Datos de pCO2 del R/V Gordon Gunter en navegación
DESPLÁCESE PARA SABER MÁS
Quiénes somos
| Rik Wanninkhof, Doctor.
Científico técnico superior
| Doctor Denis Pierrot
Oceanógrafo
Acerca de Gordon Gunter
The NOAA Ship Gordon Gunter, commissioned on August 28, 1998 was originally the U.S. Naval Ship RELENTLESS. Beginning in March 1998, the ship was refitted to contain modern navigational electronics, oceanographic winches, sensors, sampling equipment, and a custom-designed marine mammal observation and survey station. With a home port of Pascagoula, Mississippi, the Gordon Gunter operates primarily in the Gulf of America, Atlantic and Caribbean waters. For more information on the Gordon Gunter, follow the link to its homepage.
En marzo de 2008, el grupo del Ciclo del Carbono Oceánico (OCC) del Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico del Atlántico (AOML) de la NOAA instaló un sistema en marcha para medir la pCO2 superficial en el Laboratorio Hidroquímico a bordo del Gordon Gunter. En agosto de 2010, el sistema se sustituyó por una versión más moderna que podía conectarse más fácilmente al buque y a otros sensores. Las instalaciones se vieron facilitadas en gran medida por la cooperación de los oficiales y la tripulación del buque, especialmente los oficiales de operaciones y los técnicos electrónicos. Mientras el barco lleva a cabo las investigaciones que constituyen el objetivo de un crucero, el instrumento de pCO2 realiza 5 mediciones de aire y 60 de agua cada 3 horas. Los archivos de datos se envían diariamente al AOML por correo electrónico para que pueda supervisarse el funcionamiento del sistema. Los datos finales se procesan una vez finalizado el crucero y se publican en bases de datos internacionales y en este sitio web.
Acerca del sitio web
Este sitio web proporciona acceso a los datos de fugacidad de CO2 (fCO2) recogidos en este buque. Nota, fCO2 es la presión parcial pCO2 corregida por la no idealidad del gas CO2; son numéricamente similares (fCO2 ≃ 0,995 pCO2). Los datos procesados están organizados por año y por crucero. Para cada crucero, los valores de fCO2 codificados por colores se representan en un gráfico a lo largo de la ruta del barco. Junto a cada gráfico hay enlaces al archivo de datos delimitado por comas y al archivo Léame asociado. Para descargar un archivo de datos, seleccione el año en la lista desplegable y haga clic. Elija un gráfico y un crucero, haga clic con el botón derecho del ratón en el enlace a su archivo de datos o archivo Léame y seleccione la opción de descarga. Por favor, consulte con el grupo del Ciclo del Carbono Oceánico del AOML si utiliza los datos para su publicación o presentación (contactos en Master Readme, o Denis.Pierrot@noaa.gov).
El archivo Léame principal proporciona metadatos aplicables a todos los datos recopilados de este barco. Los archivos Léame individuales junto a los gráficos proporcionan metadatos específicos del crucero asociado. El enlace Visualización en Tiempo Real muestra gráficos de los datos brutos de xCO2 en función del tiempo y la ubicación. Estos gráficos son adecuados para la monitorización, pero no para la interpretación medioambiental, ya que los datos en tiempo real no han sido procesados ni se ha controlado su calidad.
Gordon Gunter Datos de pCO2 en curso
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Gordon Gunter Master Léame
Introducción
La información presentada en este archivo es aplicable a todos los conjuntos de datos recogidos en el R/V Gordon Gunter que se presentan en esta página.
Cualquier cambio temporal en esta información se indicará en los archivos Léame de cada expedición.
Declaración sobre el uso de los datos:
Estos datos se ponen a disposición del público y de la comunidad científica con la convicción de que su amplia difusión permitirá comprenderlos mejor y obtener nuevos conocimientos. La disponibilidad de estos datos no constituye su publicación. Confiamos en la ética e integridad del usuario para asegurar que el grupo de carbono oceánico del AOML reciba el crédito justo por su trabajo. Por favor, consúltenos antes de utilizarlos para que podamos asegurarnos de que la calidad y las limitaciones de los datos están representadas con precisión.
