Daha çox

9.10: Dəniz Dibini öyrənmək - Geosciences

9.10: Dəniz Dibini öyrənmək - Geosciences


Puerto Riko səngərinin batimetrik xəritəsi.

Okeanoloqlar deyirlər ki, Ayın qaranlıq tərəfini okeanlar haqqında bildiyimizdən daha çox bilirik. Bu ifadə dənizin dibinə ikiqat doğrudur. Müasir texnologiyalar dənizin dibi haqqında daha çox məlumat əldə etməyimizə imkan versə də, geniş bölgələr araşdırılmamışdır. Tüplü dalğıclar təxminən 40 metrə dalış edə bilirlər və orada çox uzun qala bilməzlər. Sahil yaxınlığındakı orqanizmləri və ekosistemləri araşdırmaq üçün yaxşı olsa da, əksər okean tədqiqatları daha böyük dərinliklərə çıxmağı tələb edir.

Xəritəçəkmə

Plitə Tektonikası bölməsində, düşmən sualtı gəmilərini tapmaq üçün hazırlanmış əks -sədaların elm adamlarına dəniz dibinin batimetrik xəritələrini yaratmağa imkan verdiyini öyrəndiniz. Bu irəliləyişdən əvvəl, tədqiqatçılar dərinliyi bir anda kiçik bir nöqtədə ölçmək üçün gəminin yan tərəfinə bir xətt çəkərək az miqdarda dəniz dibini xəritəyə saldılar.

Uzaqdan nümunə götürmə

Okean kimyasını başa düşmək üçün su sütununun müxtəlif dərinliklərindən dəniz suyu nümunələri lazımdır. Bunu etmək üçün şüşələr bir kabel boyunca nizamlı dərinliklərdə yerləşdirilir və kabeldən bir ağırlıq düşdükcə bağlanır. Şüşə içərisində qalan su daha sonra laboratoriyada analiz edilə bilər və elm adamları dənizin dibindən qaya və çöküntü nümunələri toplamaqla da maraqlanırlar. Bir tarak, boş qayalar toplamaq üçün gəminin arxasına sürüklənən nəhəng düzbucaqlı bir kovadır. Cazibə qüvvəsi, dənizin dibinə düşən və nümunə götürmək üçün çöküntülərə parçalanan metal borulardır. Tədqiqat gəmisi, Joides Resolution, çöküntü və okean qabığının nümunələrini toplamaq üçün dənizin dərinliklərində qazılır. Elm adamları kimya və paleomaqnetizm üçün nümunələri təhlil edirlər.

Sualtı gəmilər

Dəniz suyu və süxur nümunələri birbaşa elm adamları tərəfindən a sualtı. Bu abunəçilər müşahidələr aparmaq üçün elm adamlarını aşağı çəkə bilər və abunəçilərin nümunə toplamaq üçün silahları var. Sualtı Alvin, insan idarə olunan bir avtomobildir. Alvin okean səthinin altında 4500 m -ə qədər dalış edə bilir və 1964 -cü ildən bəri 4000 -dən çox dalış həyata keçirir.

DSV Alvin və Woods Hole Oşinoqrafiya İnstitutundan tarixinin slayd şousuna baxın

Uzaqdan idarə olunan nəqliyyat vasitələri

Dənizin, uzaqdan idarə olunan nəqliyyat vasitələrinin və ya ROV -un insan missiyalarının xərclərini, təhlükələrini və məhdudiyyətlərini qarşısını almaq üçün elm adamlarına kameralar və elmi alətlər daşıyan kiçik vasitələrdən istifadə edərək okeanın dərinliklərini öyrənməyə imkan verir. Təyyarəni öyrənmək üçün ROV -lar istifadə edildi, bu da insanlı bir gəminin girməsi üçün çox təhlükəli olardı. Elm adamları, inkişaf etmiş əməliyyat sistemləri ilə ROV -ları elektron şəkildə idarə edir.

Bir YouTube elementi mətnin bu versiyasından xaric edilmişdir. Buraya onlayn olaraq baxa bilərsiniz: http://pb.libretexts.org/pg/?p=194

Bir YouTube elementi mətnin bu versiyasından xaric edilmişdir. Buraya onlayn olaraq baxa bilərsiniz: http://pb.libretexts.org/pg/?p=194


9.10: Dəniz Dibini öyrənmək - Geosciences

Şərqi Sakit okean yüksəlişi
2 -ci Ekspedisiya:
27 Yanvar & ndashFeb 8, 2000

Sakit okean və Cocos lövhələrini və Şərqi Sakit Okeanın yüksəlişini (qalın qırmızı xətlər) və plitələrin ayrıldığı orta okean silsiləsi plitəsinin sərhədini göstərən yer xəritəsi. Silsilə əvəz edən qara xətlər, plitələrin bir -birindən sürüşdüyü yerlərdir.

Dive & amp Discover & rsquos 2 -ci səyahət, sizi Meksikanın Manzanillo şəhərindən təxminən 500 mil cənubda Şərqi Sakit Okean yüksəlişinin zirvəsinə aparır, Yer qabığının daim yaradıldığı vulkanik silsiləyə. Dəniz dibinin yayılması, Sakit Okean Plitəsini hər il 11 santimetr (təxminən 5 düym) sürətlə Cocos Plitəsindən ayırır. Sakit okeanın şərqindəki tropik suların altında, Yerin və rsquos qabığının ən yüksək 500 metrini (təxminən 1640 fut) meydana gətirən bir çox aktiv vulkandan ibarət bir dağ silsiləsi var. Lav axınlarının qəribə və gözəl formaları var. Bəziləri dərin yivləri olan uzun silindrlər yaratmaq üçün diş pastası tüpündən sıxılmış kimi görünürlər, bəziləri də dolu divanlara bənzəyən böyük, çatlamış qaya yastıqları əmələ gətirir, hətta qara tafta ipli qıvrımlara bənzəyir.

Bu lavalar necə yarandı? Nə vaxt püskürdülər? Yerin okean qabığını meydana gətirmək üçün necə qururlar? Bu sualtı püskürmələr və lava axınları ilə əlaqədar Dive & amp Discover & rsquos Guaymas hövzəsinə ilk səyahət zamanı öyrənilənlər kimi hidrotermal deliklər necədir?

Dive & amp Discover & rsquos Cruise 2 zamanı bir neçə universitetin alimləri, mühəndisləri və tələbələri istifadə edəcək Alvin, çox həssas alətlərlə silahlanmış, bu suallara cavab tapmaq üçün. Gecə, bir müddət Alvin& rsquos batareyaları doldurulur, eyni zamanda gəminin arxasında vulkanik dənizin dibinin şəkillərini çəkmək üçün rəqəmsal kamerası olan xüsusi kamera kirşəsini çəkəcəklər. Bu, dənizin dibini xəritələməyə və okeanın dərinliyində lavanın necə və harada püskürdüyünü və okean qabığını meydana gətirmək üçün necə qurulduğunu anlamalarına kömək edəcək.

Şərqi Sakit Okean Yüksəlişindəki bu saytda aparılan araşdırmalar 1989-cu ildə Woods Hole Oşinoqrafiya İnstitutundan (WHOI) Dr Dan Fornari və Kaliforniya-Santa Barbara Universitetindən Prof. 9 & degN və 10 & degN Latitude, Argo adlı yedəkli kamera və sonar sistemindən istifadə edərək orta okean silsiləsinin xəritəsini çəkmək üçün [Argo haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün bura vurun]. Kruizdə bir çox hidrotermal deliklər və silsilənin bir neçə milini yeni, yastıqlı qara lava ilə əhatə edən böyük bir vulkan püskürməsinə dair sübutlar tapdılar. 1991 -ci ildə, hidrotermal havalandırma kanallarından və lavlardan nümunə götürmək üçün Şərqi Sakit Okean yüksəlişində dalmağa getdilər. Tapdıqları şey onları şoka saldı! Dəniz sahilinə girəndə Alvin, bir sualtı vulkanik püskürmənin olduğunu və yalnız 2 il əvvəl gördükləri hidrotermal deliklərin bir hissəsini Argo sistemi ilə örtdüyünü, hətta bəzi qurd qurdlarını bişirdiyini, isti, yeni bir lavanın dənizin dibini örtdüyünü anladılar!

