Национальный институт океанографии Индии

Введение

Объект в Панаджи, Индия

Национальный институт океанографии, основанный 1 января 1966 года как один из 38 составляющих институтов CSIR, является самоуправляемой исследовательской организацией в Индии, проводящей научные исследования и изучающей уникальные океанографические особенности северной части Индийского океана. Его штаб-квартира находится в Гоа, а региональные отделения – в Кочи, Мумбаи и Вишакапатнаме.

История

К 1950-м годам океанографы всего мира осознали, что, несмотря на достигнутый прогресс в описании и понимании наблюдаемых особенностей Атлантического и Тихого океанов, Индийский океан оставался в основном неисследованным. Было крайне важно решить фундаментальные океанографические задачи, связанные с муссонными циклами северной части Индийского океана, химическими свойствами водной толщи, запасами и распределением пищевых ресурсов, таких как рыбная продуктивность, а также изучить геологию Индийского океана посредством картографирования и взятия проб со дна моря. Эти вопросы важны не только для мирового научного сообщества, но и для огромного населения, проживающего в странах, окружающих Индийский океан в целом, и Северный Индийский океан в частности. В результате международное сообщество океанографов организовало Международную Индийско-океанскую экспедицию (IIOE) в период с 1959 по 1965 год для описания и понимания основных характеристик Индийского океана. Эта экспедиция получила восторженную поддержку со стороны правительства Индии. По мере приближения IIOE к завершению, правительство решило, что индийским ученым, участвовавшим в экспедиции, необходимо создать учреждение, где они могли бы развивать навыки океанографических исследований, полученные во время экспедиции. В результате этих соображений был основан Национальный институт океанографии (NIO). Доктор Н. К. Паниккар, удостоенный награды Падма Шри, был назначен директором этого института и занимал эту должность до выхода на пенсию в мае 1973 года. В настоящее время в институте работает около 170 ученых (штатная численность – 200), из которых 120 имеют степень доктора философии, 210 технических специалистов и вспомогательного персонала, а также 120 административных сотрудников. Научно-педагогический состав и сотрудники распределены по четырем кампусам: Гоа, Мумбаи, Кочин и Вишакхапатнам. Основной кампус расположен в Дона Паула, Гоа, где работает около 80% сотрудников.