Información sobre la plataforma:
In 2008, the Ocean Carbon Group at NOAA’s Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory (AOML) installed an instrument to measure CO2 levels in surface water and air on the NOAA Ship Gordon Gunter. The Gordon Gunter primarily operates in the Gulf of America, Atlantic and Caribbean waters.
Nombre del buque: Gordon Gunter
Clase de datos: Concentraciones de dióxido de carbono en la superficie del océano
Científicos responsables de la calidad técnica de este conjunto de datos de pCO2:
Rik Wanninkhof y Denis Pierrot
NOAA/AOML/División de Química Oceánica y Ecosistemas
4301 Rickenbacker Causeway
Miami, FL 33149
Rik.Wanninkhof@noaa.gov
Denis.Pierrot@noaa.gov
Personas de contacto para este conjunto de datos:
Denis Pierrot
NOAA/AOML/División de Química Oceánica y Ecosistemas
4301 Rickenbacker Causeway
Miami, FL 33149
Denis.Pierrot@noaa.gov
Especificaciones y precisión de los componentes
Las precisiones de todos los componentes, cuando funcionan de forma óptima, son tales que la fCO2 calculada del agua de mar tiene una precisión de 2 uatm o mejor y la fracción molar calculada deCO2 (XCO2) en el aire tiene una precisión de 0,1 uatm.
Analizador de infrarrojos:
LI-COR modelo 6262 (2008 - Mayo 2010)
Licor_6262_Manual.pdf
Resolución deCO2: 0,01 umol/m
Precisión deCO2: ±1 ppm a 350 ppm
Precisión del transductor de presión interna: ±1,2 hPa
(especificaciones del fabricante: ±0,1% FS, donde FS = 0-1150 hPa)
LI-COR modelo 7000 (Agosto 2010 - actual)
Licor_7000_Manual.pdf
Resolución deCO2: 0,01 umol/m
Precisión deCO2: ±1% nominal
Precisión del transductor de presión interna: ±1,2 hPa
(especificaciones del fabricante: ±0,1% FS, donde FS = 0-1150 hPa)
Equilibrador Transductor de presión:
Setra modelo 239, presión diferencial (2008 - actual)
http://www.setra.com/ProductDetails/model_239.htm
Resolución: 0,01 hPa
Precisión: ±0,052 hPa
(especificaciones del fabricante: ±0,14% FS, donde FS = ±7,5 pulgadas WC)
La presión absoluta del espacio de cabeza del equilibrador indicada en los archivos de datos es la suma de la presión del analizador de infrarrojos y la presión diferencial del transductor de presión conectado al equilibrador.
Equilibrador de temperatura:
Hart modelo 1521 (Agosto 2010 - actual)
http://www.testequipmentdepot.com/hart/pdfs/1521_1522.pdf
Resolución: 0.001°C
Precisión: ±0,025°C
Presión atmosférica:
Druck modelo RPT 350 (2008 - Mayo 2010)
http://www.ge-mcs.com/en/pressure-and-level/transducerstransmitters/rtp350.html
Resolución: 0,01 hPa
Precisión: ±0,08 hPa
(especificaciones del fabricante: ±0,02% FS, donde FS = 400 hPa)
RMYoung modelo 61201 (mantenido por barco) (agosto 2010 - presente)
http://jsinstruments.com/files/Model%2061201%20Barometric%20Pressure%20Sensor.pdf
Resolución 0,01 hPa
Precisión: ±0,5 hPa
Salinidad de la superficie del mar (mantenida por barco):
SeaBird modelo SBE-21 (2008 - 2013)
http://www.seabird.com/sbe21-seacat-thermosalinograph
Precisión de la temperatura: ± 0,01 °C
Precisión de la salinidad: 0,05‰
Salinidad de la superficie del mar (mantenida por barco):
SeaBird modelo SBE-45 (2014 - presente)
http://www.seabird.com/sbe45-thermosalinograph
Precisión de la temperatura: ± 0,002 °C
Precisión de la salinidad: 0,005‰
Temperatura de la superficie del mar (mantenida por el buque):
Furuno modelo T2000 (2008 - Mayo 2013)
Furuno T2000 Manual pdf
Resolución de Temperatura: 0.01 °C
Precisión de Temperatura: ±0.02 °C
Temperatura de la superficie del mar (mantenida por barco):
SeaBird modelo SBE-38 (desde junio de 2013 hasta la actualidad).