İndi Lamont-Doherty Earth Observatory-dən Dan Fornari və Jim Cochran başda olmaqla bir qrup geoloq və geofizikçi ilə birlikdə Şərqi Sakit Okeana yüksəlir. Alvin lav axınlarını və hidrotermal delikləri öyrənmək və nümunə götürmək. Okean qabığını və onu əmələ gətirən lavı öyrənmək üçün Yerdəki cazibə qüvvəsini və maqnit sahələrində çox kiçik dəyişiklikləri ölçmək üçün həssas vasitələrdən istifadə edəcəklər. Bir həkim insan bədənində nələrin baş verdiyini öyrənmək üçün stetoskopdan istifadə etdiyi kimi-tibbi uzaqdan zondlama-Dan, Jim və həmkarları Yer kürəsini və rsquos okean qabığını öyrənmək üçün geofiziki uzaqdan zondlamadan istifadə edəcəklər.

Şərqi Sakit Okeanın yüksəlişinin vulkanik dəniz dibini araşdırarkən və altında olanı - okean qabığının içərisində olanları anlamağa çalışarkən və 1991 -ci il püskürməsindən bəri hidrotermal deliklərdə gedən bioloji və kimyəvi dəyişiklikləri izlədikcə onlara qoşulun.

Məqsədlər
Geofizika nədir
Geofizika, Yerin fizika prinsiplərindən istifadə edərək öyrənilməsidir. Bir geofizik, əllə & ldquoseeing & rdquo etməkdənsə, Yer haqqında onlara məlumat vermək üçün alətlərdən istifadə edən biridir. Bu üsullar, məsələn, yerin müxtəlif təbəqələrindəki səs sürətindən istifadə etməklə və ya Yerin və cazibə qüvvəsinin və maqnit sahələrinin öyrənilməsi sayəsində planetin daxili quruluşunu anlamağa kömək edir. Bu metodlardan istifadə edərək, geofiziklər Yerin & ldquoanatomy & rdquo'nun nə olduğunu söyləyə bildilər. Geofizika, zəlzələlərin harada baş verdiyini və Los Anceles kimi şəhərlərdə səbəb olduğu zərərin qarşısını almağa və ya minimuma endirməyə kömək etmək üçün ən vacib üsullardan biridir. Geofizika, elm adamlarına və mühəndislərə neft və qaz tapmaqda kömək edən əhəmiyyətli bir vasitədir.

Yerə baxmaq - Geofizika Açardır!
Yerin içini necə görürsən? Quruda çöküntü təbəqələrini görmək üçün bir xəndək qaza bilərsiniz, qayaların qatlarını və necə qatlandığını görmək üçün uçurumun yanına baxa bilərsiniz və ya qabığın içindəki qayaları görmək üçün minaya düşə bilərsiniz. Okeanın ortasında, Yerin içərisinə baxmaq daha çətindir. Hər şeydən əvvəl, sizinlə dənizin dibində açılan qayalar arasında 2500 metr (8200 fut) dəniz suyu var. Alvin elm adamlarına dənizin dibinə enməyə, müşahidələr aparmağa və süxurlardan nümunələr götürməyə imkan verir, ancaq dənizin dibinin altında olanlar haqqında məlumat əldə etmək daha çətindir - bunu etmək üçün fərqli alət və texnikaya ehtiyacınız var. Geofizikanın gəldiyi yer budur!

Məqsədlər
Bu kruizdə olan elm adamları, 9 və 37 və rsquoN Latitude yaxınlığında Şərqi Sakit Okeanda okean qabığının yuxarı hissəsini öyrənmək üçün iki fərqli geofiziki ölçmə istifadə edəcəklər. Elm adamları iki növ elektron cihazdan istifadə edəcəklər- biri Yerdəki və rsquos cazibə sahəsindəki kiçik dəyişiklikləri ölçmək üçün, digəri isə Şərqi Sakit okean yüksəlişi oxu boyunca maqnit sahəsindəki kiçik dəyişiklikləri ölçmək üçün. Dəniz sahillərindən istifadə edərək minlərlə rəqəmsal şəkil çəkəcəklər Alvin Vulkanik ərazinin ətraflı xəritələrini tərtib edə və çəkisi və maqnitlə əlaqələndirə bilmələri üçün yedəkli kamera kirşəsi. Bu məlumatlar və ya məlumatlar birlikdə bu kimi suallara cavab vermələrinə kömək edəcək:

  • Dəniz dibindəki lav axınları zaman keçdikcə okean qabığını necə əmələ gətirir?
  • Lav həmişə silsilə oxunda eyni yerdə püskürür?
  • Püskürəndə, başladığı yerdən və ya çatlaqdan nə qədər uzaqlaşır?
  • Vulkan püskürəndə dərin okean hidrotermal deliklərinə nə olur?

Test etmək üçün hipotez
1. Şərqi Sakit okean yüksəlişinin altındakı magma kamerasından dənizin dibinə lava verən dayaqlar və ya qidalandırıcıların nümunəsi dəniz dibinin yaxınlığında toplanan cazibə qüvvəsi və maqnit məlumatları ilə xəritələndirilə bilər. Alvin.

& surəti 2010 Dive and Discover ™. Dive and Discover ™, şirkətinin qeydiyyatdan keçmiş ticarət nişanıdır
Woods Hole Okeanoqrafiya İnstitutu


Giriş seçimləri

1 il ərzində tam jurnal girişi əldə edin

Bütün qiymətlər NET qiymətləridir.
ƏDV sonradan hesaba əlavə olunacaq.
Vergi hesablanması ödəniş zamanı yekunlaşacaq.

ReadCube -də vaxt məhdud və ya tam məqalə əldə edin.

Bütün qiymətlər NET qiymətləridir.


9.10: Dəniz Dibini öyrənmək - Geosciences

9-10 ° N-də sürətlə yayılan Şərqi Sakit okean Yüksəlişi (EPR) qabığının içərisində əriyənlərin çoxu seysmik və dəniz dibinə uyğunluq tədqiqatları ilə aşkar edilən 4-6 km genişlikdə və 2-4 km hündürlükdə olan aşağı qabığın qismən əriməsi zonasında yerləşir. Bununla birlikdə, nə qədər ərimənin olduğunu və necə saxlanıldığını və/və ya necə daşındığını bilmirik, çünki fərqli temperatur, ərimə fraksiyası, ərimənin həndəsəsi və qaya kompozisiyası eyni sıxılma dalğa sürətinə malik ola bilər. Bütün qabığın sıxılma dalğa sürəti və dəniz dibinə uyğunluq məlumatları toplanmış və EPR-də 9 ° 30 ′ N-də ayrıca şərh edilmişdir. Sıxılma dalğa sürəti məlumatları, ərimənin həndəsəsindən və elastikliyin əhəmiyyətindən asılı olaraq, alt qabıqda 10% -dən 38% -ə qədər əriməni ifadə etmək üçün şərh edilmişdir [Dunn et al., 2000], lakin bu şərh yalnız nəzərə alınır. mümkün ərimə həndəsələrinin bir alt kümesi və ərimə nəslinin qaya kompozisiyasına həssaslığını nəzərə almır. Mümkün olduğunca geniş bir ərimə həndəsəsini modelləşdirərək və kompozisiya və ərimə həndəsəsi varyasyonlarının təsirini dərinliklə sınayaraq mümkün ərimə miqdarları və həndəsələr aralığını araşdırırıq. Əvvəlcə Dunn et al. [2000]. Daha sonra, hər model üçün hesablanmış aşağı tezlikli (0.01 Hz) kəsmə modulunu dəniz ölçüsü ölçülmüş dəniz uyğunluğu ilə müqayisə edərək bu model məkanını azaldırıq. Dəniz qatı uyğunluq ölçüləri 0,003 ilə 0,03 Hz aralığında yer qabığının kəsmə moduluna həssasdır və bu kəsmə modulu ilə seysmik tezliklərdə (10-15 Hz) sıxılma dalğa sürəti arasındakı əlaqə süxurun tərkibinə, ərimə həndəsəsinə və anizotropiyanın əhəmiyyəti. Yeni model məkanını təqdim edirik və Şərqi Sakit Okeanda yer qabığının yığılmasına təsirlərini müzakirə edirik.


