阿拉斯加:监测混合动力和水质北极LTER利用PME和Campbell Scientific的设备监测图利克湖

图里克湖位于阿拉斯加北部普拉德霍湾以南130英里处。它是北极长期生态研究(LTER)项目的主要监测点之一，也是加州大学Sally MacIntyre领导的研究地点，研究水动力学和生态系统功能之间的联系。这两项研究都由美国国家科学基金会资助。它被归类为双极湖，即经历两个混合期的湖泊——一个在春季，一个在秋季。夏季，由于太阳使上层温度升高，湖水在温度上形成分层。温跃层(温度快速变化的层)将温暖的上层和寒冷的深层隔开。冬天湖水被冰覆盖。

图力克湖是全球湖泊生态观测网(GLEON)的一个站点。目前，全球共有22个网站，每年都有新会员加入。其目标是用热敏电阻链与气象站结合，将数据实时传输到一个中央计算设施。理想情况下，氧气也将在这些地点进行实时测量。

为了更好地了解Lake Toolik的混合动力学，该公司安装了T-Chain (Precision Measurement Engineering, Inc.的垂直系列温度传感器)和Campbell CR10X数据记录仪。(T-Chain也可以与我们的CR1000和CR800数据记录器接口。)T-Chain和记录器在一系列深度收集实时、连续的温度数据，精度为±0.01℃。2008年夏季Toolik湖的实时数据显示在www.icess.ucsb.edu/biogeo/toolik1/toolikRT.html，并将于2009年夏季恢复收集数据时再次更新。

出于几个原因，研究人员对监测图里克湖的热分层及其混合动力学很感兴趣。一个原因是，预计北极地区将出现最剧烈的气候变化，需要温度数据来记录这些变化。

另一个原因是风在分层湖泊中产生内波。如果相对于分层来说，风足够强大，内部的波浪将会打破，并导致营养物质，在接近底部的水域中再生，垂直混合。如果湖中垂直混合营养物的数量足够大，浮游植物的生长速度就会增加。为了量化湖泊的生产力和预测生产力如何随时间变化，热分层测量是必不可少的。当进行多深度、时间序列的温度测量时，内波的振幅和形状是明显的。同样地，这些测量值允许用户计算涡旋扩散系数，这是一个表明湖中湍流量的参数，对计算营养物通量至关重要。

第三个原因是科学家们对不同大小和不同纬度湖泊的混合动力学感兴趣。时间序列的温度测量，加上地面气象学的测量，使科学家能够破译不同地区湖泊的不同动态。这一知识将使我们能够在气候变化和土地利用变化的情况下，更好地预测内陆水域的水质。

研究人员还对时间序列氧气测量与温度测量相结合感兴趣。通过这些测量，科学家可以量化湖泊的新陈代谢，也就是说，浮游植物和细菌的数量在增长。不同深度氧气的变化也反映了再矿化过程，即有机物转化为无机养分的过程。此外，时间序列的氧气和温度测量对于确定一个湖泊有多少适合鱼类的生长和生存是必要的。例如，由于营养物质的高负荷或混合不足，氧气在深海中耗尽，导致适合鱼类的栖息地丧失。气候变化可能会加剧这一问题。