Bottom boundary layer mediation of chemical fluxes from ocean margins

海洋边缘化学通量的底部边界层调节

基本信息

  • 批准号:
    NE/K009532/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 71.89万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Fellowship
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2013 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Marine sediments are an important source of essential micronutrients to the ocean, but measuring these inputs is problematic. I aim to observe and understand the behavior of micronutrient inputs, in particular iron, close to the seafloor, where exchanges between sediments and seawater are thought to mediate the uptake of carbon via photosynthesis in the surface ocean. Refining this critical source to the ocean is needed to improved ocean-coupled models of the Earth's climate. A key aspect of this work will be to collect samples of dissolved and suspended particulate material in vertical transects close to the seabed, where the physical mixing and chemical exchanges in the ocean are completely different from the ocean interior. Chemical processes in this 'bottom boundary layer' are largely unknown, because sampling it from the ocean surface is difficult; large distances from a research vessel propagates inaccuracy close to the seafloor and risks damage or loss of costly equipment. A novelty of this project will be to develop and optimize a free-falling instrument that can rest remotely on the seabed and collect bottom water and particulate samples across a 10 to 100 meter thick layer of the ocean using remote and autonomous controls. The instrument will be developed with support from the Ocean Technology and Engineering Group at the National Oceanography Centre, with additional funds from the Royal Society provided by Prof. Gideon Henderson at the University of Oxford. The new instrument will be first used in conjunction with the NERC Shelf Sea Biogeochemistry Programme in the UK North Atlantic planned for late 2014. Observed conditions will be simulated in laboratory experiments to identify chemical exchange mechanisms between sediments and seawater. The fellowship will benefit from analytical expertise at the Marine Trace Element Laboratory of University of South Carolina, USA, through which newly developed metal isotope observations in seawater will be made. Future deployments of the new instrument are planned within the lifetime of this fellowship through interaction with the international GEOTRACES program. A legacy of this work will be to refine estimates of micronutrient supply from ocean margins to improve ocean climate models, and to establish an operational platform for a broad range of chemical observations across an under-explored part of the Earth system. Potential research avenues for the future include refining chemical tracers of ocean processes; monitoring marine habitats and contaminant transport processes; and observing chemical processes at the seafloor in dynamic ice-covered or volcanic regions of the ocean over time.
海洋沉积物是海洋必需微量营养素的重要来源,但是测量这些投入是有问题的。我的目的是观察和了解微量营养素投入的行为,尤其是铁,靠近海底的铁,在那里沉积物和海水之间的交流被认为可以通过地表海中的光合作用介导碳的吸收。需要改善海洋的关键来源,以改善地球气候的海洋耦合模型。这项工作的一个关键方面是在靠近海床的垂直样带中收集溶解和悬浮的颗粒物材料的样品,那里的物理混合和海洋中的化学交换与海洋内部完全不同。该“底部边界层”中的化学过程在很大程度上是未知的,因为从海面进行采样非常困难。距研究船的距离很大的距离在海底附近传播了不准确性,并冒着损坏或损失昂贵的设备。该项目的新颖性将是开发和优化一种可以远程放在海床上的自由坠落仪器,并使用遥控和自主控制器在10到100米厚的海洋层上收集底部水和颗粒样品。该仪器将在国家海洋学中心的海洋技术和工程集团的支持下开发,并提供牛津大学吉迪恩·亨德森教授提供的皇家学会的额外资金。该新仪器将首先与计划于2014年末计划的英国北大西洋的NERC货架海洋地球化学计划一起使用。在实验室实验中将模拟观察到的条件,以识别沉积物与海水之间的化学交换机制。该奖学金将受益于美国南卡罗来纳大学海洋微量元素实验室的分析专业知识,并通过该实验室在海水中进行新开发的金属同位素观测。 新工具的未来部署是通过与国际地理计划互动来计划在该研究金计划的一生之内进行的。这项工作的遗产将是完善对海距的微量营养素供应的估计,以改善海洋气候模型,并为地球系统中未经探索的部分建立一个广泛的化学观测平台。未来的潜在研究途径包括精炼海洋工艺的化学示踪剂;监测海洋栖息地和污染物的运输过程;随着时间的流逝,在海底的海底观察化学过程。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Hydrothermal sediments are a source of water column Fe and Mn in the Bransfield Strait, Antarctica
  • DOI:
    10.1016/j.gca.2014.04.003
  • 发表时间:
    2014-07-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Aquilina, Alfred;Homoky, William B.;Mills, Rachel A.
  • 通讯作者:
    Mills, Rachel A.
Controls on the cadmium isotope composition of modern marine sediments
  • DOI:
    10.1016/j.epsl.2021.116946
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    A. Bryan;A. Dickson;Fern L. Dowdall;W. Homoky;D. Porcelli;G. Henderson
  • 通讯作者:
    A. Bryan;A. Dickson;Fern L. Dowdall;W. Homoky;D. Porcelli;G. Henderson
Further insights into how sediment redox status controls the preservation and composition of sedimentary biomarkers
进一步了解沉积物氧化还原状态如何控制沉积物生物标志物的保存和组成
  • DOI:
    10.1016/j.orggeochem.2014.08.006
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Hernández-Sánchez M
  • 通讯作者:
    Hernández-Sánchez M
Coastal ocean and shelf-sea biogeochemical cycling of trace elements and isotopes: lessons learned from GEOTRACES.
Quantifying trace element and isotope fluxes at the ocean-sediment boundary - supplementary material.
量化海洋-沉积物边界处的微量元素和同位素通量 - 补充材料。
  • DOI:
    10.6084/m9.figshare.3980076
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Homoky W
  • 通讯作者:
    Homoky W
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    2018
  • 资助金额:
    $ 71.89万
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