Niyə Web GIS kifayət etməyəcək:Virtual Tədqiqat Gəmisi ilə Bir nümunə araşdırması

Bir neçə onillik araşdırma zamanı, 9-10 və 176N sahillərində yerləşən Şərqi Sakit Okean Rise dəniz dibinin yayılması mərkəzi dəniz geoloqları, geofizikləri kimyaçılar və bioloqlar tərəfindən araşdırılaraq qlobal okean silsiləsinin ən yaxşı öyrənilən hissələrindən biri olaraq ortaya çıxmışdır. Bu, çoxlu müşahidə məlumatları, nəticələr və məlumatlara əsaslanan nəzəri tədqiqatların çox olduğu bir bölgə nümunəsidir. Ancaq tədqiqatçı alimlər və ya pedaqoqlar tərəfindən hələ də bunlardan tam istifadə edilməmişdir. Vəziyyət yaxşılaşarkən, çox miqdarda məlumatlar, nəticələr və əlaqəli nəzəri modellər hələ də inert, interaktiv olmayan bir formada (məsələn, jurnal nəşrləri) və ya əlaqəsi olmayan və hazırda uyğun olmayan kompüter məlumatları və ya alqoritmləri olaraq mövcuddur. Dəniz alimlərinə və təhsil işçilərinə məlumatlara, xəritələrə və rəqəmsal modellərə eyni vaxtda giriş təmin edərək vəziyyəti yaxşılaşdırmaq üçün Virtual Tədqiqat Gəmisi adlanan bir hesablama mühiti və alətlər dəstinin prototipi burada təqdim olunur. Veb GIS vasitəsilə məlumatlara və nəticədə əldə edilən xəritələrə hazır giriş üçün infrastruktur istənilsə də və lazım olsa da, fərqli məlumatlar dəstini (məlumatlarla məlumatları) əlaqələndirmək üçün, məlumatların modellər ilə əlaqələndirilməsi, yeni əlaqələrin daha yaxşı kəşf edilməsi üçün də irəli sürülməlidir. müşahidə edilə bilən, ədədi simulyasiyaların təkmilləşdirilməsi və elmi fərziyyələrin kəmiyyət qiymətləndirilməsi. Veri GIS-in geniş yayılması üçün son həll deyil, yalnız ilkin bir addımdır və Virtual Tədqiqat Gəmisinin davam etdirilməsi (son tamamlanması 2004-2005-ci illərdə planlaşdırılır) orta okean silsiləsi icması üçün bir nümunədir. "məlumatlardan məlumatlara" rejimindən "məlumatlardan modellərə" və "məlumatların şərhinə" keçməyin effektivliyini sınayın.

Açar sözlər: web GIS, hesablama mühiti, Xəritəçəkmə və kəşfiyyat, dənizin dibinə yayılan, okean ortası silsilələri, fənlərarası elm

Yer elmləri sahəsində aparılan tədqiqatlar müntəzəm olaraq geologiya, geofizika, kimya, nəzəri maye mexanikası və biologiya daxil olmaqla bir çox fənləri əhatə edən çoxlu müşahidə məlumatları və nəticələr verir. Dəniz geoloji və geofiziki tədqiqatlar baxımından, okeanın ortasını əhatə edən dünyanı, çox gəmili batimetriyadan, gəmi əsaslı sonarlardan, foto və video görüntülərdən, çoxkanallı seysmikdən və s. ). Ən yeni yüksək dəqiqlikli Xəritəçəkmə sistemləri, dəniz səviyyəsinin alt metrlik piksel qətnaməsində rəqəmsal şəkillərini təmin edir və dənizdə gündə gigabayt sifariş verə bilər (Smith və digərləri, 2001).



Genişləndirilmiş görünüş üçün görüntüyə vurun

ŞƏKİL 1 Milli Geofiziki Məlumat Mərkəzində (NGDC) 1990 -cı ildən (Smith və digərlərindən sonra, 2001) dəniz geofiziki məlumatlarının rəqəmsal məlumat ehtiyatlarında artım (ilk növbədə multibeam və trackline batimetri, peyk altimetriyasından dəniz qatı topoqrafiyası, cazibə qüvvəsi və maqnitika). Kesikli xətlər, 9, 17 və 33 aylıq məlumatların ikiqat artımını göstərir.

Şərqi Sakit Okean Yüksəlişi (EPR) 9-10-10 N arasında hal-hazırda qlobal okean silsiləsinin ən yaxşı öyrənilən hissələrindən biridir (Şəkil 2). Geoloqlar, geofiziklər, kimyaçılar və bioloqlar da daxil olmaqla bütün dağ silsiləsi tədqiqatçıları tərəfindən aparılan bir neçə onillik gəmi araşdırması, çoxlu müşahidələr, nəticələr və məlumatlara əsaslanan nəzəri (çox vaxt ədədi) tədqiqatlarla nəticələndi. Ancaq bu məlumatların və məlumatların çoxu nə tədqiqatçı alimlərin özləri, nə də peşəkar müəllimlər tərəfindən hələ də tam istifadə edilməmişdir. Əksəriyyəti ya inert, interaktiv olmayan formada (məsələn, jurnal nəşrləri), ya da əlaqəsi olmayan və uyğun olmayan məlumat dəstləri, alqoritmlər və modellər şəklində mövcuddur. Orta okean silsiləsi alimləri məlumatların arxivləşdirilməsində ilk addımları atdılar, ancaq ictimaiyyətə açıq olan məlumatların toplanması kifayət etməyəcək. Elm adamları təkcə məlumatların əldə edilməsini və istifadəsini deyil, əlaqəli hesablama vasitələrini və paylanmış kompüter şəbəkələrində ədədi modelləri əlaqələndirmək üçün geniş proqramlaşdırma dəstəyinə ehtiyac duyacaqlar.


Genişləndirilmiş görünüş üçün görüntüyə vurun

ŞƏKİL 2 Şərqi Sakit Okean Rise, 9-10 və#176N-dən batimetrik məlumatların üçölçülü vizualizasiyası. Vizualizasiya hüceyrə ölçüsü 80 m olan bir şəbəkədən hazırlanmışdır, şaquli abartı 20xdır. Sağ üstdəki daxili xəritə, Meksika və Baja Kaliforniya ilə əlaqədar bölgənin yerini göstərir. Qatı xətlər Şərqi Sakit Okeanın yüksəlişinin oxunu izləyir və düzbucaqlı 9-10 və 176N seqmentlərini göstərir.

Bir nümunə gətirmək üçün EPR tədqiqatçılarını xüsusi maraqlandıran iki mövzu eksenel magma kameralarının fiziki quruluşu və hidrotermal konveksiyanın təbiəti olmuşdur. Böyük ölçüdə bu proseslərin tədqiqi bir -birindən asılı olmayaraq davam etmişdir. Məsələn, seysmoloqlar, yer qabığı magma sisteminin məkan ölçülərini və fiziki xüsusiyyətlərini, məsələn, temperatur və ərimiş fraksiya kimi xəritələşdirmək üçün seysmik sürəti və yüksəlişin azalmasını görməklə məşğul olmuşlar (Toomey və digərləri, 1990, 1994). . Geoloqlar və kimyaçılar hidrotermal sirkulyasiyanın təbiətini dərindən dərk etməyə cəhd göstərən aktiv havalandırma sahələrinin səthi ifadəsini və kimyasını xəritələməklə eyni dərəcədə məşğul olmuşlar (Haymon et al., 1991 Von Damm, 2000). mayelər dərin və hansı həndəsədə qabığa nüfuz edir? Cochran and Buck, 2001 Davis et al., 1996). Müstəqil olaraq aparılan bu cür tədqiqatlar ümumi bir proseslə əlaqələndirilir: hidrotermal mayelərin inkişaf edən magmatik sistemlə qarşılıqlı əlaqəsi.

