GEOTRACESเป็นโครงการวิจัยระดับนานาชาติเพื่อพัฒนาความเข้าใจเกี่ยวกับวัฏจักรทางชีวธาตุเคมี ใน ทะเล

GEOTRACES เป็นโครงการระดับนานาชาติที่จัดขึ้นภายใต้การอุปถัมภ์ของคณะกรรมการวิทยาศาสตร์ด้านการวิจัยทางทะเล (เดิมอยู่ภายใต้สภาวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศ ) การบริหารจัดการอยู่ภายใต้การกำกับดูแลของคณะกรรมการอำนวยการทางวิทยาศาสตร์ (SSC)ซึ่งประกอบด้วยตัวแทนจาก 15 ประเทศทั่วโลก และโครงการนี้มีประเทศเข้าร่วมอย่างแข็งขันมากกว่า 30 ประเทศ

แนวคิดของวัฏจักรอธิบายถึงเส้นทางที่ธาตุเคมีเคลื่อนที่ผ่านส่วนประกอบหลักสามส่วนของโลก (เช่น ทวีป บรรยากาศ และมหาสมุทร) เนื่องจากวัฏจักรเหล่านี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับพลวัตของสภาพภูมิอากาศและได้รับผลกระทบอย่างมากจากการเปลี่ยนแปลงของโลก จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องวัดปริมาณของวัฏจักรเหล่านี้^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

โครงการ GEOTRACES มุ่งเน้นไปที่ส่วนของมหาสมุทรในวัฏจักร โดยมีเป้าหมายที่จะทำแผนที่การกระจายตัวของธาตุติดตามและไอโซโทปในมหาสมุทร และทำความเข้าใจกระบวนการที่ควบคุมการกระจายตัวนี้ ธาตุติดตามบางชนิดมีความเชื่อมโยงโดยตรงกับสภาพภูมิอากาศ เช่น บทบาทของพวกมันในฐานะสารอาหาร ที่จำเป็น ต่อสิ่งมีชีวิต บางชนิดช่วยในการวัดปริมาณกระบวนการในมหาสมุทร (ต้นกำเนิดและพลวัตของสสาร อายุของมวลน้ำ ฯลฯ) และบางชนิดเป็นมลพิษ (เช่น ตะกั่วหรือปรอท) การสร้างแบบจำลองโดยใช้ข้อมูลที่รวบรวมได้จะช่วยให้เกิดความก้าวหน้าอย่างมากในการทำความเข้าใจมหาสมุทรในปัจจุบันและอดีต และปรับปรุงการคาดการณ์การตอบสนองของมหาสมุทรต่อการเปลี่ยนแปลงของโลก

หลังจากผ่านขั้นตอนการวางแผนและเตรียมการมาหลายปีแผนวิทยาศาสตร์ของโครงการ GEOTRACESก็ได้รับการเผยแพร่ในปี 2549 และโครงการ GEOTRACES ก็ได้เริ่มดำเนินการสำรวจทางทะเลอย่างเป็นทางการในเดือนมกราคม 2553 โดยคาดว่าขั้นตอนนี้จะกินเวลาประมาณหนึ่งทศวรรษ

ธาตุติดตามทำหน้าที่ควบคุมกระบวนการทางชีวภาพในมหาสมุทร ส่งผลต่อพลวัตของระบบนิเวศทางทะเลและวัฏจักรคาร์บอนแม้จะมีความสำคัญเช่นนี้ แต่ความรู้เกี่ยวกับวัฏจักรทางชีวเคมีของธาตุอาหารรองที่จำเป็นเหล่านี้ในทะเลกลับยังไม่สมบูรณ์อย่างน่าประหลาดใจ โครงการ GEOTRACES กำลังทำการวัดปริมาณการจัดหา การกำจัด การหมุนเวียนภายใน รูปแบบทางเคมี และการกระจายตัวของธาตุอาหารรองที่จำเป็นและธาตุติดตามอื่นๆ การทำความเข้าใจความไวของวัฏจักรทางชีวเคมีเหล่านี้ต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมจะช่วยปรับปรุงการคาดการณ์การตอบสนองของมหาสมุทรต่อการเปลี่ยนแปลงของโลก

