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 P r o d u c t i v i t y       D r s .   P .   H i t c h c o c k   a n d   B .   B a l c h     R S M A S   ( U .   o f   M i a m i ) 
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 N u t r i e n t s             D r .   D .   A t w o o d   a n d   C .   B e r b e r i a n     A O M L 
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 L E G   1 
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           C i n d y   M o o r e               D O C                               R S M A S 
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           R a l e i g h   H o o d             P r o d u c t i v i t y             R S M A S 
           J i a - Z h o n g   Z h a n g       T A l k                             R S M A S 
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           D o u g   W i l s o n               C T D                               A O M L 
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                                               O x y g e n 
           T o m   M i l l e r                 C T D                               A O M L 
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 L E G   2 
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           L l o y d   M o o r e               N u t r i e n t s                   A O M L 
           J a m e s   M c E l r o y           P r o d u c t i v i t y             A O M L 
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                                               T C O 2 
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 D A T A   R E D U C T I O N 
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           C i n d y   M o o r e               D O C                               R S M A S 
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 C O N T E N T S 
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 1 .                       I N T R O D U C T I O N                                                                                               
     1 . 1                 D E S C R I P T I O N   O F   S T U D Y   A R E A                                                                     
                           F i g u r e   1 .   M a p   o f   t r a c k   l i n e s                                                               
 2 .                       D A T A   C O L L E C T I O N   A N D   A N A L Y T I C A L   M E T H O D S                                           
     2 . 1                 H Y D R O G R A P H I C   M E T H O D S                                                                               
           2 . 1 . 1       C T D   a n d   H y d r o g r a p h i c   o p e r a t i o n s                                                         
           2 . 1 . 2       N u t r i e n t   A n a l y s i s   M e t h o d s                                                                     
                           F i g u r e   2 .   L a t i t u d i n a l   c r o s s   s e c t i o n   s a m p l e   l o c a t i o n s   
                                               f o r   a l l   N i s k i n   b o t t l e   d e r i v e d   ( d i s c r e t e )   d a t a         
                           F i g u r e   3 .   P o t e n t i a l   D e n s i t y   C r o s s   S e c t i o n   f r o m   L e g   1 .             
                           F i g u r e   4 .   N i t r a t e   D a t a   C r o s s   S e c t i o n   f r o m   L e g   1 .                       
                           F i g u r e   5 .   S i l i c a t e   D a t a   C r o s s   s e c t i o n   f r o m   L e g   1 .                     
     2 . 2                 C A R B O N   P A R A M E T E R S                                                                                     
           2 . 2 . 1       T o t a l   D i s s o l v e d   I n o r g a n i c   C O 2   ( T C O 2 )                                               
           2 . 2 . 2       D i s c r e t e   f u g a c i t y   o f   C O 2   ( f C O 2 )                                                         
           2 . 2 . 3       M e t h o d s   f o r   P o t e n t i o m e t r i c   T o t a l   A l k a l i n i t y ,   
                           T C O 2   a n d   p H   M e a s u r e m e n t s                                                                       
           2 . 2 . 4       D i s s o l v e d   O r g a n i c   C a r b o n   M e t h o d s                                                       
                           F i g u r e   6 .   T C O 2   C r o s s   S e c t i o n   f r o m   L e g   1 .                                       
     2 . 3                 P R O D U C T I V I T Y                                                                                               
           2 . 3 . 1       M e t h o d s   f o r   C h l o r o p h y l l   M e a s u r e m e n t s                                               
           2 . 3 . 2       M e t h o d s   f o r   P r o d u c t i v i t y   M e a s u r e m e n t s                                             
                           F i g u r e   7 .   P r o d u c t i v i t y   C r o s s   S e c t i o n   f r o m   L e g   1 .                       
                           F i g u r e   8 .   C h l o r o p h y l l   C r o s s   S e c t i o n   f r o m   L e g   1 .                         
     2 . 4                 U N D E R W A Y   M E A S U R E M E N T   M E T H O D S                                                               
           2 . 4 . 1       U n d e r w a y   f C O 2   M e a s u r e m e n t s                                                                   
                           F i g u r e   9 .   L e g   1   U n d e r w a y   f C O 2                                                             
                           F i g u r e   1 0 .   L e g   2   U n d e r w a y   f C O 2                                                           
 3 .                       A C K N O W L E D G M E N T S                                                                                         
 4 .                       R E F E R E N C E S                                                                                                   
 A P P E N D I X           I n d e x   o f   M e a s u r e m e n t s   a n d   U n i t s                                                         
 