Bu günə qədər eksenel istilik quruluşunun yalnız birinci nəsil ədədi modelləri hazırlanmışdır (məsələn, Dunn və digərləri, 2000). Üstəlik, bu modellər ədədi proqnozlarını seysmik, geoloji və ya kimyəvi müşahidələrlə bağlamaq üçün hələ istifadə edilməmişdir. Hidrotermal-magma kameralı qarşılıqlı təsirlərin real bir modeli illərlə davam edən araşdırma tələb etsə də, belə bir modelin inkişafına modellərin və məlumatların açıq şəkildə əlaqələndirilməsinə imkan verən bir araşdırma mühiti kömək edəcək. Buna baxmayaraq, yeni rəqəmsal modellərin inkişafı, əsasən mövcud modellər üçün sınaq yatağı kimi nəzərdə tutulmuş VRV layihəsinin çərçivəsindən kənardır.

Bu yaxınlarda seysmoloqlar qabarıq termal quruluşu ətraflı tomoqrafik şəkillərdən proqnozlaşdırdılar (Dunn və digərləri, 2000 Şəkil 3). Seysmik olaraq proqnozlaşdırılan izotermlər, hələ tam istifadə olunmamış ədədi modellərə məhdudiyyət qoyur. Xüsusilə, əvvəlki termal modellər, genişliyinin sabit olduğunu və konvektiv proseslərin gücləndirilmiş istilik keçiriciliyi ilə təqlid oluna biləcəyini nəzərə alaraq, yalnız dərinliyi qabığın əriməsi lensinə uyğunlaşdırmağa çalışırdılar. Seysmik və ədədi proqnozları kəmiyyətcə birləşdirən əlaqəli ədədi təcrübə, bu fərziyyələrin nəticələrini araşdırmaq üçün istifadə edilə bilər. Bu cür təcrübələr magma kameralarının genişliyini və/və ya hidrotermal mayelərin hansı dərinliklərə nüfuz etdiyini anlamağa kömək edə bilər. Bu nümunə, fərqli məlumat və model növlərini birləşdirməyə imkan verən bir verilənlər bazası mühiti ilə dəstəklənə bilən tədqiqat növləri üçün tipikdir. Temperaturu, stressi, kimyəvi axınları və s. Proqnozlaşdıran bir model, faktiki müşahidə edilə bilənlərə qarşı səmərəli şəkildə yoxlanılmadığı təqdirdə, həssas olmaq üçün böyük potensiala malikdir.


Genişləndirilmiş görünüş üçün görüntüyə vurun

ŞƏKİL 3 Dəniz qatı batimetriyası və Şərqi Sakit Okeanda 9 və#17630'N -də seysmik tomoqrafik görüntülərin nəticələri (TIERRA layihəsindən və Dunn və digərləri, 2000). Seysmik tomoqrafiya seysmik alətlərlə qeydə alınan zəlzələ dalğaları vasitəsilə Yerin daxili hissəsini nümunə götürür. Sürət anomaliyaları 0,2 km/s kontur aralığında göstərilir və üfüqi müstəvidəki oxlar anizotropiyanın sürətli oxunun istiqamətini göstərir (fərqli istiqamətlərdə dəyişən temperatur, gərginlik və ərimə kimi xüsusiyyətlər). "Deval", yüksəlmə oxu boyunca dənizin səthində magmanın yayılmasına təsir edə biləcək eksenel xətti sapma deməkdir.

Bu sənəd, veb GIS (məlumatların alt qruplarını izləmək, yükləmək və seçmək üçün), həm də ayrı bir əlaqəli verilənlər bazası idarəetmə sistemi (RDBMS) və tətbiq proqramlaşdırmasını özündə birləşdirən Virtual Tədqiqat Gəmisi (VRV) adlı prototipik bir hesablama mühitinin əsaslandırmasını izah edir. ədədi modellərin birləşməsini dəstəkləmək üçün interfeyslər (API). Belə bir hesablama mühitinin məqsədi, tədqiqatçıların fərqli məlumatları və/və ya rəqəmsal simulyasiyanı hesablama ilə əlaqələndirən fənlərarası təcrübələr aparmasına imkan vermək və bununla da müşahidə edilə bilənlər arasındakı yeni əlaqələri kəşf etmək, fərziyyələri kəmiyyətcə qiymətləndirmək və hətta rəqəmsal simulyasiyanı təkmilləşdirmək üçün misli görünməmiş qabiliyyətlər təmin etməkdir. Əlavə bir məqsəd, tədqiqatçıların təcrid olunmuş fenomenlərin mövcud modellərindən mürəkkəb hadisələrin özünəməxsus modellərini qurma qabiliyyətidir. Davam edən bir iş olan prototip, dərin bir okean xəritələşdirmə icması üçün bu birləşmənin istədiyiniz məqsədə doğru işləyib -işləməyəcəyinə dair bir nümunə araşdırma təqdim edir və hazırda icma girişi və test məlumat bazaları birləşdirilir. VRV-nin digər əsas komponentlərindən ikisi internetə çıxdıqda və veb GIS interfeysi ilə əlaqəli olduğundan, hər üç texnologiyanın birləşməsinin nəticələrini izah edən məqalələr dərc ediləcək.

Hansı məlumatların orta okean silsiləsi icması üçün əlçatan olması lazım olduğunu müəyyənləşdirmək və sonra məlumatlara fiziki giriş təmin etmək vacib ilk addımlardır. EPR və digər orta okean silsiləsi tədqiqatçıları tərəfindən müəyyən edilmiş məlumatların mövcud inventarına (məsələn, Smith və digərləri, 2001 Haymon və digərləri, 1998 Wright və digərləri, 1997 Wright və McDuff, 1998) daxildir: (a) dəniz dibi geologiyası, havalandırma yerləri, batammetriya, kamera müşahidələri, SeaMARC II, HMR-1 və ya DSL-120 yan tarama məlumatları, Argo I və Argo II çəkilmiş kamera və video müşahidələr (b) hidrotermal havalandırma və ya qaya nümunələrindən kimyəvi məlumatlar (c) geofiziki nəticələr Yer qabığının litologiyası xəritələri, eksenel magma kamerası reflektorunun yeri, dərinliyi və xarakteri, qabığın qalınlığı, seysmik sürəti (d) qaya sıxlığı, temperatur və ya gözeneklilik daxil olmaqla geoloji və geofiziki məlumatlardan irəli gələn fiziki xüsusiyyətlər və (e) bioloji havalandırma icma paylamaları.

Hesablama analizləri üçün məlumatların daha səmərəli istifadəsinə yaxınlaşmaq üçün, molekulyar biologiya cəmiyyəti tərəfindən göstərildiyi kimi, ümumi olaraq qəbul edilən bir məlumat modelinin qurulması da bir cəmiyyət verilənlər bazası üçün çox vacibdir (Goodman et al., 1995). Məlumat formatına əlavə olaraq, hansı metadatanın arşivleneceğini və ümumiyyətlə kodlaşdırılmış dəyərlərin və açar sözlərin və ya tezurinin (məsələn, Federal Coğrafi Məlumat Komitəsi (FGDC) metadata standartı və ya Milli Elm Vəqfi (NSF) Uzunmüddətli Ekoloji) necə kodlanacağını da müəyyən etmək lazımdır. FGDC standartına əsaslanan tədqiqat metadata təlimatları) idarə olunacaq. Verilənlər bazası infrastrukturunun qurulması üçün lazım olan bu üç komponent (məlumat tələbləri, məlumat modeli və metadata tələbləri) verilənlər bazası qurulması üçün memarlıq planına bənzəyir (Cushing et al., 1994, 1997).

Bu cür dizayn sənədləri ilə belə, okean ortası silsiləsi məlumatları üçün əsas hesablama mühiti mövcud texnologiya ilə qurula bilməz, çünki tək bir texnologiya hal-hazırda okean ortası silsiləsi cəmiyyətinin ehtiyaclarını ödəyə bilməz. Bu, elmi təhlildə çoxşaxəli əməkdaşlığın istifadəsini maneə törədən böyük problemləri, xüsusən də məlumatı şərh etmək və paylaşmaq üçün əlçatan etmək üçün texnologiyanın olmamasını müəyyən edən son NSF seminarının tövsiyələri ilə dəstəklənir (Patrikalakis, 1998). Əlavə bir problem, tədqiqatçılar üçün mövcud olan kommersiya verilənlər bazası sistemlərinin əslində elm üçün deyil, iş tətbiqləri üçün dizayn edilmiş və qurulmuş olmasıdır və buna görə də elm adamları üçün uyğun olan əlavə funksiyalara ehtiyac duyur. Bununla birlikdə, məkan məlumatlarını idarə edə biləcək Oracle 9 kimi düzəlişlərin tətbiqi ilə bu yavaş -yavaş yaxşılaşır. Nəhayət, orta okean silsiləsi alimləri, bir GIS mütəxəssisi olmadan bir sistemin fərqli komponentləri arasında, GIS ilə funksional məlumatlar arasında düzgün bir şəkildə hərəkət etməli olacaqlar. Belə "yapışqan" kommersiya olaraq mövcud deyil.

