Nagraadse studente trotseer die Suidelike Oseaan vir navorsing oor klimaatsverandering | LitNet
Die span voor die SA Agulhas II vir die 2019 wintervaart
Nagraadse studente van onder andere die Universiteit Stellenbosch (US) het onlangs aan boord van die SA Agulhas II hul wintervaartekspedisie voltooi. Hulle navorsing gaan oor onder meer die mensgemaakte impakte op die oseaan met betrekking tot klimaatsverandering.
Lees meer oor die antroposeen, "'n epog waarin die mens die aarde en sy stelsels en die gang van die natuur verander", in die LitNet Akademies-artikel, "Aantekening: Om globale omgewingsreg en -regulering in die antroposeen te herbedink" (Louis Kotzé, 2013)
Hul navorsing handel daaroor om die seisoenale verandering van die Suidelike Oseaan beter te verstaan en hulle het gevolglik die stormagtige Suidelike Oseaan met vyf meter hoë golwe en baie min son trotseer.
Die groep het 'n span van 14 nagraadse studente van die US se Departement Aardwetenskappe en ses mobiele laboratoriums ingesluit, sowel as vier US-ingenieurstudente wat die vibrasies bestudeer het wat opgewek word as die skip deur yswater vaar en deur golwe geslaan word, en hoe passasiers daarop reageer. Hulle het ook gekyk watter impak dit op die skip se struktuur het.
Johan Viljoen, 'n PhD-student in mariene biogeochemie aan die US wat die vaart meegemaak het, vertel meer oor die navorsing.
Tafelberg in die agtergrond
'n Span nagraadse studente van die US se Departement Aardwetenskappe was onlangs aan boord van die SA Agulhas II vir die 2019 wintervaart. Vertel ons meer van hierdie ekspedisie?
Hierdie ekspedisie het deel gevorm van die sogenaamde SCALE-projek (Southern oCean seAsonaL Experiment"). SCALE is 'n inisiatief wat deur beide nasionale en internasionale navorsingsgroepe van universiteite en ander navorsingsinstellings van stapel gestuur is om die seisoenale verandering van die Suidelike Oseaan beter te verstaan. Die benadering is multidissiplinêr en hierdie wintervaart (die eerste van drie) was een van die grootstes nog waar navorsing in medewerking op die SA Agulhas II gedoen is. Die fokus op die seisoenale siklus is belangrik, aangesien die ekostelsel se reaksie op die fisiese aspekte van seisoensveranderinge 'n aanduiding is van hoe dit deur klimaatsverandering beïnvloed sal word. Dit word aangedui deur verskynsels of faktore soos fitoplanktondiversiteit, primêre produksie (eerste bron van kos in die oseaan se voedselketting) en die koolstofkringloop.
Hierdie ekspedisie vorm deel van die sogenaamde SCALE-projek
Volgens Susanne Fietz, 'n omgewingsgeochemikus in die US se Departement Aardwetenskappe, is 'n multidissiplinêre benadering gebruik om die verband tussen die geochemiese eienskappe van die oseaan en mikro-organismes soos fitoplankton en bakterieë beter te verstaan. Wat behels dit? Wat beteken dit?
Met 'n multidissiplinêre benadering bedoel ons die gebruik van meer as een metode, parameter en 'n verskeidenheid toerusting. Verskillende lede van die groepe het op verskeie parameters gefokus en sekere aspekte gemeet. Een fokus was byvoorbeeld op die stofdeeltjies in die lug, terwyl 'n ander groep weer temperatuur en windspoed gemeet het om 'n beter idee te kry van die effek wat die atmosfeer op die see en die winterys het. Met hierdie ekspedisie is daar ook gekonsentreer op die see-ys. Daar is aangeteken wanneer dit die eerste keer aangetref is, watter vorm die yskristalle aangeneem het, hoe die ys bo-op die water beweeg en ook watter organismes en elemente in die ys vasgevries is. Verder is die oseaan self indringend bestudeer. Monsters is van die oppervlak tot op die bodem (5 000 m) geneem om 'n reeks verskynsels te meet, insluitend die konsentrasie van koolstofdioksied (CO2), fitoplankton, nutriënte, spoormetale en ander voedingstowwe, en soöplankton. Verskeie fisiese parameters is ook gemeet – deur temperatuur te meet, kan ons byvoorbeeld verskillende seestrome identifiseer. Die vaart het staatgemaak op kennis uit verskillende dissiplines, soos oseanografie (fisies, biologies en chemies), ingenieurswese (siviel en chemies) en atmosferiese wetenskap om die winterseisoen van die Suidelike Oseaan te bestudeer.