วัฏจักรของธาตุและไอโซโทปจำนวนมากได้รับผลกระทบอย่างมากจากกิจกรรมของมนุษย์ ซึ่งทำให้มีการปล่อยสารอันตรายลงสู่มหาสมุทรเพิ่มมากขึ้น โครงการ GEOTRACES ให้ความสำคัญกับการทำความเข้าใจกระบวนการที่ควบคุมวัฏจักรทางชีวเคมีของธาตุในทะเล ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการคาดการณ์การเคลื่อนที่และชะตากรรมของสารปนเปื้อนในมหาสมุทร และช่วยปกป้องสิ่งแวดล้อมทางทะเลได้

ความรู้ส่วนใหญ่เกี่ยวกับสภาพมหาสมุทรในอดีต และบทบาทของมหาสมุทรต่อความแปรปรวนของสภาพภูมิอากาศนั้น ได้มาจากการวิเคราะห์รูปแบบของธาตุติดตามและไอโซโทปที่บันทึกไว้ในแหล่งเก็บข้อมูลทางทะเล (ตะกอน ปะการัง ฯลฯ) ความรู้ที่มากขึ้นเกี่ยวกับกระบวนการที่ควบคุมตัวติดตามเหล่านี้ในมหาสมุทรปัจจุบัน จะช่วยปรับปรุงการตีความสภาพมหาสมุทรในอดีต ซึ่งจะนำไปสู่การทำนายการเปลี่ยนแปลงในอนาคตได้อย่างน่าเชื่อถือยิ่งขึ้น

ผลประโยชน์จะเกิดขึ้นได้จากการดำเนินการตามเป้าหมายหลักสองประการ:

• เพื่อกำหนดการกระจายตัวของธาตุและไอโซโทปบางชนิดในมหาสมุทรทั่วโลก และเพื่อประเมินแหล่งที่มา การสะสม และวัฏจักรภายในของสารเหล่านี้ เพื่อให้สามารถอธิบายกระบวนการทางกายภาพ เคมี และชีวภาพที่ควบคุมการกระจายตัวของสารเหล่านี้ได้อย่างครบถ้วนยิ่งขึ้น
• เพื่อทำความเข้าใจการตอบสนองของวัฏจักรธาตุและไอโซโทปต่อการเปลี่ยนแปลงของโลก เพื่อช่วยในการทำนายอนาคต และเพื่อปรับปรุงตัวบ่งชี้ทางเคมีสำหรับการเปลี่ยนแปลงในอดีตของสภาพแวดล้อมทางทะเล

องค์ประกอบหลักของ GEOTRACES คือชุดการสำรวจทางทะเลที่ครอบคลุมมหาสมุทรทั่วโลกและเก็บตัวอย่างน้ำจากทุกชั้นน้ำ การสำรวจ GEOTRACES เหล่านี้จะเก็บตัวอย่างน้ำทะเลเพื่อวิเคราะห์ธาตุและไอโซโทปจำนวนมาก กลยุทธ์นี้ยึดหลักการที่ว่าการศึกษาธาตุหลายชนิดควบคู่กันไปจะทำให้ได้ข้อมูลมากกว่าการศึกษาธาตุเพียงชนิดเดียวอย่างละเอียดถี่ถ้วน

การเดินทางสำรวจ GEOTRACES ครั้งแรกคือการเดินทาง GPc06 ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2548 ในมหาสมุทรแปซิฟิกเหนือ แม้ว่าโครงการจะเปิดตัวอย่างเป็นทางการในเดือนมกราคม/กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2553 ก็ตาม^{[ 4 ] [ 5 ]}การเดินทางสำรวจ GEOTRACES ครั้งแรกของสหรัฐอเมริกาเกิดขึ้นในฤดูใบไม้ร่วง พ.ศ. 2553 บนเรือวิจัยR/V Knorrในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือ^{[ 6 ]}