 
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                                                                                 
 
 
   H Y D R O G R A P H I C ,   C A R B O N   D I O X I D E ,   N U T R I E N T ,   A N D   P R O D U C T I V I T Y   M E A S U R E M E N T S   F R O M   T H E   
                                   S O U T H   A T L A N T I C   D U R I N G   J U L Y   A N D   A U G U S T   O F   1 9 9 1 
 
                               R y a n   B .   F o r d e ,   J a m e s   C .   H e n d e e   a n d   R i k   W a n n i n k h o f   
                             A t l a n t i c   O c e a n o g r a p h i c   a n d   M e t e o r o l o g i c a l   L a b o r a t o r y   
                                                             M i a m i ,   F l o r i d a   3 3 1 6 9 
 
 
 
 A B S T R A C T 
 
 F r o m   J u l y   1 1   t o   S e p t e m b e r   2 ,   1 9 9 1 ,   t h e   N a t i o n a l   O c e a n i c   a n d   A t m o s p h e r i c   
 A d m i n i s t r a t i o n ' s   ( N O A A )   C a r b o n   D i o x i d e   ( C O 2 )   a n d   R a d i a t i v e l y   I m p o r t a n t   T r a c e   
 S p e c i e s   ( R I T S )   p r o g r a m s   p a r t i c i p a t e d   i n   a n   o c e a n o g r a p h i c   r e s e a r c h   c r u i s e   
 c o n d u c t e d   a b o a r d   t h e   N O A A   s h i p   M A L C O L M   B A L D R I G E .   T h i s   r e p o r t   p r e s e n t s   t h e   
 r e s e a r c h   f r o m   t h a t   c r u i s e   t h a t   w a s   c o n d u c t e d   f o r   t h e   C O 2   p r o g r a m ,   w h i c h   h a s   
 r e c e n t l y   b e e n   r e n a m e d   t h e   O c e a n - A t m o s p h e r e   C a r b o n   E x c h a n g e   S t u d y   ( O A C E S ) .   D u r i n g   
 L e g   1   o f   t h i s   c r u i s e ,   ( F o r t a l e z a ,   B r a z i l   t o   M o n t e v i d e o ,   U r u g u a y ) ,   3 3   C T D   
 h y d r o g r a p h i c   c a s t s   a n d   1 7   G o - F l o ( T M )   h y d r o g r a p h i c   ( p r o d u c t i v i t y )   c a s t s   w e r e   
 c o n d u c t e d .   S a m p l e s   w e r e   a l s o   c o l l e c t e d   w h i l e   u n d e r w a y   o n   L e g   1 ,   f o r   t h e   
 d e t e r m i n a t i o n   o f   t h e   f u g a c i t y   o f   C O 2   ( f C O 2 )   o f   t h e   a i r   a n d   s u r f a c e   w a t e r .   L e g   2 ,   
 ( M o n t e v i d e o ,   U r u g u a y - F o r t a l e z a ,   B r a z i l ) ,   c o l l e c t e d   2 1   d a y s   o f   u n d e r w a y   f C O 2   
 m e a s u r e m e n t s ,   c o n d u c t e d   f i v e   C T D   h y d r o g r a p h i c   c a s t s   a n d   n i n e   G o - F l o ( T M )   
 h y d r o g r a p h i c   ( p r o d u c t i v i t y )   c a s t s .   T h i s   r e p o r t   c o n t a i n s   t a b l e s *   o f   t h e   f o l l o w i n g   
 d a t a :   h y d r o g r a p h y   f r o m   e a c h   C T D   c a s t   a t   t h e   b o t t l e   t r i p   d e p t h s ,   ( i n c l u d i n g   
 s a l i n i t y ,   o x y g e n   a n d   n u t r i e n t s ) ,   d i s c r e t e   c a r b o n   p a r a m e t e r s ,   u n d e r w a y   c a r b o n   
 p a r a m e t e r   v a l u e s ,   a n d   d a t a   f r o m   p r o d u c t i v i t y   c a s t s .   D e s c r i p t i o n s   o f   t h e   s a m p l i n g   
 t e c h n i q u e s   a n d   a n a l y t i c a l   m e t h o d s   u s e d   i n   t h e   c o l l e c t i o n   a n d   p r o c e s s i n g   o f   t h e s e   
 d a t a   a r e   a l s o   p r e s e n t e d   i n   t h i s   r e p o r t . 
 