http://www.seabird.com/pdf_documents/manuals/38_013.pdf
Resolución de la temperatura: 0.00025°C
Precisión de la temperatura: ±0,001°C
Descripción y configuración del instrumento
El principio general de funcionamiento del instrumento puede consultarse en Wanninkhof y Thoning (1993), Ho et al. (1995), Feely et al. (1998) y Pierrot et al. (2009). El agua de mar fluye a través de una cámara equilibradora en la que se producen intercambios deCO2 entre el agua y el aire situado sobre ella. Los pequeños cambios en la concentración deCO2 del agua de mar se traducen rápidamente en cambios en la concentración deCO2 en el aire de la cámara (espacio de cabeza). La fracción molar deCO2 en el gas del espacio de cabeza se mide utilizando un analizador infrarrojo no dispersivo (NDIR) de LICOR®.
Los efectos del vapor de agua en los análisis de las muestras se reducen al mínimo eliminando la mayor cantidad de agua posible. El agua se condensa primero fuera de la corriente de gas de muestra enfriándola a ~5 °C mediante un dispositivo termoeléctrico. A continuación, el agua se elimina mediante secadores de gas Nafion® antes de llegar al analizador IR. El gas de contraflujo en el secador es aire exterior presecado. El contenido típico de agua del gas analizado es inferior a 3 milimoles/mol, eliminándose aproximadamente el 90% del agua.
El analizador de infrarrojos se calibra periódicamente utilizando cuatro gases patrón (240 - 520 ppm de CO2 en aire) de Scott-Martin Inc. (Riverside, CA). Antes y después de su uso en el campo, los estándares se calibran utilizando gases de referencia primarios del laboratorio del Dr. Charles D. Keeling, que son directamente trazables a la escala de la OMM. Cualquier valor fuera del rango de los estándares debe considerarse aproximado (+/-5 ppm). Aunque los puntos de datos individuales por encima del estándar más alto o por debajo del estándar más bajo pueden ser menos precisos, las tendencias generales serían indicativas de la química del agua de mar. Las concentraciones exactas de los estándares utilizados en un crucero en particular se enumeran en el archivo readme individual.
El sistema también mide el contenido de CO2 del aire exterior, que se extrae de una entrada situada en el mástil de la caja a unos 15 metros por encima del agua. El aire atmosférico se extrae constantemente (6 litros/min de caudal máximo) a través de ~60 metros de tubería (Dekoron de 1 cm de diámetro exterior) hasta el sistema analítico situado en el laboratorio de Hidroquímica. El agua de mar se extrae de la línea de agua de mar fluyente del barco, que también alimenta un termosalinógrafo y un fluorómetro Turner.
Los tres cilindros patrón de CO2 proceden de Scott-Marrin, Inc. y están calibrados con patrones primarios directamente trazables a la escala de la OMM. El gas cero es aire de pureza ultra alta. Cualquier valor fuera del rango de los estándares debe considerarse aproximado (+/-5 ppm). Aunque los puntos de datos individuales por encima del estándar más alto o por debajo del estándar más bajo pueden ser menos precisos, las tendencias generales serían indicativas de la química del agua de mar. Los estándares utilizados en un crucero concreto se enumeran en el archivo Léame individual.
Cuando se utilizó el primer sistema analítico (2008 - mayo de 2010), una "caja de cubierta" que contenía un transductor de presión de alta precisión, un GPS y un módem por satélite Iridium estaba situada en el exterior y varias cubiertas por encima del sistema, en una parte de la superestructura del buque protegida de las inclemencias meteorológicas. A través de la caja de cubierta, el sistema instrumental registraba la presión atmosférica y la posición del buque. La presión medida se corrige en función de la altura del barómetro sobre la superficie del mar añadiendo dgh/u - donde d es la densidad atmosférica (1,2 kg/m3), g es la aceleración gravitatoria (9,8 m/seg2), h es la altura del barómetro sobre la superficie del mar y u es el factor de conversión de pascales a unidades de presión deseadas. La altura estimada de 15 metros da como resultado un cambio en la presión barométrica de aproximadamente 1,8 mbar. Cuando se utilizó el segundo sistema analítico, la presión barométrica y la posición del barco se obtuvieron a partir de los sensores del barco.
