*图中黄铜色为缺氧区
在海洋中，生命几乎无处不在，除了某些区域，在那里的氧气含量自然下降，不适合大多数需氧生物生存。这些荒凉的水域被成为“缺氧区”（oxygen-deficient zones），简称ODZs。尽管它们只占海洋总体积的不到1%，但它们是强效温室气体一氧化二氮的重要来源。它们可以影响渔业和海洋生态系统的范围。
现在，麻省理工学院的科学家们已经绘制出了目前世界上最大最详细的ODZs三维“地图集”。新的地图集提供了热带太平洋两个主要缺氧水体的高分辨率地图。这些地图显示了每个ODZ的体积、范围和不同的深度，以及精细的特征，例如侵入到其他缺氧区域的含氧水带。
该团队使用一种新的方法来处理超过40年的海洋数据，包括由许多研究船和部署在热带太平洋的自主机器人所进行的近1500万次测量。研究人员汇编然后分析了这些庞大而精细的数据，以生成不同深度的缺氧区地图，类似于三维扫描的许多片断。
根据这些地图，研究人员估计了热带太平洋的两个主要ODZ的总体积，比以前的工作更加精确。第一个区域从南美洲海岸延伸出来，面积约为60万立方千米——大约相当于填满2400亿个奥运会泳池的水量。第二个区域，在中美洲海岸附近，大约是之前估计的三倍大。
该地图集作为今天ODZ所在位置的参考。科学家们有望通过持续的测量来增加这个地图集的信息，以更好地跟踪这些区域的变化，并预测它们如何随着气候变暖而变化。
“人们普遍预计，随着气候变暖，海洋将会逐渐失去氧气。”但在热带地区，情况更为复杂，那里有大量的缺氧区。”贾雷克·克威辛斯基说，是这个地图集的开发团队成员之一，“绘制这些区域的详细地图很重要，这样我们就可以对未来的变化进行比较。”
该团队的研究发表在2021年12月27日的《全球生物地球化学循环》杂志上。
缺氧区是海洋中自然存在的大而持久的区域，是海洋微生物吞噬下沉的浮游植物以及周围环境中所有可用氧气的结果。这些区域恰好位于错过含氧水洋流的区域，因此，ODZs是相对永久的缺氧水域，可以存在于海平面以下约35至1000米的海洋中部深处。
在过去的40年里，科考船对这些地区进行了探索，他们把测量瓶扔到不同的深度，然后打捞上来海水，随后测量氧气含量。
但研究人员表示，这样的测量数据很可能会受到人为因素的影响。
而现在的团队没有依赖于采样瓶的测量，而是通过安装在设备外部的传感器或集成在机器人平台上的传感器获取数据，这些传感器可以改变它们的浮力来对不同深度的水进行测量。这些传感器测量各种信号，包括电流的变化或光敏染料发出的光的强度，以估计溶解在水中的氧气的数值。与代表单个离散深度的海水样本相比，传感器可以在水中连续记录信号。
科学家们试图利用这些传感器数据来估计ODZs中氧气浓度的真实值，但发现要准确转换这些信号非常困难，尤其是在浓度接近零的情况下。
于是研究人员最终使用的方法是观察测量值的变化趋势，而非某个具体的数字。
该团队的理由是，如果传感器显示在海洋里一个连续的垂直剖面中，氧气的值是恒定不变的，而不管实际值是多少，那么这应该就是表明氧气已经触底的迹象。
研究人员说：“我们现在可以从三维的角度看到太平洋缺氧区域的分布是如何变化的。”
该团队绘制了热带太平洋两个主要ODZ的边界、体积和形状，一个在北半球，另一个在南半球。他们还可以看到每个区域的细节。例如，缺氧的水“更浓”，或更集中在中间，并似乎在每个区域的边缘变薄。也可以看到有些缝隙，这表明有某种机制将氧气带到这个区域，使它与周围的水相比含有更多的氧。
利用这些数据，科学家们对海洋的氧气供应是如何被影响的可以有更多的了解。
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