 K E Y   W O R D S :   a l k a l i n i t y ,   C O 2   c a r b o n   d i o x i d e ,   c h l o r o p h y l l ,   C T D ,   d i s s o l v e d   o r g a n i c   
 c a r b o n ,   h y d r o g r a p h y ,   n u t r i e n t s ,   p r o d u c t i v i t y ,   s a l i n i t y ,   s i g m a - t h e t a ,   S o u t h   
 A t l a n t i c ,   t e m p e r a t u r e 
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 * S e e   d a t a   f i l e s 
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 1 .     I N T R O D U C T I O N 
 
 H u m a n   a c t i v i t y   i s   p r o d u c i n g   g a s e s ,   m o s t   n o t a b l y   c a r b o n   d i o x i d e   ( C O 2 ) ,   a n d   o t h e r   
 t r a c e   g a s e s   i n c l u d i n g   c h l o r o f l u o r o c a r b o n s ,   n i t r o u s   o x i d e   a n d   m e t h a n e ,   w h i c h   a r e   
 b e i n g   r e l e a s e d   i n t o   t h e   a t m o s p h e r e   a n d   c a u s i n g   m o r e   o f   t h e   r a d i a t i o n   b e i n g   
 e m i t t e d   b y   t h e   e a r t h   t o   b e   a b s o r b e d .   T h i s   i n c r e a s e d   a b s o r p t i o n   i s   r e s u l t i n g   i n   a   
 n e t   w a r m i n g   o f   t h e   e a r t h ' s   a t m o s p h e r e   a n d   c r e a t i n g   a   p h e n o m e n o n   c o m m o n l y   k n o w n   
 a s   t h e   " G r e e n   H o u s e   E f f e c t " .   O n l y   a b o u t   h a l f   o f   a l l   o f   t h e   a n t h r o p o g e n i c   C O 2   
 t h a t   i s   r e l e a s e d   i n t o   t h e   a t m o s p h e r e   e a c h   y e a r   r e m a i n s   t h e r e .   T h e   g l o b a l   o c e a n   
 i s   t h o u g h t   b y   m a n y   t o   b e   t h e   u l t i m a t e   d e s t i n a t i o n ,   o r   " s i n k "   f o r   t h e   ' m i s s i n g '   
 C O 2 .   T h e   u n d e r s t a n d i n g   o f   t h e   a b s o r p t i o n   a n d   s t o r a g e   p r o p e r t i e s   o f   t h e   o c e a n s   i s   
 t h e r e f o r e   e s s e n t i a l   t o   a s s e s s i n g   t h e   p o t e n t i a l   f o r   c l i m a t i c   c h a n g e   d u e   t o   m a n ' s   
 e f f e c t   o n   t h e   r a d i a t i o n   b a l a n c e   o f   t h e   a t m o s p h e r e . 
 