CİS otuz ildən artıqdır mövcud olsa da, veb GIS -in inkişafı son vaxtlar baş verən bir fenomendir. 1995 -ci ildə İnternetin böyük populyarlığı GIS məlumatlarını şəbəkələmək üçün yeni mənbələrin inkişafına təkan verdi. Statik və dinamik xəritə şəkillərindən daha çox funksionallıq təmin edən daha inkişaf etmiş veb GIS -lərinə qədər olan formatlardan ibarət olan paylanmış coğrafi məlumat tətbiqlərinin çeşidi və növləri o vaxtdan bəri artmışdır (Xue və digərləri, 2002). Veb GIS -in inkişafı ilə İnternet indi GIS funksionallığı və məlumatların yayılması üçün bir portal halına gəlir. Bu inkişaf, CBS -də səmərəliliyin artmasının təbii bir irəliləyişini izləyir (Chueng, 2001), lakin aşağıda müzakirə edildiyi kimi eyni problemlərin bəzilərinə də məruz qalır. Veb GİS -in versiyaları, sadə məlumatlara baxmaq qabiliyyətindən tutmuş, məkan analizinə və uzaq yerlərdən real vaxtda birgə səylərə qədər (Plewe, 1997) funksional olaraq daim təkmilləşir. Həqiqətən də, bir çox mütəxəssis, veb GIS -in nəticədə GIS -ə daxil olmaq üçün dominant format ola biləcəyini proqnozlaşdırır (Longley et al. 2001 Xue et al., 2002), bu, VRV -nin inkişafında ilkin olaraq nəzərə alınmışdır. EPR elmi icması üçün məlumat portalı.

Veb GIS -in mövcud funksional səviyyəsi ilə, konsepsiya yalnız sadə GIS ehtiyacları olan istifadəçilər üçün tam bir GIS proqramı əvəzinə istifadə etmək üçün idealdır. Dərin GIS bacarıqlarına malik olmayan insanlar üçün, sayt yaradıcısının xüsusi ehtiyaclarını ödəmək üçün uyğunlaşdıra biləcəyi sadələşdirilmiş bir interfeysdən istifadə edərək maraq dairəsinə aid məlumatları görmək üçün bir üsul təqdim edir. Tam GIS, bahalı proqram təminatının yerli quraşdırılması və lisenziyalaşdırılmasını, habelə çox böyük GIS məlumat dəstləri üçün xeyli saxlama sahəsinə malik güclü aparatı tələb edir.

VRV web GIS, ESRI -nin ArcIMS v. 3.1 -ə əsaslanır və 2 prosessorda 384 Mb RAM ilə 800 Mhz, Windows 2000 Dell Precision Workstation220 ilə işləyir. Veb server, Jakarta Tomcat Servlet Engine ilə Apache 1.3.23 və Java Runtime Environment ilə Java ‰ 2 SDK -dır. ArcIMS -in əsas quruluşu, server (distribyutor) və müştəri (izləyici) funksiyalarından başqa, müştəri ucundakı veb server, servlet mühərriki və veb brauzerdən ibarətdir (Şəkil 4). ArcIMS Spatial Server, bütün müştəri istəklərinin işləndiyi yerdir, ArcIMS Tətbiq Serveri isə sorğuları idarə edir və hansı xidmətlərin və harada işlədiyini izləyir. ArcIMS Bağlayıcıları, məlumatların qurulması və veb server ilə ArcIMS Tətbiq Serveri arasında ünsiyyəti asanlaşdırmaq üçün Genişlənən İşarələmə Dili (XML) üzrə bir dəyişiklik olan ArcXML -də yazılmışdır. ArcIMS Manager, MapServices-in (onlayn olaraq göstəriləcək məkan məlumatlarını saxlayan faylların) yaradıldığı, veb səhifələrin tərtib edildiyi və saytın idarə olunduğu veb əsaslı bir interfeysdir. MapService yaratmaq üçün istifadə olunan məlumat dəstləri sistemdə ASCII mətn faylları olaraq və ya Arc Spatial Database Engine (ArcSDE) vasitəsi ilə saxlanıla bilər. Nəhayət, ArcIMS Viewers veb saytın necə göstəriləcəyini müəyyən edir, ya bütün brauzerlər üçün əlçatan, lakin funksionallığı məhdud bir HTML görüntüləyicisi vasitəsi ilə, ya da daha geniş funksiyaya malik, lakin daha məhdud brauzer əlçatanlığı olan bir Java Viewer vasitəsi ilə (müştərilərin Java fişi olmalıdır. -Windows 2000 Internet Explorer -də ən yaxşı işləyən). O'Dea (2002), veb GIS qurulması, funksionallığı və sayt dizaynı haqqında əlavə məlumat verir.

Şəkil 4 ArcIMS -in ümumi memarlığı (Ətraf Mühit Sistemləri Araşdırma İnstitutundan sonra, 2000).

Şəkil 5, veb GIS -in, masa üstü GIS valideyninə bənzər şəkildə, məlumatları məkan olaraq təşkil etmək, əldə etmək və görmək qabiliyyətini necə təmin etdiyinə dair bir nümunəni göstərir, bu da elm adamlarına bir neçə verilənlər bazasını vahid, coğrafi istinad sisteminə inteqrasiya etməyə imkan verir. Məntiqi sorğular edilə bilər və müxtəlif təbəqələr və ya mövzular arasında məkan əlaqələri görülə bilər. Bu, seysmik hadisələrin göstərdiyi megaplumes və ya vulkan püskürmələri kimi gələcək okean ortası hadisələrinə sürətli reaksiya vermək üçün cəmiyyətə bilik yaymağın sürətli, "təmənnasız" və məntiqli bir yolunu təqdim edir. VRV -nin bu komponenti, EPR alimlərinin bir çoxu hələ də yad ola biləcək müxtəlif məlumat dəstləri arasındakı sadə məkan əlaqələrini görmək üçün bir araşdırma vasitəsi olaraq nəzərdə tutulmuşdur. Məsələn, havalandırma bioloqları dənizin dibində sualtı bir nümunə götürdükləri yerlərin yaxınlığında hansı kimyəvi və ya geoloji məlumatların mövcud olduğunu bilməyə bilər. Ya da geofiziklər, zaman keçdikcə dəniz dibinin altındakı zəlzələ episentrlərini qurmaq istəyə bilər, bu hadisələrin çoxalmasını və bu kümelenmenin dənizin özündə hidrotermal havalandırma deliklərinin yerləri və temperaturu ilə necə əlaqəli ola biləcəyini qeyd edə bilərlər.


Genişləndirilmiş görünüş üçün görüntüyə vurun

Şəkil 5 ESRI -nin ArcIMS -dən istifadə edərək VRV üçün veb GIS prototipinin nümunəsi, həm veb serverdən, həm də masa üstü müştəridən yerli məlumatlara eyni vaxtda daxil olmaq, daha yaxşı görünən xəritələr üçün piksellər əvəzinə vektorların axını və məkan sorğuları üçün funksiyalar təhlil. Məlumatlar EPR -dən (Haymon et al., 1991 Kurras et al., 1999 və Wright et al., 1995), eləcə də Sakit Okeanın şimal -şərqindəki Juan de Fuca silsiləsinin Endeavor Segmentindəndir (Wright və McDuff, 1998) .

