劳伦·冯·伯格，2020届毕业生，发表了研究南极海冰的实习报告

在劳伦·冯·伯格拍摄的照片中，地球上最不适宜居住的地方之一的生命的起起落落在屏幕上起伏起伏。作为普林斯顿大学环境研究所(PEI)在斯克里普斯海洋研究所的实习生,圣地亚哥·冯·伯格曾在阳光明媚的把数据从自主机器人漂浮在冰冷黑暗的南大洋的视觉故事微小藻类浮游植物,每年开花时厚伤痕累累海冰将南极威德尔海退去。

现在，6月2日获得计算机科学学士学位的冯·伯格是发表在《地球物理研究快报》杂志上的一篇论文的第一作者，该论文研究了南极海冰在调节浮游植物生长中的作用。浮游植物构成海洋食物链的基础，通过光合作用从大气中吸收二氧化碳。

这篇论文首次使用了从南极海冰上形成的巨大的近海冰洞(称为冰穴)中收集到的生物地球化学观测数据。2017年，在南极洲威德尔海附近被称为莫德隆起的水下高原上形成的冰沼(如图)导致了浮游植物早期和长期的爆发，吸收了大量的二氧化碳。

Photo by NASA Earth Observatory

冯伯格和主要以斯克里普斯为基础的研究小组发现，海冰的消融会显著影响浮游植物的生长和活动，从而影响浮游生物从大气中吸收二氧化碳的数量。研究数据是由位于普林斯顿的南大洋碳和气候观测建模项目(SOCCOM)收集和提供的，该项目由美国国家科学基金会(National Science Foundation)资助，包括斯克里普斯研究所(Scripps)在内的多个机构的研究人员参与。

这篇论文是第一次使用生物地球化学观测数据，这些数据来自于南极海冰上形成的巨大的、很少出现的近海冰洞(称为冰穴)。来自SOCCOM浮标的数据显示，2017年在水下高原上开放的水螅湖导致了浮游植物早期和长期的爆发，吸收了大量的二氧化碳。

“因为有两个生物地球化学浮体在莫德隆起的时候进行测量，当冰穴发生的时候，已经有关于冰穴的研究，但是还没有关于冰穴如何影响生物学的研究，”冯伯格说，他也在二月的海洋科学会议上展示了这项研究。

“由于我为这个项目所做的研究都是与编码相关的，我的计算机科学知识帮助我立即投入其中，”她说。“我的主要任务是分析由这些生物地球化学浮体测量的叶绿素信号，并将这些信号与其他数据集(如冰层覆盖、风和温度)进行比较，以讲述在水沼年和正常年之间浮游植物爆发结构和时间的差异。”

虽然2017年的冰沼可能开启了浮游植物大爆发的时机，但研究人员还发现，即使没有冰沼，莫德湖上空的环流通常也会导致比周边地区更高的生物生产力。他们发现，2017年在离莫德隆起北部很远的地方，另一次早期浮游植物爆发是由广泛的早期冰消退引发的，而不是冰沼。

这些发现为了解南大洋对全球海洋营养物质循环的贡献提供了重要的见解。该论文的第二作者钱宁·普瑞德(Channing Prend)是斯克里普斯大学的博士候选人，也是冯·伯格的实习导师之一，他说，南大洋虽然被认为对调节地球气候至关重要，但对科学家来说，研究它仍然很困难。

获得计算机科学学士学位的冯·伯格用她的编程技能创建了由PEI管理的南大洋碳和气候观测建模项目(SOCCOM)部署的自动浮舟的数据可视化。冯·伯格在10月份的贝聿基学习之夏研讨会上展示了这一发现，它为了解南大洋对全球海洋营养物质循环的贡献提供了见解。

Photo by

Morgan Kelly, Princeton Environmental Institute

他说:“南极海冰区是一个偏远和难以接近的环境，所以测量那里的生物活动是具有挑战性的。”

他说:“劳伦利用她的编程背景来分析来自浮子和卫星的数据。”“她编写代码进行计算，并创建美丽的数据可视化，这帮助我们调查海冰和浮游植物盛开之间的关系。”

论文的共同作者包括气候、大气科学和物理海洋学教授萨拉·吉尔;副研究员马修·马兹洛夫;还有来自斯克里普斯的杰出海洋学教授林恩·塔利(Lynne Talley)，以及来自普林斯顿2016届的伊森·坎贝尔(Ethan Campbell)，他是华盛顿大学的博士候选人，曾在PEI实习过。

“我对这个项目很兴奋，因为实际工作主要围绕着编码，但我也可以学习和参与我感兴趣的另一个领域，海洋学，”冯伯格说。

“在斯克里普斯工作是一次美妙的经历。我接触过的所有人都对他们的工作充满热情，并且愿意为我的项目提供很好的建议。”“特别是我的导师总是在那里帮助指导我的研究。看到我的研究成果发表在同行评审的论文上，我感到非常兴奋。”

浮游植物构成海洋食物链的基础，通过光合作用从大气中吸收二氧化碳。这张图片显示了2014-18年南极夏季浮游植物繁殖的范围，这是由SOCCOM公司拍摄的漂浮在莫德隆起(顶部面板)和上升北部(底部面板)的照片。黑点标志着每个周期的开花高峰，青色阴影表示2017年冰湖的时间段。研究人员发现，莫德上升的环流通常会导致更高的生物生产力。

Image by Lauren von Berg, Class of 2020

这篇论文，“威德尔海洋浮游植物繁殖受海冰变化和冰穴形成的调节”，发表在5月24日的《地球物理研究快报》上。这项工作得到了普林斯顿环境研究所实习项目的支持，美国国家科学基金会(NSF)(批准号:no。美国国家科学基金会研究生奖学金(批准号:PLR-1425989)。dge – 1650112。以及美国国防部国防科学与工程研究生奖学金项目。