 T h e   N a t i o n a l   O c e a n i c   a n d   A t m o s p h e r i c   A d m i n i s t r a t i o n ' s   ( N O A A )   C a r b o n   D i o x i d e   
 ( C O 2 )   p r o g r a m   a n d   R a d i a t i v e l y   I m p o r t a n t   T r a c e   S p e c i e s   ( F I T S )   p r o g r a m s   
 p a r t i c i p a t e d   i n   a   m u l t i f a c e t e d   o c e a n o g r a p h i c   r e s e a r c h   c r u i s e   c o n d u c t e d   a b o a r d   
 t h e   N O A A   s h i p   M A L C O L M   B A L D R I G E   f r o m   J u l y   1 1   t o   S e p t e m b e r   2 ,   1 9 9 1 .   T h e   N O A A   C O 2   
 p r o g r a m   h a s   b e e n   r e c e n t l y   r e n a m e d   a n d   i s   n o w   c a l l e d   O c e a n - A t m o s p h e r e   C a r b o n   
 E x c h a n g e   S t u d y   ( O A C E S ) .   T h e   t w o   p r i m a r y   o b j e c t i v e s   o f   t h e   c r u i s e   w e r e   t o :   ( 1 )   
 a s s e s s   t h e   r o l e   o f   b i o m a s s   b u r n i n g   e m i s s i o n s   f r o m   s u r r o u n d i n g   c o n t i n e n t s   i n   
 c o n t r o l l i n g   t h e   d i s t r i b u t i o n   o f   o z o n e   i n   t h e   t r o p i c a l   S o u t h   A t l a n t i c   a t m o s p h e r i c   
 b o u n d a r y   l a y e r   f o r   t h e   F I T S   p r o g r a m   a n d   ( 2 )   t o   m e a s u r e   a n d   e s t a b l i s h   b a s e l i n e   
 v a l u e s   a n d   d e t e r m i n e   s o u r c e   a n d   s i n k   r e g i o n s   o f   C O 2   i n   t h e   e q u a t o r i a l   a n d   t h e   
 S o u t h   A t l a n t i c   O c e a n   f o r   O A C E S .   T h i s   r e p o r t   p r e s e n t s   o n l y   t h e   O A C E S - r e l a t e d   d a t a   
 f r o m   t h a t   c r u i s e .   T h e s e   d a t a   i n c l u d e :   h y d r o g r a p h y ,   n u t r i e n t s ,   d i s c r e t e   c a r b o n ,   
 u n d e r w a y   c a r b o n   p a r a m e t e r s   a n d   p r o d u c t i v i t y   d a t a   f r o m   b o t h   l e g s   o f   t h e   c r u i s e . 
 
 1 . 1 . 	 D E S C R I P T I O N   O F   S T U D Y   A R E A 
 
 T h i s   s t u d y   w a s   c o n d u c t e d   o n   t w o   c o n s e c u t i v e   r e s e a r c h   c r u i s e   l e g s   d u r i n g   1 9 9 1 .   
 L e g   1   s a i l e d   f r o m   F o r t a l e z a ,   B r a z i l   o n   J u l y   1 1 ,   1 9 9 1 ,   p r o c e e d e d   N E   t o   
 a p p r o x i m a t e l y   5  N   a n d   2 5  W   a n d   t h e n   t u r n e d   s o u t h   a n d   s t e a m e d   a l o n g   t h e   2 5  W   
 l i n e   t o   2 8  S .   A t   2 8  5 ,   t h e   t r a c k   l i n e   t u r n e d   S W   t o   3 2  W   a n d   c o n t i n u e d   S o u t h   t o   
 4 2  S   b e f o r e   t u r n i n g   N W   a n d   e n d i n g   i n   M o n t e v i d e o ,   U r u g u a y   o n   A u g u s t   5 ,   1 9 9 1 .   L e g   
 2   d e p a r t e d   M o n t e v i d e o ,   U r u g u a y   o n   A u g u s t   1 3 ,   1 9 9 1   a n d   p r o c e e d e d   N E   t o   a   p o i n t   
 a b o u t   2  S   a n d   4  W   b e f o r e   s u b s e q u e n t l y   s t e a m i n g   N W ,   a n d   t h e n   S W   e n d i n g   i n   
 F o r t a l e z a ,   B r a z i l   o n   S e p t e m b e r   2 ,   1 9 9 1 .   T h e   c r u i s e   t r a c k s   f o r   L e g s   1   a n d   2   a r e   
 s h o w n   o n   F i g u r e   1 . 
 
