Thrown into the Deep End

By Amabelle Go, Sian Seymour, Stacy Ballyram, Yoania Perez, Ahmad Mohamed |

“Shooting” the XBT. Photo: E. Sauter (AWI)

One of the core modules for this expedition is the Oceanography module. This is where we get the opportunity to gain some hands-on experience using different oceanographic instruments as well as analysing the data we record. There was no time for rest and we began in the early morning a day after we boarded the R/V PolarsternSoNoAT, PS120,.

The first instrument we deployed was an Expendable Bathythermograph (XBT). This device contains a sensor which measures temperature profiles for depths of up to 1830 meters. We were told that in order to deploy this device, we needed to shoot it from the edge of the ship. We were excited to start our module off with a bang, but slightly disappointed to learn that by “shoot” they actually meant let the device fall out of the holder into the water. However, the thrill of collecting our first data was more than suffice.

Next was the CTD-Rosette. CTDs, or Conductivity-Temperature-Depth, is the name given for a collection of instruments which measure different oceanographic parameters in the water column. As the salts dissolved in seawater define its electric conductivity, one can invert conductivity readings into salinity. The CTD is lowered into the water from a cable and collects data as it descends. It is surrounded by a rosette of Niskin bottles which are closed at different depths to collect water samples. A common saying in oceanography is ‘hurry up and wait’, and this very much sums up our CTD experience.

Walking the dog. Photo: L. Krug (POGO)

Before the CTD was deployed we had to make sure that all Niskin bottles were loaded and that the all the valves were closed. We also had to make sure that each bottle was labelled and that this was properly recorded. It is important that these preparations are done well before we reach the station. Then came the fun part and we got ‘walk the dog’. The CTD is lifted using a winch and with a remote control we ‘walk’ the CTD out onto the deck where it is attached to a crane. The CTD is then lowered into the abyss. Now it came time to wait. Our deepest station was 5800 m and it took approximately 1.5 hours one way. Luckily, the CTD collects data in real time and we watched in amazement as different ocean parameters changed before our eyes. This was more than enough to keep us occupied. After our 3 hours of relaxation we were back to work. Once the CTD is brought back on deck we had to rush to collect water samples. Certain chemicals of interest, like dissolved Oxygen, can be affected if exposed to the air. Because of this we very quickly, but carefully, collected samples while making sure that this water was collected in the correctly labelled bottles. These samples were then taken back to the lab for analysis of nutrients, dissolved Oxygen, chlorophyll-a, HPLC and pH.

XBT Temperaturprofile

Our group was able to process and analyze some of the preliminary data we collected, and observed very interesting results. During the module we deployed four XBTs. We were fascinated with the results as we observed colder waters at the station close to the Antarctic and warmer waters as we moved northwards. In these temperature profiles we could also see an increase in stratification as we moved towards the equator. For the CTD data we looked at two important parameters, salinity and temperature profiles, and we were able to identify different water masses in the South Atlantic. Each of the water masses significantly influences the world’s ocean in one way or another. One of the most interesting and important water masses we observed was the Antarctic Bottom Water (AABW). This is the heaviest and coldest water mass and originates from the Antarctic. It brings with it a lot of dissolved Oxygen, an element important to the marine organisms. Interestingly, because of its characteristics, the AABW drives the movement of the whole ocean. This plays a critical role in climate change as the heating of the Polar Regions means difficulty in AABW formation. Another interesting water mass we observed was the influence of the North Atlantic Deep Water (NADW). From the name itself, this water mass is formed in the North Atlantic. It goes through changes as a result of evaporation and mixing with other water masses. This makes it heavy and the saltiest water mass. Aside from the aforementioned major water masses, there is the Antarctic Intermediate Water (AAIW). This water mass is also cold but less salty than the AABW so it does not sink too deep in the water column, but sits just above the NADW. These preliminary results already showed us things that are important in ocean observation.

Temperature-Salinity plot from the CTD data

Going into this module we all felt a bit overwhelmed, especially as we were the first group having the Oceanography module. Most of us had little to no experience using these instruments and the idea of actually handling them ourselves was daunting. We were pleasantly surprised to learn that we were all more than capable. This is largely due to the great guidance from the scientists who are teaching us. We ended the module, not only more experienced, but with a new collection of knowledge passed down from our mentors.

En el Fondo

Autores: Amabelle Go, Sian Seymour, Stacy Ballyram, Yoania Perez, Ahmad Mohamed |

Unos de los principales módulos de esta expedición es el de Oceanografía. Aquí tuvimos la oportunidad de obtener experiencia práctica utilizando diferentes instrumentos oceanográficos y en el análisis de los datos que observamos.

No hubo tiempo que perder, y empezamos temprano en la mañana del día siguiente que abordamos el Polarstern.