Şəkil 6, bir EPR aliminin icra edə biləcəyi bəzi tipik web GIS əməliyyatlarını göstərir. Qeyd etmək lazımdır ki, EPR elm adamları adətən GIS güc istifadəçiləri deyillər və əsasən veb kəşfiyyat məlumatlarını araşdırmaq və yoxlamaq üçün istifadə etmək istəyirlər. Nöqtələr, ən çox vulkanik və hidrotermal aktivliyin meydana gəldiyi EPR üzərindəki eksenel zirvə kalderasının xarici divarının yerini göstərir. Bir hidrotermal havalandırma qurğusunun yeri tamponlanmışdır (Şəkil 6-da boz dairə), havalandırma sistemindən çıxa biləcək bir hidrotermal borunun uzaq bir nümayəndəsinə qədər, sonra sualtı suların və ya uzaqdan idarə olunan nəqliyyat vasitələrinin cari və planlı iz xətləri ilə müqayisə oluna bilər. sahə. İstifadəçi, havalandırma sahəsindən başqa bir nümunənin toplandığı kalderanın əks divarına qədər olan məsafə kimi məsafələri də ölçə bilər (Şəkil 6 -da qırmızı xətt). Şəkillər və ya video kliplər də "qaynar bağlantılar" vasitəsi ilə bu kimi veb xəritələrdəki yerlərə daxil edilə bilər. İstifadəçi həm veb serverdən, həm də müştəri və#146s masaüstündəki yerli məlumatlara, xəritələri dinamik şəkildə redaktə etmək və şərh etmək imkanı ilə eyni vaxtda daxil ola bilər. VRV üçün, istifadəçilərin öz məkan məlumat qatlarına qatqı vermələrinə və qatları masaüstündəki elmi vizual paketlərə və 2 və 3-cü hissələrə daxil olmaq üçün 3-D-ə çevrilə bilən formatlara ixrac etmələrinə imkan verən funksiyalar da yazılır. VRV (aşağıdakı hissələrə baxın).


Genişləndirilmiş görünüş üçün görüntüyə vurun

Şəkil 6 VRV üçün veb GIS prototipindən bir nümunə, bir alimin icra edə biləcəyi tipik əməliyyatları göstərir. İzahat üçün mətnə ​​baxın. Məlumatlar EPR -dəndir (Haymon et al., 1991).

Web GIS is therefore deemed as an effective way for an entire community of EPR scientists from several different labs and academic institutions around the world to initially encounter data before proceeding to transfer data to associated computational tools and numerical models. Current data consist of vector layers such as locations of hydrothermal vents, colonies of important vent biota (e.g., tubeworms, clams, mussels), faults, fissures, and lava flows, and tracklines and sample stations underwater vehicles, as well as raster layers of bathymetry that are being integrated via ArcSDE. In sum, the web GIS interface may be used as an atlas to find, view, and query the data, but also to translate between data formats and to execute simple spatial analyses (buffering, data clipping), and dynamic editing of data and annotation of resulting maps. The web GIS prototype is available at oregonstate.edu/dept/vrv.

Despite the increasing popularity of the web and web GIS as a means to disseminate information in the form of maps and digital data, many barriers to efficient and effective use persist (summarized as pertaining to government applications by Evans et al. 1999 McKee 2001). And while web GIS offers very effective ways to build and view mid-ocean ridge databases, there remain a number of shortcomings in using it as the sole environment for data storage and analysis. Indeed it is more effective when coupled with an "industrial-strength" RDBMS such as SQL Server, Sybase, Oracle or GemStone, as well as with numerical models. If one defines web GIS, at least in the way that it is implemented for the VRV prototype, as merely the front end of an "industrial strength" GIS that might be running on a single server or desktop, it follows that the general shortcomings of GIS will propagate to the realm of web GIS. While the situation is improving, specific issues that remain for the oceanographic community include the following.

Management of Non-Spatial Data. Combining spatial and non-spatial data presents unique challenges to data management and access over the web. Few web-based GIS environments have tools "out-of-the-box" for importing data and validating that data against a metadata profile as it is loaded into a database. Similarly, while GIS provides excellent end-user query capabilities, and simple data export capabilities to spreadsheets or single user databases, they are built around having a "map coverage" as the organizing principle of any particular data set (e.g., a map file and an associated attribute file), which can be problematic for the calculation of parameters that are not quite ready to be mapped in a traditional x-y or x-y-z space (such as calculated isotherms of temperature in x-z as predicted from seismic measurements). And although many web GIS have simple RDBMS environments imbedded in them it is not easy to connect them to more powerful products such as Oracle, Sybase, or DB2. These RDBMSs have better tools for reorganizing and packaging data for export to non- spatial uses and the technology for multi-user access and security is more well-developed.

Accessibility Within the community of EPR researchers we cannot assume that everyone is using GIS, and various data formats (GIS or non-GIS) vary according to the underlying data structure (vector or raster). However, RDBMS technology for providing web- accessible databases in flexibly specifiable formats, and for uploading and validating data via the web, is currently well understood. Following the example of the USGS EROS Data Center, EPR data within VRV are viewed cartographically, but available for download to the user via RDBMS. In this way the data may be still be imported to an offline, desktop GIS local to the scientist.

Time Series Data. Most GISs, web- based or desktop, currently have only rudimentary support of time series data. RDBMS support for maintaining and viewing data as a time series is better understood, primarily because of heavy use of time series by banks and stock exchanges who have lobbied DBMS companies for this functionality. As the VRV prototype progresses, links will be provided from the web GIS to special purpose programs that provide time series analysis.

Three-dimensional (3-D) Visualization. While current web GIS environments support two-dimensional geographic distributions very well, they do not provide easy-to-use 3-D or volumetric analysis in concert with the web mapping. In fact, RDBMSs do not provide this capability directly either, but it is probably easier to provide data directly to a web-based scientific visualization application from an RDBMS than from GIS. Most RDBMS' can export data sets to simple x-y-z files in one or two steps, whereas it is still difficult to export the proprietary formats of commercial GIS packages to formats seamlessly readable by packages such as Dynamic Graphics, IBM Visualization Explorer, or Spyglass. However, this is fast changing, and a good example is the new ArcConverter software filter that transfers data layers from an ArcView project directly to a format that can be interpreted by the Fledermaus visualization system (Fonseca et al., 2002). However, ArcConverter must still be run manually on the desktop and is not yet integrated into a web environment, nor is Fledermaus. A stop-gap solution may be to export everything to VRML but it would be difficult to access the attributes of the data.

Computational Models and Experiment Flow. GIS have excellent capabilities for connecting maps to computational models or for linking programs running on one platform to those running on another. And rigorous models are slowly being incorporated into GISs (e.g., MODFLOW for the hydrological community). However, these inclusions and linkages remain in the realm of terrestrial surface hydrology, groundwater contamination, and climate, and are not common within the mid-ocean ridge community. And there still remains no way to schedule even one, let alone a series of, computational experiments within a GIS, web-based or desktop, or to easily provide templates in a computational tool description for extracting data or importing results.

VRV Web GIS Empowered by Parts 2 and 3: Database Support and Model Coupling

This section suggests some solutions to the shortcomings previously outlined. First, appropriate database design elements for a computational environment such as VRV should not only include data access via web GIS, but a data model and data dictionary component with commonly used mid-ocean ridge data structures, tables of commonly used coded values, a dictionary of commonly used instruments (used for data collection ), a thesaurus of commonly used terms, and a hierarchically organized list of commonly used keywords. These will enable mid-ocean ridge scientists to describe their data using consistent descriptors, and allow researchers from different sub-disciplines to navigate databases efficiently.

VRV Part 2 focuses on common data models that can provide data, programs and metadata in a uniform manner, and includes: 1) a data model for marine geology data that abstracts across cruise formats 2) an infrastructure so that metadata for data sets published with different formats, or buried within data files, can be viewed as if they were all of the same format and 3) a distributed infrastructure so that data files and application output could be viewed as database queries. The metadata viewer (2) and the infrastructure for integrating marine geology data and applications (3) use LeSelect, a framework for accessing heterogeneous data and programs over Internet environments developed by E. Simon and colleagues at the Institut Nationale pour Recherche en Informatique (INRIA), France ( www.caravel.inria.fr/

leselect). LeSelect provides an underlying mechanism for distributed access to files, databases and programs. For VRV, it is extended by providing wrappers that map marine geology data files, metadata and programs onto commonly recognized names and formats, and clients that provide a uniform application interface for marine geology (Figure 7).