 
 2 . 	 D A T A   C O L L E C T I O N   A N D   A N A L Y T I C A L   M E T H O D S 
 
 T h i r t y - t h r e e   C T D   h y d r o g r a p h i c   s t a t i o n s   o n   L e g   1 ,   a n d   f i v e   C T D   h y d r o g r a p h i c   
 s t a t i o n s   o n   L e g   2   w e r e   o c c u p i e d   t o   c o l l e c t   d i s c r e t e   w a t e r   s a m p l e   d a t a .   A   
 C T D / r o s e t t e   u n i t   w i t h   a   N e i l   B r o w n   C T D   i n s t r u m e n t   e q u i p p e d   w i t h   2 4 ,   1 0 - L   N i s k i n ( T M )   
 b o t t l e s   w a s   u t i l i z e d   f o r   t h e s e   c a s t s .   W a t e r   s a m p l e s   w e r e   c o l l e c t e d   f r o m   t h e   
 N i s k i n ( T M )   b o t t l e s   f o r   s a l i n i t y ,   o x y g e n   a n d   n u t r i e n t   m e a s u r e m e n t s   a s   w e l l   a s   c a r b o n   
 r e l a t e d   p a r a m e t e r s   i n c l u d i n g   t o t a l   d i s s o l v e d   i n o r g a n i c   C O 2   ( T C O 2 ) ,   f u g a c i t y   o f   
 C O 2   ( f C O 2 ) ,   t o t a l   a l k a l i n i t y   ( T A l k )   a n d   D i s s o l v e d   O r g a n i c   C a r b o n   ( D O C ) .   
 C o n t i n u o u s   u n d e r w a y   a i r   a n d   s e a w a t e r   s u r f a c e   s a m p l e s   f o r   f u g a c i t y   o f   C O 2   ( f C O 2 )   
 a n a l y s i s   w e r e   c o l l e c t e d   d u r i n g   b o t h   l e g s   o f   t h e   c r u i s e .   G o F l o ( T M )   h y d r o g r a p h i c   
 c a s t s   w e r e   a l s o   c o n d u c t e d   o n   b o t h   l e g s   f o r   p r o d u c t i v i t y   m e a s u r e m e n t s .   T h e s e   
 c a s t s   w e r e   m a d e   u s i n g   1 0 - L   G o - F l o ( T M )   b o t t l e s   m o u n t e d   o n   K e v l a r ( T M )   h y d r o w i r e .   
 S a l i n i t i e s   a n d   s e a   s u r f a c e   t e m p e r a t u r e s   w e r e   a l s o   m e a s u r e d   c o n t i n u o u s l y   d u r i n g   
 t h e   e n t i r e   c r u i s e   b y   a   t h e r m o s a l i n o g r a p h .   I n   m o s t   c a s e s ,   i f   t h e r e   w a s   n o   b o t t l e   
 s a l i n i t y   v a l u e   a v a i l a b l e   f o r   a   g i v e n   s a m p l e   p o s i t i o n ,   t h e   e l e c t r o n i c a l l y   d e r i v e d   
 C T D   v a l u e   w a s   u s e d   i n   c a l c u l a t i o n s   r e q u i r i n g   a   s a l i n i t y   m e a s u r e m e n t .   M o r e   
 d e t a i l e d   i n f o r m a t i o n   o n   i n d i v i d u a l   d a t a   c o l l e c t i o n ,   o r   a n a l y s e s   p r o c e d u r e s   m a y   
 b e   f o u n d   i n   t h e   r e s p e c t i v e   d a t a   s e c t i o n s . 
 
 
 F i g u r e   1 :   S t u d y   a r e a   a n d   c r u i s e   t r a c k   l i n e s   f o r   N O A A   S h i p   M A L C O L M   B A L D R I G E . 
 