Die ysige waters van die Suidelike Oseaan
Daar is tot geoutomatiseerde dryftoestelle ("gliders") ingespan wat in die oseaan agterlaat kon word om verskillende parameters te meet en die data via satelliet te stuur. Dit beteken dus dat ons data kan vasvang selfs in tye wanneer die skip nie fisies in die Suidelike Oseaan kan vaar nie. Die toestelle word dan weer later in die jaar opgepik wanneer die see weer bevaarbaar is.
Die kwessies rondom die klimaat en die oseaan kan nie meer deur een studieveld beantwoord word nie. Die probleme is kompleks en die impak verreikend. Hoe meer data van verskillende dissiplines ingesamel kan word, hoe meer akkuraat kan ons voorspellings maak deur die wetenskaplike modelle om die klimaat en die oseaan beter te verstaan. Dit is veral belangrik in 'n gebied soos die Suidelike Oseaan, omdat dit nog nie die fokusgebied van baie studies was nie.
Die ysige koue word trotseer
Julle ondersoek is onder andere ook daarop gemik om mensgemaakte impak op die mariene omgewing beter te kan verstaan?
Beslis. Ons groep by Aardwetenskappe (TracEx: Webwerf) se navorsing fokus op die studie van spoormetale. Wanneer ons byvoorbeeld deur menslike aktiwiteite brandstof verbruik, beland daar spoormetale in die oseaan via die atmosfeer. Een van die metale wat die meeste as 'n spoormetaal in die oseaan aangetref word, is lood (Pb). Deel van ons navorsing is dus om die konsentrasie en isotope van lood in die oseaan te bestudeer. Ons fokus veral op die oppervlakwaters naby vastelande en poog om vas te stel hoeveel lood daar in die oseaan is, wat die effek daarvan is en, belangriker, waar dit moontlik vandaan gekom het.
Dié wintervaart was een van die grootstes nog waar navorsing in medewerking op die SA Agulhas II gedoen is
Dus, in leketaal, wat behels julle navorsing?
Ons bestudeer die verhouding tussen spoormetale en fitoplankton. Fitoplankton is mikroskopiese plantjies in die oseaan wat die basis vorm van die oseaan se voedselketting – dit is 'n stapelkos vir verskillende soorte walvisse en ander seediere. Dit speel ook 'n groot rol in die koolstofkringloop. Net soos plante bo die water, neem fitoplankton koolstofdioksied (CO2) op en sit dit om in suurstof deur fotosintese. Spoormetale soos yster (Fe), sink (Zn), mangaan (Mn), koper (Cu), nikkel (Ni) en kobalt (Co) is noodsaaklike voedingstowwe vir die fitoplankton en 'n tekort daaraan kan dus 'n invloed hê op die verspreiding van verskillende soorte fitoplankton en hul vermoë om koolstofdioksied op te neem en in die oseaan te stoor.
Die SA Agulhas II
Die studie van spoormetale is 'n hoogs gespesialiseerde veld en gaan ook met uitdagings gepaard, aangesien dit moeilik is om die monsters te neem en te ontleed. Min navorsing is ook nog gedoen oor spoormetale in die Suidelike Oseaan. Ons het egter geografies 'n baie groot voordeel, en met toegang tot 'n navorsingskip soos die SA Agulhas II hoop ons om by te dra tot die kennis oor die verhouding tussen fitoplankton en spoormetale. Hoe meer ons daarvan leer, hoe beter kan ons die invloed van klimaatsverandering op die prosesse voorspel en sien hoe die oseaan in die toekoms sal funksioneer.