Вклад в исследования

Проект по полиметаллическим конкрециям, финансируемый правительством Индии более 25 лет, является примером двойной роли института. К концу 1970-х годов правительство установило необходимость расширения минерально-сырьевой базы страны стратегического значения. NIO было поручено исследовать океаны с этой целью. 26 января 1981 года, используя свое первое научно-исследовательское судно RV Gaveshani, приобретенное в 1976 году, NIO подняла полиметаллические конкреции с глубины 4800 метров в западной части Индийского океана. Впоследствии работа исследователей NIO позволила Индии получить статус "пионерного инвестора" от Международного управления по морскому дну. Хотя данное исследование было направлено на укрепление стратегических позиций страны, оно также предоставило институту возможность изучать морскую геологию и геофизику Индийского океана. Среди вопросов, которые были рассмотрены: эволюция Индийских тектонических плит и ее последствия; определение времени начала поднятия Гималаев, приведшего к муссонному климату Индийского субконтинента; природа срединно-океанических хребтов (мест формирования новой коры); характеристики морских осадочных фаций; роль рек Индийского субконтинента в морском осадочном балансе и палеоклиматическая эволюция, зафиксированная в кернах осадочных пород. В течение первых полутора десятилетий своего существования, помимо развития основного кампуса в Гоа, важным проектом института стала организация первой Индийской экспедиции в Антарктиду в 1981 году. Этот проект, наряду с исследованием полиметаллических конкреций, установил тесные связи между NIO и тогдашним Департаментом развития океана, а затем Министерством наук о Земле правительства Индии. Эти связи способствовали росту института, а правительство расширило инфраструктуру для океанографических исследований, технологий и услуг в стране. С начала 1980-х годов важной темой фундаментальных исследований в институте является, и остается, понимание океанографических последствий особых характеристик бассейна Северной Индии, обладающего рядом уникальных особенностей: бассейн строго тропический, а Азиатский материк ограничивает его к югу от примерно 25° с.ш.; это относительно небольшой бассейн по сравнению с Северо-Атлантическим/Южно-Атлантическим/Тихоокеанским и даже Южным Индийским океаном, и, конечно, здесь присутствует сезонность, обусловленная муссонами. На приведенном выше рисунке красные области обозначают участки с высотой в несколько километров. Присутствие Тибетского плато и Гималаев оказывает влияние на муссоны. Ученые NIO внесли значительный вклад в понимание последствий этих особенностей посредством наблюдений и анализа, включая наблюдения с судов, данные временных рядов, собранные с помощью закрепленных приборов, и спутниковые данные. Научно-исследовательское судно ORV Sagar Kanya, приобретенное правительством Индии для использования океанографическими исследовательскими институтами Индии, играет важную роль в этих наблюдениях. Как отмечалось ранее, важной темой исследований в NIO является понимание океанографии Северного Индийского океана – тропического и небольшого бассейна, движимого сильными сезонными ветрами. Самые верхние 200 м (океаны в среднем имеют глубину около 4000 м) образуют наиболее активную часть океана. Здесь основные течения формируются ветрами, а первичные продуценты (микроскопические растения, дрейфующие с течениями) создают основу для сложных взаимодействий, выходящих за рамки традиционных дисциплин, что приводит к появлению новой дисциплины – биогеохимии океанов. Некоторые из наиболее цитируемых исследовательских работ NIO посвящены двум аспектам верхнего слоя: его циркуляции и биогеохимии. Течения в этом слое движутся ветрами. Поскольку в Северном Индийском океане они периодичны, течения также носят периодический характер, что резко контрастирует с другими тропическими регионами мира. Однако связь между ветрами и течениями довольно сложна. Исследователи NIO сыграли ведущую роль в определении характера сезонности течений в бассейне в целом и вдоль побережья Индии в частности. Последующий анализ и моделирование показали, что циркуляцию Северного Индийского океана необходимо рассматривать комплексно по всему бассейну, поскольку ветры в одном месте влияют не только на местное течение, но и на течение в отдаленных районах в более позднее время из-за распространения крупномасштабных волн. Например, известно, что ветры вдоль восточного побережья Индии оказывают значительное влияние на сезонный цикл течений у западного побережья Индии. Ограничивая Северный Индийский океан к югу от 25° с.ш., Азиатский материк лишает бассейн доступа к субтропической зоне конвергенции, региону, который обычно находится на широте около 40° и является важным поставщиком кислорода в океан. Не имея доступа к такому режиму, Северный Индийский океан испытывает дефицит кислорода. Другой причиной низкого содержания кислорода является высокая концентрация первичных продуцентов в регионе. Когда эти растения и зоопланктон, питающиеся ими, умирают и опускаются на дно, они подвергаются микробному разложению, потребляя кислород. Исследователи NIO сыграли важную роль в ответе на ключевые вопросы, касающиеся процессов, происходящих в этом бассейне с пониженным содержанием кислорода. Некоторые из вопросов, которые были рассмотрены: приводит ли муссонный цикл к другим сезонным циклам, таким как цикл биологической продуктивности и поток опускающихся частиц? Каковы особенности биогеохимии океанического режима с низким содержанием кислорода? Как работают биогеохимические процессы (например, денитрификация), характеризующие эту систему? Какие физические процессы поддерживают высокую продуктивность в регионе? Как муссонный цикл влияет на временную эволюцию экосистем в регионе? Информацию о вкладе института (публикации в научных журналах, отчеты, книги и т.д.), содержащую подробности об упомянутых выше достижениях, можно найти на веб-сайте NIO: www.nio.org.