 
 2 . 1     H Y D R O G R A P H I C   M E T H O D S 
 
 2 . 1 . 1     C T D   a n d   H y d r o g r a p h i c   O p e r a t i o n s 
 
 A l l   C T D   o p e r a t i o n s   w e r e   c o n d u c t e d   u s i n g   t h e   s a m e   N e i l   B r o w n ( T M )   I n s t r u m e n t   S y s t e m s   
 M a r k   I I I   C T D   e q u i p p e d   w i t h   s t a n d a r d   t e m p e r a t u r e   a n d   c o n d u c t i v i t y   s e n s o r s ,   a   
 B e c k m a n ( T M )   p o l a r o g r a p h i c   d i s s o l v e d   o x y g e n   s e n s o r ,   a n d   a n   a u x i l i a r y   S e a b i r d ( T M )   
 t e m p e r a t u r e   s e n s o r .   L a b o r a t o r y   c a l i b r a t i o n s   w e r e   p e r f o r m e d ,   b e f o r e   a n d   a f t e r   t h e   
 c r u i s e ,   a n d   w e r e   u s e d   i n   c o n j u n c t i o n   w i t h   N i s k i n ( T M )   b o t t l e   d a t a ,   t o   c a l i b r a t e   t h e   
 C T D   d a t a .   P r e s s u r e   a n d   t e m p e r a t u r e   d a t a   l i s t e d   i n   t h i s   r e p o r t   a r e   b a s e d   o n   t h e   
 p o s t - c r u i s e   c a l i b r a t i o n .   T e m p e r a t u r e   a c c u r a c y   i s   e s t i m a t e d   t o   b e      . 0 0 5  C ,   a n d   
 p r e s s u r e   a c c u r a c y   t o   b e      5   d e c i b a r s . 
 
 W a t e r   s a m p l i n g 
 
 W a t e r   s a m p l e s   w e r e   c o l l e c t e d   i n   1 0 - L   s a m p l i n g   b o t t l e s   u s i n g   a   G e n e r a l   O c e a n i c s   
 2 4 - p l a c e   r o s e t t e   s y s t e m .   B o t t l e s   w e r e   e l e c t r o n i c a l l y   f i r e d   d u r i n g   t h e   u p c a s t ,   
 w i t h   m a r k e r s   p l a c e d   i n   t h e   d i g i t a l   f i l e   f o r   u s e   i n   d e t e r m i n i n g   e x a c t   b o t t l e   t r i p   
 C T D   v a l u e s   f o r   c a l i b r a t i o n .   O n c e   o n   d e c k ,   a l i q u o t s   w e r e   t a k e n   f o r   l a b o r a t o r y   
 a n a l y s e s .   F i g u r e   2   s h o w s   t h e   C T D   c a s t   b o t t l e   t r i p   l o c a t i o n s   u s e d   f o r   
 h y d r o g r a p h i c   a n d   o t h e r   d i s c r e t e   w a t e r   s a m p l e   m e a s u r e m e n t s   c o l l e c t e d   d u r i n g   L e g   1   
 o f   t h e   c r u i s e .   M o r e   d e t a i l e d   i n f o r m a t i o n   a b o u t   t h e   s u b s a m p l i n g   a n d   a n a l y s i s   
 p r o c e d u r e s   f o r   t h e   v a r i o u s   w a t e r   p r o p e r t y   m e a s u r e m e n t s   m a y   b e   f o u n d   b e l o w .   
 
 O x y g e n 
 
 D i s s o l v e d   o x y g e n   s a m p l e s   w e r e   t h e   f i r s t   s a m p l e s   c o l l e c t e d   f r o m   1 0 - L   N i s k i n ( T M )   
 b o t t l e s   o n c e   t h e   C T D   u n i t   w a s   b a c k   o n   d e c k .   T h e   o x y g e n   s a m p l e s   w e r e   c o l l e c t e d ,   
 i n   1 5 0 - m L   g r o u n d - g l a s s   s t o p p e r e d   s a m p l e   b o t t l e s   a n d   w e r e   a n a l y z e d   u s i n g   t h e   
 m e t h o d   d e s c r i b e d   b y   C a r p e n t e r   ( 1 9 6 5 ) ,   w i t h   c o m p u t e r - c o n t r o l l e d   c o l o r i m e t r i c   
 e n d p o i n t   d e t e r m i n a t i o n   a s   d e s c r i b e d   i n   F r i e d e r i c h ,   S h e r m a n ,   a n d   C o d i s p o t i   
 ( 1 9 8 4 ) .   O x y g e n   s a m p l e s   t h a t   h a v e   b e e n   c o l l e c t e d   a n d   a n a l y z e d   u s i n g   t h e   a b o v e   
 m e t h o d o l o g y   h a v e   a   p r e c i s i o n   g r e a t e r   t h a n   o n e   p e r c e n t .   V a l u e s   a r e   m a r k e d   a s   
 q u e s t i o n a b l e   b y   i t a l i c i z i n g   t h e m   i n   t h e   d a t a   t a b l e s   f o r   a n y   o f   t h e   f o l l o w i n g   
 r e a s o n s :   H i g h   o r   l o w   p h o t o m e t r i c   e n d p o i n t s   i n   t h e   t i t r a t i o n   p r o c e s s   d u e   t o   
 i m p r o p e r   l i g h t   l e v e l s ;   p o s s i b l e   c o n t a m i n a t i o n   d u r i n g   p r o c e s s i n g   ( a i r   b u b b l e s   
 s e e n   i n   b o t t l e ,   e t c . ) ;   i n e x p l i c a b l e   l a r g e   d i f f e r e n c e s   b e t w e e n   b o t t l e   s a m p l e   d a t a   
 v a l u e s   a n d   a p p a r e n t l y   v a l i d   e l e c t r o n i c   C T D   v a l u e s . 
 