การรับรองความถูกต้องของผลลัพธ์เป็นสิ่งสำคัญหาก GEOTRACES ต้องการสร้างชุดข้อมูลระดับโลกที่มีความหมาย ด้วยเหตุนี้ คณะกรรมการมาตรฐานและการสอบเทียบ (S&I) [1]จึงมีหน้าที่รับผิดชอบในการรับรองว่าข้อมูลที่ถูกต้องและแม่นยำจะถูกสร้างขึ้นในโครงการ GEOTRACES โดยใช้โปรโตคอลการสุ่มตัวอย่าง มาตรฐานการวิเคราะห์ และวัสดุอ้างอิงที่ได้รับการรับรองที่เหมาะสม รวมถึงการแบ่งปันวิธีการและผลลัพธ์อย่างแข็งขัน

เนื่องจากความเข้มข้น กิจกรรม หรือชนิดทางเคมีของธาตุติดตามหรือไอโซโทปอาจได้รับผลกระทบจากวิธีการเก็บตัวอย่าง การจัดการตัวอย่าง และการวิเคราะห์ทางเคมี โครงการ GEOTRACES จึงดำเนินตามกลยุทธ์ของการสำรวจทางทะเลโดยการตั้งจุดสังเกตร่วมกันตลอดเส้นทางการสำรวจ ในขณะเดียวกัน การสำรวจทางทะเลที่นำโดยสหรัฐอเมริกา 2 ครั้ง (ปี 2008 และ 2009) ได้จัดหาตัวอย่างสำหรับการสอบเทียบให้กับห้องปฏิบัติการจากหลายประเทศ นอกจากนี้ ตัวอย่างน้ำทะเลยังพร้อมให้ห้องปฏิบัติการอื่นๆ ที่ต้องการเข้าร่วมโครงการนี้ได้ใช้งานด้วย

การเปรียบเทียบข้อมูลอย่างง่าย เช่น ข้อมูลเชิงลึก จะแสดงให้เห็นว่ามีความไม่สอดคล้องกันหรือไม่ และหากมี ผู้ตรวจสอบสามารถตรวจสอบวิธีการและแม้กระทั่งการประมวลผลข้อมูลเพื่อระบุและแก้ไขปัญหาได้

การรวบรวมข้อมูลลงในฐานข้อมูลที่ปลอดภัยและค้นหาได้ง่ายนั้น ช่วยให้ใช้งานได้ง่ายและเป็นพื้นฐานสำคัญต่อความสำเร็จของโครงการศูนย์รวบรวมข้อมูล GEOTRACES (GDAC) มีหน้าที่รับผิดชอบในการรวบรวม การควบคุมคุณภาพ และการจัดเก็บข้อมูลอย่างปลอดภัยที่ได้รับจากศูนย์ข้อมูลระดับชาติและจากการสำรวจทางทะเล GEOTRACES ระหว่างประเทศหลักๆ โดยมีเป้าหมายหลักคือการบูรณาการข้อมูล GEOTRACES หลักเข้ากับชุดข้อมูลระดับโลก และทำให้ข้อมูลนี้สามารถเข้าถึงได้โดยนักวิทยาศาสตร์ที่เข้าร่วมและชุมชนวิทยาศาสตร์ในวงกว้าง ตามนโยบายข้อมูลของ GEOTRACES GDAC ตั้งอยู่ที่ศูนย์ข้อมูลสมุทรศาสตร์แห่งสหราชอาณาจักรและมีคณะกรรมการเฉพาะกิจที่มีตัวแทนจากนานาชาติกำกับดูแล