Omring deur ys
Vertel asseblief meer oor die groep wat die vaart meegemaak het – waar pas almal in die prentjie?
Die span het bestaan uit lede wat elk hul eie projekte of fokusgebiede het, maar saamgewerk het om die nodige toetse vir elkeen se navorsing te doen. Daar was mense wat al 'n paar keer 'n vaart meegemaak het, sowel as mense wat vir die eerste keer op 'n skip was! Die span het bestaan uit twee nadoktorale genote (Jan-Lukas Menzel en Saumik Samanta), vyf PhD-studente (Jean Loock, Ryan Cloete, Johan Viljoen, Ismael Kangueehi en Margaret Ogundare) en drie MSc-studente (Tara de Jongh, Herman Boock en Zandria Jordaan).
Jean, Ryan, Jan-Lukas, Saumik en Tara fokus spesifiek op spoormetale – dié wat deur die fitoplankton opgeneem word sowel as die besoedelende metale soos lood. Johan en Zandria fokus meer op die fitoplankton self en die elemente wat hulle beïnvloed en 'n effek het op die opname van CO2. Ismael se navorsing fokus op stofdeeltjies wat van die kontinente af in die see beland. Hy bestudeer ook watter metale in die stofdeeltjies aangetref word. Margaret fokus op die konsentrasie van CO2 in die oseaan.
Tydens die ekspedisie
Hoe was die algehele ervaring? Watter uitdagings het julle in die gesig gestaar? Wat was die hoogtepunte?
Oor die algemeen het die groep dit baie geniet. Selfs vir lede wat al in die Suidelike Oseaan gevaar het, is die winterseisoen 'n ander wêreld. Dis asemrowend om op die dek te staan en ysberge groter as die skip te sien verbydryf. Ongelukkig is die Suidelike Oseaan bekend as 'n rowwe see en dit vat maar 'n tydjie om jou seebene te vind. Seesiekte het dus van die mense vir 'n paar dae platgetrek. Die rowwe see en die weersomstandighede het ook soms ons navorsing belemmer en soms was die see net te rof vir ons om van ons toerusting in die water te laat sak. Ons was ook baie opgewonde om vir die eerste keer ysmonsters te neem, aangesien seisoenale ys een van die faktore is waarvan ons die minste weet. Ons kon dus monsters van die water, ys en sneeu neem om die fitoplankton en spoormetale in die winterseisoen te bestudeer. Ons het ook die kans gekry om nuwe toerusting te toets en het byvoorbeeld monsters geneem van vulkane onder die water om te bepaal of daar spoormetale deur hierdie sogenaamde hidrotermiese kraters vrygestel word. Al die eksperimente is harde werk in uiterste weersomstandighede, maar ons was ook gelukkig genoeg om nou en dan 'n blaaskans te vat en oor die dek te loer na walvisse wat opkom vir suurstof deur die ys of 'n rob of twee wat op die ys lê en rus.
Benewens die wetenskap en die natuurskoon het ons ook met die terugkeer die kans gehad om deel te wees van 'n ope dag in Oos-Londen om die skip ten toon te stel. Dit het ons 'n uitstekende geleentheid gegee om vir skoolkinders en die wyer publiek meer te vertel van ons navorsing en bewusmaking te skep vir die belangrikheid van fitoplankton, klimaatsverandering, die oseaan en die mens se uitwerking op die natuur.
Vir ons klompie wat in die 1960s met die ou RSA - 'n skippie teenoor die Agulhas II - na Antarktika gevaar het om daar 'n jaar met navorsing en ondersteuning deur te bring, is dit heerlik om te lees van die jong mense van vandag wat besig om aspekte van die wêreld om ons te ondersoek waarvan daardie tyd seker nie eers oor gedroom kon word nie, omdat nóg die insig nóg die apparatuur daarvoor toe bestaan het nie.