A project on polymetallic nodules, which has been funded by the Government of India for over 25 years, is an example of the institute's dual role. By the late 1970s, the government had determined that the country's mineral resources of strategic importance needed to be expanded. NIO was tasked with exploring the oceans for this purpose. NIO recovered polymetallic nodules from a depth of 4,800 meters in the western Indian Ocean on 26 January 1981, using its first research vessel, RV Gaveshani, which was purchased in 1976. Subsequently, work by NIO researchers helped India to gain the status of "Pioneer Investor" from the International Sea Bed Authority. While this research was aimed at placing the country in a strategically enhanced position, it also provided the institute an opportunity to study the marine geology and geophysics of the Indian Ocean. Some of the issues they addressed are the following: Evolution of the Indian tectonic plates and its implications; determination of the time when the Himalayas started rising leading to monsoonal climate of the Indian subcontinent; nature of mid ocean ridges (where new crusts form); characteristics of marine sedimentary facies; the role of rivers on the Indian subcontinent in marine sediment budget and paleoclimatic evolution as archived in the sediment cores. During the first decade and a half of its founding, besides developing its main campus at Goa, a major project taken up by the institute was organising the first Indian Expedition to Antarctica in 1981. This project, together with exploration for polymetallic nodules, established close ties between NIO and the then Department of Ocean Development and subsequently the Ministry of Earth Sciences, Government of India. These ties helped the institute to grow while the government expanded the infrastructure for ocean research, technology and services in the country. Since the early 1980s, an important theme for basic research in the institute has been, and continues to be, understanding oceanographic implications of the special characteristics of the North Indian basin, which has some unique features: the basin is strictly tropical, with the Asian landmass restricting it south of about 25 degrees N; it is a relatively small basin when compared to the North/South Atlantic/Pacific and even the South Indian Ocean and, of course, there is the seasonality imposed by the monsoons. In the figure above red areas represent areas with elevation of a few kilometers. The presence of the Tibetan Plateau and the Himalayas influences the monsoons. NIO's scientists have made handsome contributions to understanding the implications of these special features through observations and analyses. The former have included ship based observations, time series data collected with moored instruments and satellite data. ORV Sagar Kanya, which was acquired by the Government of India for use by oceanographic research institutions in India, has been playing a major role in these observations. As noted earlier, an important theme of research at NIO has been understanding the oceanography of the North Indian Ocean – a tropical and small basin driven by strongly seasonal winds. The uppermost 200 m (oceans are on average about 4000 m deep) form the most active portion of the ocean. Here, major currents are forced by winds, and primary producers (microscopic plants that drift with currents) set the stage for intricate interactions that go across the traditional boundaries between disciplines, leading to a new discipline, biogeochemistry of the oceans. Some of NIO's most cited research contributions have been about two aspects of the upper layer: its circulation and biogeochemistry. Currents in this layer are driven by winds. As these are periodic over the North Indian Ocean, so are the currents, in striking contrast to other tropical regions of the world. The link between the winds and currents, however, is rather intricate. NIO researchers played a leading role in defining the nature of seasonality in the currents over the basin in general, and along the coast of India in particular. Subsequent analysis and model studies showed that the circulation of the North Indian Ocean needs to be looked at holistically across the basin because the winds at a location influence not only the local current, but affect the current at remote locations at a later time owing to the propagation of large scale waves. For example, it is now known that the winds along the Indian east coast significantly affect the seasonal cycle of the current off the Indian west coast. By restricting the North Indian Ocean to south of 25° N, the Asian landmass prevents the basin from having access to the sub tropical convergence zone, a region that usually occurs at a latitude of about 40° and is an important supplier of oxygen to the ocean. Not having access to such a regime, the North Indian Ocean is starved of oxygen. Another reason why oxygen is low is the consequence of high concentration of the primary producers of the region. When these plants and zooplankton that feed on them die and sink they get microbially degraded, thus consuming oxygen. NIO researchers have played a major role in answering critical questions concerning the processes that go on in this basin with lower than normal oxygen levels. Some of the questions that have been addressed are the following: Does the monsoon cycle lead to other seasonal cycles, such as that of biological production and flux of sinking particles? What are the special features of biogeochemistry of the ocean regime with low oxygen? How do the biogeochemical processes (denitrification, for example) that characterize this system work? What are the physical processes that sustain high productivity in the region? How does the monsoon cycle influence temporal evolution of ecosystems in the region? The research contributions (journal publications, reports, books, etc.) from the institute that provide details about the contributions mentioned above are available from the NIO website, www. nio. org.

Интеллектуальная собственность

NIO владеет около 50 патентами, 60% из которых относятся к исследованиям в области морской биотехнологии. Морские организмы содержат молекулы, которые могут быть полезны при разработке новых лекарственных средств и других продуктов для здравоохранения. Это новая область изучения для исследователей NIO. Результатом их исследований стали научные публикации и объекты интеллектуальной собственности института. Морское оборудование – еще одно направление исследований, по которому институт получил патенты. Maya AUV – это автономный подводный аппарат (AUV), разработанный институтом.

