好的認識。」
「這給了你一個可能發生的事情的草圖，」Kwiecinski說。「我們可以做更多的工作來了解海洋氧氣供應受到控制。
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