科学家们设想了一个“海洋互联网”，配备传感器和自动驾驶车辆，可以探索深海并监测其生命体征

在海洋表面深处，光线逐渐消失，进入暮色地带，鲸鱼和鱼类在那里迁徙，死去的藻类和浮游动物从上面落下。这是 海洋之心的碳泵, 是自然海洋过程的一部分，捕获了大约三分之一的人类产生的二氧化碳并将其沉入深海，并在那里停留了很长时间 数百年.

可能有一些方法可以增强这些过程，使海洋从大气中吸收更多的碳，从而帮助减缓气候变化。但对其后果知之甚少。

彼得·德·梅诺卡尔， 海洋古气候学家 伍兹霍尔海洋研究所所长在最近的一次会议上讨论了海洋二氧化碳的清除 TEDx波士顿： 行星管理 事件。在这次采访中，他更深入地探讨了人类干预的风险和好处，并描述了一项雄心勃勃的计划，即在海洋中建立一个庞大的自主传感器监测网络，以帮助人类了解其影响。

首先，什么是海洋二氧化碳去除，它在自然界中是如何发挥作用的？

海洋就像一大杯碳酸饮料。虽然不响，但也有 碳含量增加约 50 倍 比气氛。因此，为了从大气中提取碳并将其储存在不会继续使地球变暖的地方，海洋是最好的选择。 它可以去的最大的地方.

海洋二氧化碳清除（海洋 CDR）利用海洋大规模吸收碳并放大碳的自然能力。

碳通过两种方式从大气进入海洋。

首先，空气 溶解到海洋表面. 。风和海浪将其混合到上半英里左右，并且由于海水呈弱碱性，二氧化碳被吸收到海洋中。

第二个涉及生物泵。海洋是一种有生命的媒介——它有藻类、鱼类和鲸鱼，当有机物质被吃掉或死亡时，它就会被回收利用。雨水穿过海洋，到达海洋暮色区，深度约为 650 至 3300 英尺（约 200 至 1,000 米）。

海洋暮色区维持着海洋中的生物活动。它是海洋的“土壤”，有机碳和营养物质在此积累并被微生物回收。它也是地球上最大的动物迁徙的家园。每天，数以万亿计的鱼类和其他生物从深处迁移到海面，以浮游生物和其他生物为食，然后返回海底，就像一个大型碳泵，从地表捕获碳并将其分流到深海，在那里远离大气储存。

为什么海洋CDR现在引起如此多的关注？

我在职业生涯中读过的最令人震惊的一句话是 政府间气候变化专门委员会第六次评估报告, ，于 2021 年发布。报告称，我们对气候变化的行动拖延了太久，以至于现在需要从大气中去除二氧化碳，以防止全球变暖。 低于1.5摄氏度 （2.7 楼）。除此之外，气候变化的影响变得越来越危险和不可预测。

由于其体积和碳储存潜力，海洋实际上是我们箭袋中唯一有能力按所需规模和紧迫性吸收和储存碳的箭。

2022年 国家科学院的报告 概述了海洋二氧化碳清除的研究策略。三种最有前途的方法都在探索增强海洋吸收更多碳的自然能力的方法。

第一个是 海洋碱度增强. 。海洋是咸的——它们天然呈碱性，具有 pH值约8.1. 。通过溶解某些粉状岩石和矿物质来增加碱度，使海洋成为大气二氧化碳的化学海绵。

第二种方法向表层海洋添加微量营养素，特别是可溶性铁。极少量 可溶性铁可以刺激更高的生产力, ，或藻类生长，驱动更活跃的生物泵。已经进行了十多个这样的实验，所以我们知道它是有效的。

第三种也许是最容易理解的—— 在海洋中种植海带, ，它通过光合作用捕获表面的碳，然后将其打包并沉入深海。

但所有这些方法对于大规模使用都有缺点，包括成本和 意想不到的后果.