El primer instrumento que lanzamos fue el XBT(Expendable Bathythermograph, el nombre en inglés), por sus siglas en inglés. Este dispositivo contiene un sensor que mide perfiles de temperaturas hasta 1830 metros de profundidad. Nos indicaron que para lanzarlo necesitábamos lanzarlo desde el borde de la nave.  Estábamos tan emocionados de comenzar nuestro módulo con un disparo, pero un poco decepcionados cuando descubrimos que por ‘disparar’ se referían a dejar caer el instrumento al agua. Sin embargo, el hecho de obtener nuestra primera base de datos fue más que suficiente.

El siguiente instrumento fue el CTD/Rosette (Conductividad-Temperatura-Profundiad), el nombre que recibe un conjunto de instrumentos que miden diferentes parámetros oceanográficos en la columna de agua. Este se sumerge en la profundidad suspendida de un cable y recoge los datos mientras desciende. El CTD está rodeado por una roseta de botellas Niskin, que se cierran a diferentes profundidades para tomar muestras de agua.  Antes de que el CTD tuvimos que asegurarnos de que las tapas y válvulas de las botellas Niskin estuvieran correctamente cerradas. También tuvimos que asegurarnos de que las botellas estuvieran debidamente etiquetadas y tomar nota de ello. Es importante tener todas estas precauciones antes de llegar a las estaciones. Entonces llegó la parte divertida de ‘sacar el perro’. El CTD es sujetado por un montacargas y se saca a cubierta por control remoto, ahí se acopla a un gancho. Entonces se sumerge en el abismo, y a esperar. Nuestra estación más profunda fue de 5800m y tomó aproximadamente una hora y media. Afortunadamente, el CTD toma datos en tiempo real y observamos muy entusiasmados como los parámetros cambiaban con nuestros propios ojos. Una vez que el CTD fue devuelto a cubierta rápidamente coleccionamos muestras de agua. Ciertos parámetros, como oxígeno disuelto, pueden ser afectados si son expuestos al aire. Por esto, tomamos las muestras rápidamente pero con mucha precaución de depositarlas en las botellas correctas. Estas muestras fueron llevadas a laboratorio para el análisis de nutrientes, oxígeno disuelto, clorofila-a, HPLC y pH.

Nuestro grupo pudo procesar y analizar algunos de los datos preliminares que coleccionamos y observamos resultados muy interesantes. Durante este módulo lanzamos 4 XBTs. Estábamos fascinados con los resultados, puesto que observamos aguas muy frías en la estación más cercana a la Antártica y aguas más cálidas mientras nos movíamos hacia el norte. En estos perfiles de temperaturas también pudimos observar el aumento de la estratificación mientras nos acercábamos al ecuador. Para los datos de CTD nos enfocamos en dos importantes parámetros: salinidad y temperatura, de esta manera pudimos identificar diferentes masas de agua en el Atlántico Sur. Cada una de estas masas de una forma u otra influencia el océano global. Una de las masas de agua más interesantes e importantes que observamos es Aguas Profundas de la Antártica (AAWB). Esta es la más densa y fría que se origina en la Antártica, que lleva consigo una gran cantidad de oxígeno disuelto, lo cual es de gran importancia para organismos marinos. Debido a sus propiedades la AAWB  conduce el movimiento de todo el océano. Esto juega un papel fundamental en el cambio climático ya que el calentamiento en la Antártica dificulta la formación de AAWB.

Otra interesante masa de agua que observamos es Aguas del Atlántico Norte Profundo (AAIW). Esta se forma como resultado de la evaporación y mezcla con otras masas de agua, por este motivo es la más densa y salada de todas las masas de agua atlánticas. Además de las ya mencionadas, también está Aguas Intermedias de la Antártica. Esta también es muy fría pero menos salada que la AABW, por lo que no se hunde en la columna de agua, sino yace justo sobre la NADW. Estos resultados preliminares ya nos muestran factores claves en la observación del océano.

Este módulo fue bastante intenso ya que fuimos el primer grupo en experimentarlo. La mayoría de nosotros tenía poca o ninguna experiencia usando estos instrumentos y la idea de manipularlos realmente fue abrumadora. Sin embargo, fue muy placentero descubrir que fuimos más que capaces. Todo esto es gracias a la invaluable guía de los científicos que nos enseñaron. Al final del módulo tenemos no solo más experiencia sino una nueva colección de conocimientos que nuestros mentores nos transmitieron.