Click on the image for an expanded view

FIGURE 7 Design diagram for how various parts of VRV may work together. An existing tool, LeSelect, can be used in combination with web GIS, RDBMS and model coupling applications to run across platforms. In this hypothetical example, Le Select is allowing publishers of EPR, Endeavor and other mid-ocean ridge data to make those data appear similar to the global schema (also published, at right) by writing data wrappers that describe the data sources in terms of one or more tables and variables in each table. A data source may be an SQL database, or a flat file, or an XML file, etc. A data wrapper establishes correspondence between the names that the API (or user at the web browser) expects and those explicitly in the data source. Le Select allows the user to issue an SQL query against the published data sources. Locations of data sources appear similar to URLs. Le Select also allows the publication of programs that execute on foreign hosts. Input to a published program can be given as an SQL query (which will be issued by Le Select). Output from the program will be deposited as a file described by an output query (which must be issued by the user or API to get the data).

Second, many computational models of isolated phenomena are now well understood and captured in robust programs. The challenge now, for the ridge community as well as many other scientific communities, is to couple these models into self-consistent representations of more complex processes (Cuny et al., 1997). Coupling is more complex than program composition. Scientists are faced with the poorly understood task of establishing sophisticated time-varying relationships between models and large, multi-dimensional data that are heterogeneous in quantity, quality, scale, type, and ultimately importance. To accomplish this, they will need more than standard coupling mechanisms they will need support for dynamically exploring model correlations and relationships at a very high, domain-specific level (Figure 7).

Work in progress for VRV Part 3 includes building the infrastructure to support the fast prototyping of model couplings. Robust, abstract descriptions of existing computational models (existing code) will be made available in a common SQL database, a graphical interface will allow scientists to easily specify couplings between models, and the required interfaces and runtime monitor will be automatically generated.

Conclusion and Future Directions

VRV represents a unique case study for the mid-ocean ridge community to test the effectiveness of moving beyond a "data-to-data" mode (linking disparate data sets together) towards "data-to-models" and "data-to-interpretation". VRV is a prototype, the development of which is still ongoing, with the completion of Parts 2 and 3 expected in late 2003/early 2004. One portion of VRV supports the viewing, loading, selection of subsets of mid-ocean ridge data via web GIS, but it is argued here that web GIS may not be enough. While an infrastructure for ready access to data and maps is certainly desired and needed, data must also, at times, be linked to numerical models for better exploration of new relations between observables, and the quantitative evaluation of scientific hypotheses. For widespread data access, web GIS is therefore only a preliminary step rather than a final solution. VRV is therefore endeavoring to incorporate three technologies (none of which alone can meet the needs of mid-ocean ridge researchers): web GIS, a separate, more robust RDBMS, and APIs to support the coupling of numerical models.

As this environment is developed outreach and ongoing communication with the mid-ocean ridge community, including workshops, demonstrations, test deployments of the system and documentation, will help to refine the final product. Initial workshops are planned in 2004 to help define the data model and metadata requirements and to teach the basic operation of the VRV prototype to a wider audience. As all three parts of the prototype come together demonstrations will be conducted at mid-ocean ridge scientific meetings, and the entire prototype, along with sample EPR databases, will be deployed to selected laboratories.

Once the VRV prototype is refined and stabilized (including documentation for the software), a final teaching and system evaluation workshop in late 2004/early 2005 will be conducted for EPR researchers, including solicited feedback from the focus laboratories that have tested VRV. Particular attention will be paid to the possible deployment of a desktop version of VRV, that researchers will be able to run locally, should access to the web prove impractical on visits to the field (i.e., going to sea) or too slow for certain kinds of data analysis.

Cheung, R. L., and S. C. Brown. 2001. Designing a distributed geographic information system for environmental education, Proceedings of the 21 st Annual ESRI International User Conference , San Diego, CA: Environmental Systems Research Institute.

Cochran, J.R. and W.R. Buck, 2001. Near-axis subsidence rates, hydrothermal circulation, and thermal structure of mid-ocean ridge crests, J. Geophys. Res. , 106(B9): 19,233-19,258.

Cuny, J.E., R. Dunn, S.T. Hackstadt, C. Harrop, H. Hersey, A.D. Malony, and D.R. Toomey, 1997. Building domain-specific environments for computational science: A case study in seismic tomography, Int. J. Supercomputer Applications High Performance Computing, 11: 179- 196.

Cushing, J.B., D. Maier, M. Rao, D. Abel, D.M. DeVaney, and D. Feller, 1994. Computational proxies: Modeling scientific applications in object databases. In: French, J.C. (ed.), Proc. 7th Int. Working Conf. on Statistical and Scientific Database Management (SSDBM), IEEE Press.

Cushing, J.B., N. Nadkarni, D. Maier, S. Knackstedt, E. Lyons, and L. Delcambre, 1997. Database support for forest canopy researchers: Metadata as a byproduct of the research process, Proc. Konf. on Scientific and Technical Data Exchange and Integration , National Research Council.

Davis, E.E., D.S. Chapman and C.B. Forster, 1996. Observations concerning the vigor of hydrothermal circulation in young oceanic crust, J. Geophys. Res. , 101(B2): 2927-2942.

Dunn, R.A. and D.R. Toomey, 2001. Crack-induced seismic anisotropy in the oceanic crust across the East Pacific Rise (9䓞'N), Earth Planet. Elmi. Lett. , 189(1- 2): 9-17.

Dunn, R.A., D.R. Toomey and S.C. Solomon, 2000. Three- dimensional seismic structure and physical properties of the crust and shallow mantle beneath the East Pacific Rise at 9䓞'N, J. Geophys. Res. , 105(10): 23,537- 23,555.

Environmental Systems Research Institute, Inc. 2000. Customizing ArcIMS – HTML Viewer . Redlands, CA: ESRI, web link. Last visited: May 2002.

Evans, A., R. Kingston, S. Carver, and I. Turton, 1999. Web-based GIS used to enhance public democratic involvement, Proc. 4th Int. Konf. GeoComputation , Fredericksburg, Virginia, web link. Last visited: January 2002.

Fonseca, L., L. Mayer, and M. Paton, 2002. ArcView object in the Fledermaus interactive 3-D visualization system: An example from the STRATAFORM GIS. In: Wright, D.J. (ed.), Undersea with GIS , Redlands, CA: ESRI Press, 1-21.

Goodman, N., S. Rozen, and L. Stein, 1995. The importance of standards and componentry in meeting the genome informatics challenges of the next five years, Proc. 2nd Mtg. Interconnection Molecular Biology Databases (MIMBD '95).

Haymon, R.M., D.J. Fornari, M.H. Edwards, S. Carbotte, D. Wright and K.C. Macdonald, 1991. Hydrothermal vent distribution along the East Pacific Rise crest (9䓉'- 54'N) and its relationship to magmatic and tectonic processes on fast-spreading mid-ocean ridges, Earth Planet. Elmi. Lett. , 104: 513-534.

Haymon, R.M., J. Childress, D. Toomey, and K. Von Damm, 1998. RIDGE Workshop on the Results of Field Studies along the East Pacific Rise, 9-10°N , September 26- 28, Santa Barbara, California, web link. Last visited: January 2002.

Kurras, G.J., M.H. Edwards, D.J. Fornari and P. Johnson, 1999. An online database for the East Pacific Rise 9°- 10°N, RIDGE Events , 10(2): 9-13.

Longley, P.A., M.F. Goodchild, D.J. Maguire, and D.W. Rhind. 2001. Geographic Information Systems and Science , Chichester: John Wiley & Sons, Ltd.

McKee, L., 2001. Geography connects cyberspaces with the real world, GEOWorld , 14(2): 2-4, 6.

O'Dea, E., 2002. Integrating Geographic Information Systems and Community Mapping into Secondary Science Education: A Web GIS Approach , M.S. Thesis,. Corvallis, OR: Oregon State University.

Patrikalakis, N.M. (ed.), 1998. NSF Invitational Workshop on Distributed information, Computation, and Process Management for Scientific and Engineering Environments (DICPM), Washington, D.C.: National Science Foundation, web link. Last visited: May 2002.

Plewe, B. 1997. GIS Online: Information Retrieval, Mapping, and the Internet , Santa Fe, NM: OnWord Press.


GeoScience: Chapter 09

- Evidence : Matching Fossils, Ancient Climates, and Rock types and structures.