Una secuencia típica de análisis continuos es:
TIPO DE PASO REPETICIONES
1 - Estándares (los cuatro) - 1
2 - ATM - 5
3 - EQU - 60
Con estos ajustes, se realiza un juego completo de estándares y los análisis atmosféricos cada 3 horas y un día completo contiene unos 480 análisis del espacio de cabeza del equilibrador.
Cálculos
Los valores de xCO2 medidos se corrigen linealmente en función de la respuesta del instrumento utilizando las mediciones estándar (véase Pierrot et al., 2009).
Para el aire ambiente y el espacio de cabeza del equilibrador, la fCO2a o fCO2eq se calcula suponiendo un contenido de vapor de agua del 100%:
fCO2 = xCO2 P (1-pH2O) exp[(B11+2d12)P/RT].
donde fCO2 es la fugacidad en el aire ambiente o en el espacio de cabeza del equilibrador, pH2O es la presión del vapor de agua en la superficie del mar o la temperatura del equilibrador, P es la presión atmosférica exterior o del equilibrador (en atm), T es la TSM o la temperatura del equilibrador (en K) y R es la constante de los gases ideales (82 057 cm^3-atm-deg^-1-mol^).
es la presión atmosférica exterior o del equilibrador (en atm), T es la TSM o temperatura del equilibrador (en K) y R es la constante de los gases ideales (82,057 cm^3-atm-deg^-1-mol^-1). El término exponencial es la corrección de la fugacidad, donde B11 es el primer coeficiente virial delCO2 puro.
B11 = -1636,75 + 12,0408 T - 0,0327957 T^2 + 3,16528E-5 T^3
y
d12 = 57.7 – 0.118 T</span?
es la corrección para una mezcla de aire-CO2 en unidades de cm^3-mol^-1 (Weiss, 1974).
La fugacidad medida en el equilibrador se corrige para cualquier diferencia de temperatura entre la temperatura de la superficie del mar y la cámara del equilibrador utilizando la corrección empírica descrita en Takahashi et al. (1993).
fCO2(SST) = fCO2(teq)exp[0,0423(SST-teq)].
donde fCO2(SST) es la fugacidad a la temperatura de la superficie del mar y fCO2(teq) es la fugacidad a la temperatura del equilibrador. SST y teq son las temperaturas de la superficie del mar y del equilibrador en grados C, respectivamente.
La cantidad de tiempo entre el agua de mar que pasa por el sensor de TSM (SBE38) y el agua que fluye por el equilibrador se estima antes de asignar un valor de TSM a cada análisis. Se comparan los patrones de los registros de temperatura para el equilibrador y para la TSM a lo largo del tiempo, y se determina un desfase temporal que optimiza la coincidencia de estos patrones. El desfase temporal se aplica a las mediciones de la TSM. Una interpolación lineal entre los datos de TSM ajustados en el tiempo produce el valor de TSM asignado a cada análisis deCO2 y utilizado en los cálculos de fugacidad.
Estructura del archivo de datos
Lista de variables incluidas en este conjunto de datos:
COLUMNA
CABECERA
EXPLICACIÓN
1.
EXPOCODE
Código de expedición, donde "33GG" es el identificador NODC del buque, y AAAAMMDD es la fecha UTC en que el buque inicia la expedición.
2.
Buque_grupo
AOML_GordonGunter, (si está presente)
3.
Cruise_ID
Nombre de la persona a cargo de la expedición, (si está presente)
4.
YD_UTC
Año decimal día
5.
DATE_UTC_ddmmyyyy
Fecha UTC
6.
HORA_UTC_hh:mm:ss
Hora UTC
7.
LAT_dec_grado
Latitud en grados decimales (los valores negativos corresponden al hemisferio sur)
8.
LONG_grado_dec
Longitud en grados decimales (los valores negativos corresponden al hemisferio occidental)
9.
xCO2_EQU_ppm
Fracción molar deCO2 en el espacio de cabeza del equilibrador (seco) a la temperatura del equilibrador, en partes por millón.
10.
xCO2_ATM_ppm
Fracción molar deCO2 en el aire exterior (seco), en partes por millón
11.
xCO2_ATM_interpolated_ppm
xCO2 en aire exterior asociado a cada análisis de agua. Estos valores se interpolan entre los buenos análisis de xCO2_ATM promediados entre paréntesis, en partes por millón, (si están presentes)
12.
