2020年10月29日，美国国家科学基金会批准了一笔5300万美元的赠款，资助一个由美国顶级海洋研究机构组成的财团，以建立一个监测海洋健康的化学和生物传感器全球网络。蒙特雷湾水族馆研究所（MBARI）、伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）、华盛顿大学、斯克里普斯海洋研究所和普林斯顿大学的科学家们将利用这笔赠款在全球建造和部署500个海洋监测机器人浮标。
这个被称为“全球海洋生物地球化学阵列(GO-BGC阵列)”的新浮标网络，将收集海洋表面和2000米（6562英尺）深度之间的海洋化学和生物观测数据。来自浮标阵列的数据流将在收集后的一天内免费提供，并将被世界各地的数十名研究人员、教育工作者和政策制定者使用。
这些数据将使科学家能够研究有关海洋生态系统的基本问题，观察生态系统的健康状况和生产力，并监测海洋一年四季中碳、氧和氮的基本循环。需要这些重要数据来改进海洋渔业和气候的计算机模型，以及监测和预测海洋变暖和海洋酸化对海洋生物的影响。
尽管科学家可以利用绕地球轨道运行的平台和科考船监测海洋，但卫星只能监测近地表水域，而小型的全球性开放远洋科考船只能在海上停留相对较短的时间。因此，在任何给定的时间里，海洋健康观测只覆盖了海洋的一小部分，在几十年或更长的时间里，巨大的海洋区域都无人造访。一个机器人浮标的花费相当于一艘研究船上在海上航行两天的费用。但是浮标可以在所有季节（包括冬季风暴期间）中，在船上工作受到限制的情况下，自主收集数据超过五年。
GO-BGC阵列的资金由美国国家科学基金会的中型研究基础设施2计划（MSRI-2）提供，这个项目为期5年，相关工作涉及5个研究机构。MBARI将协调该项目，改进传感器，牵头处理来自浮标的数据，并为该项目进行推广。WHOI、华盛顿大学和斯克里普斯海洋研究所将与商业伙伴合作建造和部署浮标。普林斯顿大学的研究人员将参与阵列设计和项目管理，并确保数据与地球海洋和气候的全球计算机模型相关联。该计划也将对海洋技术行业产生重大影响，包括一些海洋传感器和剖面浮标的商业供应商。
项目还设置了广泛的公共宣传计划，包括研讨会，基于网络的课程和动手实践，将帮助科学家，教师，学生和其他人使用这些数据。在现有的SOCCOM Adopt-A-Float计划的扩展中，浮标将被初级到大学级别的班级采用。将通过与国家海洋先进技术教育计划的合作来开展学生活动。此外，将通过斯克里普斯海洋研究所的创客空间The Sandbox提供基于GO-BGC技术的课程。
研究人员希望GO-BGC能激励其他国家贡献类似的仪器浮标，作为新的全球生物地球化学Arog努力的一部分。理想情况下，这个扩展的网络将发展成一个由1000个生物地球化学漂浮物组成的持续阵列，均匀地分布在世界海洋中，间隔约1000公里（620英里）。
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GO-BGC阵列离不开美国国家科学基金会对生物地球化学浮标 （BGC-Argo）项目多年来做出的贡献。它将生物和化学观测扩展到全球，并基于两项正在进行的使用机器人浮标监测海洋的努力而取得了巨大成功。
第一个项目是Argo阵列（Argo array），由3900个漂浮在深海盆地的机器人浮标组成，提供水柱中温度和盐度信息。自1999年Argo项目启动以来，它的数据已被4100篇科学论文使用。作为首个全球次表层海洋观测系统，Argo浮标阵列在测量海洋物理特性方面完成了令人难以置信的工作，但Argo浮标不能提供关于海洋化学和生物活动的重要信息。
第二个项目是始于2014年的南大洋碳和气候观测与建模（SOCCOM）项目，部署了一大批基于Argo设计的机器人“生物地球化学”浮标，其携带传感器以监测海洋的化学和生物特性。SOCCOM的浮标已经在遥远的、多雨的、经常被冰覆盖的南大洋上工作了近6年，可以说这是地球上最恶劣的海洋环境之一。这些漂浮物已经提供了关于南大洋如何与地球大气和冬季海冰相互作用的重要新信息。
与SOCCOM浮标类似，新的GO-BGC浮标除了核心的Argo传感器外，还将携带大量温度、深度和盐度传感器。这些仪器包括测量氧气浓度、pH值（海洋酸度）、硝酸盐（微藻类的一种基本养分）、阳光（藻类生长所需）、叶绿素（藻类种群指标）和水中粒子（包括微藻类）。这些浮标上的仪器将允许研究人员监测海洋的健康状况，包括浮游植物（利用阳光作为能量来源的浮游藻类和微生物）的生长和呼吸，以及控制这些过程的营养和光。除了维持包括商业渔业在内的海洋中大部分生命外，浮游植物还为海洋和大气提供氧气并清除二氧化碳。这些微小的浮游生物通过控制二氧化碳对我们的气候产生了巨大的影响。新的浮标还将提供海洋长期变化的第一手数据，包括海洋酸化和低氧区扩大。
（於维樱 编译）