ディープエンドに投入

投稿者：アメベレ　ゴー、シアン　セイモアー、ステイシー　バリラム、ヨアニあペレス、アフマッド　モハメド

この調査のための中心的な研究の1つは海洋学です。ここで、私たちが記録したデータを分析するだけでなく、さまざまな海洋学的機器を使って実際の経験を積むことができます。休みなく、ポラーシュタインに乗船した翌日の早朝から始めました。

私たちが最初に設置した機器は、Expendable Bathy thermograph（XBT）です。この装置は1830mもの水深までの水温の連続データを測定するセンサーを含んでいます。この装置を設置するには、船の端から発射する必要があると言われました。私たちは器材を発射することに興奮していましたが、「発射」することによって実際に装置がホルダーから水中に落ちることを意味していたことを知ると少しがっかりしました。しかし、私たちの最初のデータを収集する緊張感は十分すぎるものでした。

次の機器はCTDロゼッタでした。 CTD（Conductivity-Temperature-Depth）は、水柱内のさまざまな海洋学的パラメータを測定する機器の集まりです。海水に溶解した塩がその導電率を決定するので、導電率の値を塩分に変換することができます。 CTDはケーブルで水中に投入され、降りるにつれてデータを収集します。水サンプルを集めるために異なる水深で密閉されたニスキンボトルがロゼットに取り付けられています。海洋学における一般的なことわざは「急いで待って」であり、これは私たちのCTDの経験をとても要約しています。 CTDが展開される前に、すべてのニスキンボトルが接続され、すべてのバルブが閉じられていることを確認する必要がありました。また各びんが分類され、これがきちんと記録されたことを確かめなければならなかった。私たちがっ調査ポイントに着く前にこれらの準備がうまく行われていることが重要です。それから楽しい部分、つまり「犬の散歩」を得ました。 CTDはウインチを使って持ち上げられ、リモコンでCTDをクレーンに取り付けられたデッキの上に「歩く」。 CTDはそれから深海に下げられます。そのときは待つのみでした。私たちの最も深い水深は5800 mで、片道約1.5時間かかりました。幸いなことに、CTDはリアルタイムでデータを収集し、目の前にさまざまな海洋パラメータが変化したのを驚いて見ていました。これらのリアルタイムデータを見ていたらあっという間に時間が過ぎました。 3時間のリラクゼーションの後、仕事に戻りました。 CTDがデッキに戻ってきたら、水サンプルを集めるために急いで行かなければなりませんでした。溶存酸素などの特定の化学物質は、空気に触れると影響を受ける可能性があるためです。このため、この水が正しくラベル付けされたボトルに集められていることを確認しながら、非常に迅速かつ慎重にサンプルを集めました。その後、これらの水サンプルを栄養素、溶存酸素、クロロフィルa、HPLCおよびpHの分析のために研究室に持ち帰りました。

私たちのグループは、収集したいくつかの予備データを処理し分析することができ、非常に興味深い結果を観察しました。機器の間に4つのXBTを配置しました。南極に近い場所で冷たい水を観測し、北に移動するにつれて暖かい水を観測したので、我々はその結果に魅了されました。これらの水温のプロファイルでは、赤道に向かって移動するにつれて層別化も増加することがわかります。 CTDデータについては、塩分濃度と温度プロファイルという2つの重要なパラメータを調べましたが、南大西洋のさまざまな水塊を識別することができました。それぞれの水塊は何らかの形で世界の海に大きな影響を与えます。私達が観察した最も興味深くそして重要な水塊の一つは南極海底水（AABW）でした。これは最も重くそして最も冷たい水塊であり、南極に由来します。それと共に多くの溶存酸素、海洋生物にとって重要な要素をもたらします。興味深いことに、その特性のため、AABWは海全体の動きを推進します。極地において加熱がAABW形成がいかに困難かを意味するので、これは気候変動において重要な役割を果たします。我々が観察したもう一つの興味深い水塊は北大西洋深層水（NADW）の影響でした。名前自体から、この水塊は北大西洋で形成されます。蒸発や他の水塊との混合の結果として変化します。これは重く、最も塩分の高い水塊にする。前述の主要な水塊とは別に、南極中間水（AAIW）があります。この水塊も冷たいですがAABWより塩分が低いので、水柱の中に深く沈み過ぎず、NADWの真上に位置します。これらの予備的な結果はすでに海洋観測において重要なことを私たちに示しています。

この機器を使った実践作業に入ると、特に私たちが海洋学実践作業を最初に行ったグループだったので、全員少し圧倒されました。ほとんどのメンバーはこれらの機器を使った経験がほとんど、または全くなく、実際にそれらを自分たちで処理するという考えは困難でした。私たちは皆、自分の既存の能力以上のものを学習でき喜ばしく驚きました。これは全て私たちを教えてくれている科学者からの素晴らしい指導によるものです。より経験豊富なだけでなく、以前の指導者から受け継がれた新しい知識の蓄積で実践作業は終了しました。