我不提倡其中任何一项，也不提倡更广泛的海洋 CDR。但我确实相信加速研究以了解这些方法的影响至关重要。海洋对于人类赖以生存的一切至关重要——食物、水、住所、农作物、气候稳定。这是 地球之肺. 。因此，我们需要知道这些减少二氧化碳和气候风险的海洋技术是否可行、安全和可扩展。

您谈到了建立一个“海洋互联网”来监控那里的变化。这会涉及什么？

海洋正在迅速变化，它是地球气候引擎中最大的齿轮，但我们几乎没有对地下海洋进行观察来了解这些变化如何影响我们关心的事物。我们基本上是在盲目飞行 我们最需要观察的时候. 。此外，如果我们现在要尝试任何规模的碳去除技术，我们将无法测量或验证其有效性或评估对海洋健康和生态系统的影响。

因此，我们正在伍兹霍尔海洋研究所发起一项倡议，旨在建立 世界上第一个海洋互联网, ，称为 海洋生命体征网络. 。它是一个由系泊装置和传感器组成的大型网络，为海洋提供 4D 眼睛（第四维是时间），这些眼睛始终处于开启状态，始终连接以监测这些碳循环过程和海洋健康。

目前，大约有一个 海洋传感器 参与全球 Argo 计划，覆盖德克萨斯州大小的每一片海洋。它们像弹簧单高跷一样上下移动，主要测量温度和盐度。

我们设想 海洋盆地中部的中心枢纽 其中，智能滑翔机和自动驾驶车辆组成的密集网络测量海洋特性，包括碳以及海洋和行星健康的其他生命体征。这些车辆可以停靠、重新供电、上传收集到的数据并出去收集更多数据。这些车辆在测量真正代表海洋运作方式的海洋的化学、生物学和环境 DNA 时，将共享信息并做出明智的采样决策。

拥有这种自动驾驶车辆网络，能够通过停泊点的波浪、太阳能或风能返回海洋中部并启动，并将数据发送到卫星，可以开启海洋观测和预测的新时代。发现。

这种级别的监控所需的技术是否存在？

我们已经在进行大部分工程和技术开发。我们还没有做的是将它们缝合在一起。

例如，我们有一个团队与 蓝光激光器 用于在海洋中进行通信。在水下，你不能像手机那样使用电磁辐射，因为海水是导电的。相反，你必须使用声音或光在水下进行交流。

一个 声学通讯 小组致力于 蜂群技术 以及附近车辆之间的通信。另一个小组致力于如何将车辆停靠在 停泊在海洋中央. 。另一个专门从事系泊设计。另一个是构建测量海洋特性和环境 DNA 的化学传感器和物理传感器。

在北大西洋进行的一项实验称为 海洋暮光区项目 将按照海洋过程实际运作的规模，在一大片房地产上想象海洋的更大运作。

我们将拥有声学收发器，可以随着时间的推移创建这些黑暗、隐藏区域的 4D 图像，还有滑翔机、我们称之为“小兵”的新传感器，它们将观察海洋 碳流、养分和氧气变化. “小黄人” 基本上是汽水瓶大小的传感器，可以潜入固定深度，比如 1,000 米（0.6 英里），并使用基本上是向上的 iPhone 摄像头来拍摄所有漂浮在水柱中的物质的照片。这让我们能够量化有多少有机碳进入了这片古老、寒冷的深水中，并可以在那里保留几个世纪。

我们将第一次能够 看看生产力有多么参差不齐 在海洋中，碳如何进入海洋以及我们是否可以量化这些碳流。

这是一个游戏规则的改变者。结果可以帮助建立使用 CDR 的有效性和基本规则。这是一个狂野的西部——没有人关注海洋或关注。该网络使观察成为可能，从而做出影响子孙后代的决策。

您认为海洋 CDR 是正确的答案吗？

人类没有太多时间来减少碳排放和降低大气中的二氧化碳浓度。

科学家们在这方面如此努力的原因并不是因为我们是 CDR 的忠实粉丝，而是因为我们知道海洋也许能够提供帮助。借助海洋传感器互联网，我们可以真正了解海洋的运作方式，包括海洋 CDR 的风险和好处。

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