Услуги

Исследователи NIO реализовали ряд проектов на службе индустрии в Индии. Одним из первых проектов, выполненных NIO после приобретения исследовательского судна RV Gaveshani, стало определение трассы трубопровода для транспортировки нефти с первого оффшорного нефтяного месторождения Индии в Бомбейском Высоте. Этот проект был выполнен по запросу государственной компании Oil and Natural Gas Commission (ONGC). С тех пор NIO выполнила множество проектов для государственных и частных предприятий Индии. В число клиентов NIO входят крупные нефтедобывающие компании и порты. Услуги NIO использовались при развитии прибрежных территорий компаниями Bharuch Eco Aqua Infrastructure Ltd., Ankleshwar, и Coastal Marine Construction & Engineering Ltd., Mumbai. Услуги NIO также запрашивались центральными и региональными правительствами. Спонсорские и консультационные проекты, выполняемые NIO, включают оценку воздействия на окружающую среду (ОВОС), управление прибрежными зонами, исследования ресурсов, изучение обрастания и коррозии, а также разработку морского оборудования. Проблемой, вызывающей обеспокоенность правительств по всему миру в последние годы, является перенос организмов из одного порта в другой, находящийся на значительном расстоянии, из-за воды, используемой судами в качестве балласта. Показано, что такой перенос иногда приводит к неконтролируемому росту организмов, чуждых местной экологии, что может привести к уничтожению местных рыбных запасов. Ученые NIO сыграли ключевую роль в повышении осведомленности об этой проблеме в Индии. В знак признания их усилий, Генеральное управление судоходства, правительство Индии, обратилось к NIO за помощью в разработке планов управления балластными водами в крупных индийских портах.

Устройства для исследований

Центр данных NIO (NIODC) собирает, обрабатывает, форматирует и хранит данные, полученные институтом (приблизительно за 1000 круизов в период с 1973 по 2009 год), в базе данных для удобного и эффективного поиска и предоставления их конечным пользователям. Библиотека института располагает коллекцией, насчитывающей более 35 000 книг и переплетенных томов журналов, что, вероятно, является крупнейшей подобной коллекцией в стране в области океанографии. Помимо печатных изданий, библиотека имеет онлайн-доступ к более чем 3000 журналам либо по прямой подписке, либо в рамках консорциума. Участие библиотеки в международных программах сделало ее источником информации об индийских океанографических исследованиях для мирового сообщества, а также позволило установить связи с другими, более крупными библиотеками для доступа к документам, отсутствующим в ее фондах. Исследования в институте поддерживаются большим количеством хорошо оснащенных лабораторий на его территории и возможностями, предоставляемыми его кораблями. Для поддержки своих междисциплинарных программ исследований океана институт планирует содержать флот из трех исследовательских судов. Самым маленьким из них является 23-метровое прибрежное исследовательское судно CRV Sagar Sukti. Недавно приобретенное 56,5-метровое RV Sindhu Sankalp в основном используется для работы на континентальном шельфе, но способно совершать и открытые морские рейсы. 80-метровое исследовательское судно NIO RV Sindhu Sadhana, которое будет способно проводить комплексные исследования в открытом море, было построено на судоверфи ABG в Сурате и поступило в распоряжение института в 2011–2012 годах. Институт со временем разработал возможность развертывания и подъема приборов, установленных на буях на глубинах от 5 до 5000 м. Эти приборы регистрируют данные временных рядов в течение всего периода развертывания, который может составлять до двух лет.

Возможности для продолжения исследовательских и докторских исследований

Для поддержки своей разнообразной деятельности NIO использует услуги штатных сотрудников с ограниченным сроком контракта, включая аспирантов, ассистентов по проектам и постдокторантов. Их число значительно возросло по мере расширения исследовательских программ. Наибольший рост наблюдался в количестве ассистентов по проектам после того, как CSIR запустила "Программу ассистентов по проектам" для привлечения молодых выпускников к повышению производительности своих учреждений. Молодые специалисты регулярно принимаются на работу по результатам собеседований и получают возможность получить практический опыт в океанографических исследованиях в рамках этой программы. Выпускники также могут стать аспирантами по программе старших научных сотрудников Группы развития человеческих ресурсов (HRDG) CSIR. Ряд университетов признали NIO центром для проведения докторских диссертаций, и около 50 ученых из числа сотрудников института в настоящее время признаны этими университетами в качестве научных руководителей аспирантов. С созданием Академии научных и инновационных исследований (AcSIR) институты CSIR готовы к реализации крупных инициатив в области передового образования в стране. Научный совет NIO рекомендовал институту принять меры по созданию школы океанографии в кратчайшие сроки для решения проблемы нехватки квалифицированных кадров в области океанологии в стране. В настоящее время 80 младших научных сотрудников, прошедших отбор по NET (Национальному отборочному экзамену, проводимому CSIR), старших научных сотрудников (отобранных HRDG, CSIR) и ассистентов по проектам зачислены в аспирантуру института. Аспирантам обычно предоставляется жилье на территории института.