- The lithosphere is cracked into pieces forming plate tectonics.

Boundaries:
Divergent - spit apart
Transform - move past
Convergent - move toward

Fərqli Sərhədlər
Oceanic Ridges - elevated zones on major ocean basins

Rift Valleys -deep faulted structures found along the axes of divergent plate boundaries

Seafloor spreading - production of new oceanic crust

Continental rifts- when landmass splits into two or more segments

Subduction Zone- one plate is forced underneath the other

Oceanic to oceanic - one subducts underneath the other causing volcanic islands

Continental to continental - two plates crash and forms mountains

Paleomagnetism- natural remnant magnetism in rock bodies

Normal polarity- same as present day polarity

Reverse polarity - opposite magnetism than present day

Hot spots - concentration of heat remaining still on earths surface

Ocean Drilling - procedure used to confirm the sea floor was spreading as predicted

Slab pull - when cool dense oceanic crust sinks into the mantle and pulls the lithosphere with it

Ridge- push - causes oceanic lithosphere to slide down the sides of the oceanic ridge due to gravity


Download and print this article for your personal scholarly, research, and educational use.

Buy a single issue of Elm for just $15 USD.

Elm

Vol 356, Issue 6341
02 June 2017

Article Tools

Please log in to add an alert for this article.

By K. Andreassen , A. Hubbard , M. Winsborrow , H. Patton , S. Vadakkepuliyambatta , A. Plaza-Faverola , E. Gudlaugsson , P. Serov , A. Deryabin , R. Mattingsdal , J. Mienert , S. Bünz

Elm 02 Jun 2017 : 948-953

Massive methane blow-outs may be responsible for clusters of kilometer-wide craters in the Barents Sea.


The Floor of the Ocean Comes into Better Focus

Undersea mountains near the Hawaiian Islands, from the Marine Geoscience Data System. Images of the mountains and nearby seafloor are derived from sonar readings taken along the paths sailed by research ships. (Click on this and the other images for higher resolution.)

The bottom of the ocean just keeps getting better. Or at least more interesting to look at.

In an ongoing project, mappers at Lamont-Doherty Earth Observatory have been gathering data from hundreds of research cruises and turning it all into accessible maps of the ocean floor with resolutions down to 25 meters.

You can see some of the results here, at a mapping site that allows scientists—and you—to zero in on a particular location, zoom in and download topographical maps of the ocean floor. The Lamont data has also contributed to the latest version of Google ocean map, which now offers its own more closely resolved view of the ocean floor globally. (You can take a quick tour of the updated Google map here.)

“I love looking at everything,” said Vicki Ferrini, a scientist at Lamont who oversees the team that synthesizes the data and creates the maps. Ferrini may have absorbed more data about the ocean floor than anyone a self-professed map and data geek, she says she has her own map of the oceans in her head.

“I really like these sinuous channels in the deep sea, they’re very cool to me. … There [are] clearly concentrated areas of energy that are able to scour these river-like features through the seafloor. And the [mid-ocean] ridges are all pretty cool.”

A map showing the tracks of research vessels where more detailed imagery of the seafloor is available. From the Marine Geoscience Data System site.

The new data from Lamont covers about 8 percent of the ocean floor, a fraction of the oceans, but a sizable piece overall of the earth’s surface. The data mostly comes as a byproduct of scientific expeditions that send research vessels criss-crossing the seas, explained Suzanne Carbotte, a professor of marine geology and geophysics at Lamont. The cruises may not be focused on ocean topography at all but as the ships sail, they keep their measuring instruments humming and collect sonar data.

The sonar sends a pulse of sound down through the water column, and uses the speed of the sound’s return to calculate depth. Data from U.S. expeditions is archived by the National Oceanic and Atmospheric Administration. Lamont processes that data, gathers more from scientists around the world, and turns it into maps.

The Google ocean map, covering the entire ocean floor, relies mostly on data collected by satellite that is curated by the Scripps Institution of Oceanography, in partnership with NOAA, the U.S. Navy and the National Geospatial Intelligence Agency, with contributions from the Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology and Australia Geosciences-AGSO. It also incorporates the more precise data from Lamont. (A video produced by Scripps at this site offers an interesting global tour of mid-ocean ridges.)

The seafloor off the northwest coast of the United States and southwest Canada. From the Marine Geoscience Data System.

The satellite data details small changes in sea surface height which, through gravity, reflect the underlying topography of the sea floor. The latest version of the Scripps-NOAA ocean map offers a resolution of roughly 500 meters—an improvement over the earlier, 1 kilometer resolution. That means one data point for every 500-meter-square grid of the seafloor. Even that rough picture is valuable, Carbotte said. “The coarse data does a beautiful job revealing the detailed boundaries of earth’s tectonic plates and other large-scale seafloor structures, and the map covers the entire ocean,” she said.

Those measurements allowed researchers to discover a new “microplate” in the Indian Ocean—a remnant from the crustal shifts that sent the Indian subcontinent crashing into Eurasia, creating (and still forming) the Himalaya mountains. Researchers studying that plate have come up with a more precise date for when that collision began, 47.3 million years ago.

But the finer resolution mapping processed by Lamont opens up other avenues for scientists. “It allows you to study the active modern processes that shape the seafloor,” Carbotte said, like earthquakes and undersea landslides that can flush sediments across long distances.

Scientists can dive into the maps and data and use various tools at the Marine Geoscience Data System site, created to provide free public access to marine geoscience data. Lamont-Doherty serves as the host laboratory funding comes from the National Science Foundation, and from Google. The mapping page, here, has a “masking” tool (at the upper right) that allows the viewer to see the tracks of research vessels and contrast the sonar data results with the broader ocean map. Some of the more interesting features include the deep ocean trenches, the zigs and zags of fault lines where earth’s crust is forming and deforming, and massive oceanic plateaus and undersea volcanoes that reflect volcanic outpourings away from the mid-ocean ridges. There are “fabulous canyons that carve the continental margins and channels that extend out into the deeper oceans,” Carbotte said.

A section from the Marine Geoscience Data System map shows details along the mid-Atlantic ridge.

Scientists expect to see plenty of activity along the edges of tectonic plates including at the mid-oceanic ridges, where new crust is formed from upwelling and melting of the mantle below, and at subduction zones, where enormous slabs of earth’s crust collide and one plate sinks beneath another. But the new mapping has helped scientists see that there’s also geologic activity in the broad interior spaces of the oceanic plates, Carbotte says, such as fields of volcanic seamounts of many sizes, and far-reaching channels of sediments transported into the deep ocean.

The finer resolution helps scientists study how the crust forms at mid-ocean ridges and then deforms before descending into earth’s mantle, bending and faulting along subduction zones. “With the new detailed data from many subduction zones, we can conduct comparative studies of this bend faulting and relationships to the rate of subduction, the age of the plate and sediment cover, and [that] helps us in … understanding the subduction process,” Carbotte says.

The process of mapping the ocean floor in detail continues there’s enough data already available to keep Carbotte, Ferrini and the staff busy for a long time. Covering just 8 percent of the oceans has involved hundreds of cruises over millions of miles. The oceans are so large that a thorough mapping would involve an estimated 125 to 200 ship-years of cruises (mapping on land, even on distant planets, can happen far more quickly using satellites). The Lamont crew updates their maps every six months.

Lamont has been collecting measurements and other data about the oceans for more than half a century. The first comprehensive map of the global ocean floor was created by Lamont oceanographers Marie Tharp and Bruce Heezen and published in 1977. In the 1980s, another Lamont scientist, William Haxby, used satellite measurements to compose the first “gravity field” map of the oceans. Now, the same database contributing to Google Earth feeds Lamont’s EarthObserver, a global scientific mapping application for iPads and other mobile devices.

When we step onto an airliner, “We have map displays at our seats that show the flight paths, and it used to be the ocean was just a single flat, featureless blue,” Carbotte said. “Now they make use of these new ocean floor maps, so when you’re flying across the middle of the Atlantic, you can see the mid-ocean ridge right from your airplane seat.”

Multibeam sonar readings from the R/V Falkor opened up the details of Scott Reef, off the west coast of Australia, to view at about a 10 m resolution, shown here from the GeoMapApp.


Videoya baxın: Careers in the Geosciences