PRES_EQU_hPa
Presión barométrica en el espacio de cabeza del equilibrador, en hectopascales (1 hPa = 1 milibar)
13.
PRES_ATM@SSP_hPa
Presión medida por barómetro exterior, corregida al nivel del mar, en hectopascales.
14.
TEMP_EQU_C
Temperatura del agua en el equilibrador, en grados centígrados
15.
SST_C
Temperatura de la superficie del mar procedente del sensor de temperatura del buque, en grados centígrados [interpolada, véase la nota anterior].
16.
SAL_permil
Salinidad del termosalinógrafo (SBE45), en la Escala Práctica de Salinidad
17.
fCO2_SW@SST_uatm
Fugacidad del CO2 en agua de mar, en microatmósferas (100% de humedad)
18.
fCO2_ATM_interpolated_uatm
Fugacidad de CO2 en aire correspondiente a la xCO2 interpolada, en microatmósferas (100% de humedad), (si existe)
19.
dfCO2_uatm
fCO2 del agua de mar menos fCO2 interpolada del aire, en microatmósferas, (si existen)
20.
WOCE_QC_FLAG
Indicador de control de calidad de los valores de fCO2 (2 = buen valor, 3 = valor cuestionable)
21.
QC_SUBFLAG
El indicador secundario de control de calidad para los valores de fCO2 proporciona una explicación para los datos atípicos, cuando QC_FLAG = 3
Los indicadores de control de calidad se proporcionan como ayuda para la interpretación de los datos de CO2. Los investigadores del CO2 han establecido valores mínimos y máximos estrictos para numerosos parámetros (por ejemplo, la diferencia de temperatura entre la temperatura del equilibrador y la TSM) (véase Pierrot et al., 2009). Estos rangos se eligieron de forma que si cada parámetro se encontrara dentro de su rango estricto, los datos de CO2 resultantes serían buenos casi con toda seguridad. Si un parámetro está fuera de su rango o si un parámetro se estima a partir de valores buenos circundantes, el indicador de calidad de ese registro de datos se establece en 3 (valor cuestionable). Los datos de CO2 resultantes podrían ser buenos; sin embargo, los investigadores deben determinar si estos datos son válidos para sus fines.
Referencias
DOE (1994). OE (1994). Manual de métodos para el análisis de los distintos parámetros del sistema de dióxido de carbono en agua de mar; versión 2. DOE.
Feely, R. A., R. Wanninkhof, H. B. Milburn, C. E. Cosca, M. Stapp y P. P. Murphy (1998). A new automated underway system for making high precision pCO2 measurements onboard research ships. Analytica Chim. Acta 377: 185-191.
Ho, D. T., R. Wanninkhof, J. Masters, R. A. Feely y C. E. Cosca (1997). Measurement of underway fCO2 in the Eastern Equatorial Pacific on NOAA ships BALDRIGE and DISCOVERER, NOAA data report ERL AOML-30, 52 pp., NTIS Springfield.
Pierrot, D., C. Neill, K. Sullivan, R. Castle, R. Wanninkhof, H. Luger, T. Johannessen, A. Olsen, R. A. Feely y C. E. Cosca (2009). Recommendations for autonomous underway pCO2 measuring systems and data-reduction routines. Deep Sea Research II, 56: 512-522.
Wanninkhof, R. y K. Thoning (1993) Measurement of fugacity of CO2 in surface water using continuous and discrete sampling methods. Mar. Chem. 44(2-4): 189-205.
Weiss, R. F. (1970). The solubility of nitrogen, oxygen and argon in water and seawater. Deep-Sea Research 17: 721-735.
Weiss, R. F. (1974). Carbon dioxide in water and seawater: the solubility of a non-ideal gas. Mar. Chem. 2: 203-215.
Weiss, R. F., R. A. Jahnke y C. D. Keeling (1982). Seasonal effects of temperature and salinity on the partial pressure of CO2 in seawater. Nature 300: 511-513.
Takahashi, T., J. Olafsson, J. G. Goddard, D. W. Chipman y S. C. Sutherland (1993). Seasonal variation of CO2 and nutrients in the high-latitude surface oceans: a comparative study, Global Biogeochem. Cycles, 7, 843-878.
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