ผลิตภัณฑ์ข้อมูล GEOTRACES สามารถเข้าถึงได้ฟรีทางออนไลน์ผลิตภัณฑ์ข้อมูลระดับกลางชุดที่สาม (IDP2021) เปิดตัวในเดือนพฤศจิกายน 2021 โดยประกอบด้วยข้อมูลทางอุทกศาสตร์และธรณีเคมีทางทะเลที่ได้มาในช่วง 10 ปีแรกของโครงการ แรงจูงใจหลักในการเผยแพร่ผลิตภัณฑ์ในเวลานี้คือการเสริมสร้างและเพิ่มความร่วมมือกับชุมชนวิจัยทางทะเลในวงกว้าง ในขณะเดียวกัน GEOTRACES ก็กำลังมองหาข้อเสนอแนะเพื่อปรับปรุงผลิตภัณฑ์ข้อมูลในอนาคต

ผลิตภัณฑ์ข้อมูลระดับกลาง GEOTRACES ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}ประกอบด้วยสองส่วน: แพ็คเกจข้อมูลดิจิทัลและแผนที่อิเล็กทรอนิกส์ eGEOTRACES

ชุดข้อมูลดิจิทัล (สามารถเข้าถึงได้ที่http://www.bodc.ac.uk/geotraces/data/dp ) ประกอบด้วยข้อมูลจากการสำรวจทางทะเล 77 ครั้ง และพารามิเตอร์ทางอุทกศาสตร์และธรณีเคมีมากกว่า 800 รายการ ข้อมูลครอบคลุมมหาสมุทรทั่วโลก โดยมีความหนาแน่นของข้อมูลสูงสุดในมหาสมุทรแอตแลนติก

eGEOTRACES Electronic Atlas (สามารถเข้าถึงได้ที่www.egeotraces.org ) สร้างขึ้นจากชุดข้อมูลดิจิทัล และแสดงภาพ 2 มิติและ 3 มิติของการกระจายตัวของพารามิเตอร์ต่างๆ ในมหาสมุทร ภาพ 3 มิติให้บริบททางภูมิศาสตร์ที่สำคัญสำหรับการประเมินขอบเขตและต้นกำเนิดของกลุ่มสารติดตามได้อย่างถูกต้อง รวมถึงการอนุมานกระบวนการที่ส่งผลต่อสารติดตามและกำหนดรูปแบบการกระจายตัวของสารเหล่านั้น การเชื่อมโยงมากมายไปยังสารติดตาม ส่วนต่างๆ และแอ่งต่างๆ ที่พบในแผนภาพส่วนต่างๆ และภาพเคลื่อนไหว 3 มิติ ช่วยให้สามารถสลับระหว่างพารามิเตอร์และโดเมนต่างๆ ได้อย่างรวดเร็ว และอำนวยความสะดวกในการศึกษาเปรียบเทียบ นอกจากนี้ eGEOTRACES ยังสามารถช่วยในการสอนและกิจกรรมเผยแพร่ความรู้ และยังช่วยอำนวยความสะดวกในการถ่ายทอดผลลัพธ์ทางวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับสังคมไปยังบุคคลทั่วไปหรือผู้กำหนดนโยบายที่สนใจได้อีกด้วย

ในระยะแรก คณะกรรมการ GEOTRACES SSC มีประธานร่วมคือ ศาสตราจารย์ Robert F. Anderson จากLamont–Doherty Earth Observatory (มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย) และศาสตราจารย์ Gideon M. Henderson จากมหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ดต่อมา ประธานร่วมได้เปลี่ยนไปเป็น ดร. Maeve Lohan จากมหาวิทยาลัยเซาแธมป์ตันและดร. Karen Casciotti จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด

ในปี 2018 ตำแหน่งประธาน SSC ได้แก่ Phoebe Lam ( มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาครูซ ) และ Andy Bowie ( มหาวิทยาลัยแทสเมเนีย ) ^{[ 10 ]}

• เว็บไซต์โครงการ GEOTRACES
• ศูนย์รวบรวมข้อมูลนานาชาติ GEOTRACES (GDAC)
• ฐานข้อมูลบทความวิชาการที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิ GEOTRACES