 
 F i g u r e   2 :   S a m p l i n g   p o s i t i o n s   f o r   a l l   N i s k i n ( T M )   B o t t l e   d e r i v e d   d a t a .   T h e   c o a r s e   
                     s m o o t h i n g   g r i d   f o r   b o t t o m   t o p o g r a p h y   c a u s e s   s h a r p   t o p o g r a p h i c           
                     f e a t u r e s ,   s u c h   a s   t h e   m i d   A t l a n t i c   R i d g e   a t   0  N ,   t o   b e   e l i m i n a t e d . 
 
 
 S a l i n i t y 
 
 S a l i n i t y   s a m p l e s   w e r e   c o l l e c t e d   i n   2 0 0 - m L   b o t t l e s .   N e w   c a p s   w e r e   u s e d   f o r   e a c h   
 s a m p l e .   B o t t l e   s a l i n i t i e s   w e r e   m e a s u r e d   u s i n g   a   G u i l d l i n e ( T M )   8 4 0 0   A u t o s a l   a n d   P 1 1 4   
 s t a n d a r d   s e a w a t e r   i n   a   t e m p e r a t u r e   c o n t r o l l e d   v a n .   C o n d u c t i v i t y   r a t i o s   w e r e   
 c o n v e r t e d   t o   s a l i n i t i e s   c o n f o r m i n g   t o   t h e   P S S 7 8   s t a n d a r d .   S i n c e   C T D   c o n d u c t i v i t y   
 w a s   r e l a t i v e l y   s t a b l e   ( e x c e p t   c a s t s   3 2   a n d   3 3 ) ,   b o t t l e   s a l i n i t i e s   t h a t   d i f f e r e d   
 s u b s t a n t i a l l y   f r o m   C T D   s a l i n i t y   m e a s u r e m e n t s   a r e   m a r k e d   a s   q u e s t i o n a b l e   i n   t h e   
 d a t a   t a b l e s . 
 
 T e m p e r a t u r e   D e n s i t y   a n d   D e p t h 
 
 D e p t h ,   P o t e n t i a l   T e m p e r a t u r e   a n d   D e n s i t y   ( s i g m a - t h e t a )   v a l u e s   l i s t e d   i n   t h e   
 t a b l e s   w e r e   c a l c u l a t e d   u s i n g   s t a n d a r d   W o o d s   H o l e   O c e a n o g r a p h i c   I n s t i t u t e   
 ( W . H . O . I . )   h y d r o g r a p h i c   s u b r o u t i n e s .   D e p t h   i s   c a l c u l a t e d   f r o m   p r e s s u r e   u s i n g   
 m e t h o d s   b a s e d   o n   S a u n d e r s   a n d   F o f o n o f f   ( 1 9 7 6 ) ;   d e n s i t y   i s   d e t e r m i n e d   b y   m e t h o d s   
 p r e s e n t e d   i n   F .   M i l l e r o   a n d   A .   P o i s s o n   ( 1 9 8 1 ) ;   a n d   p o t e n t i a l   t e m p e r a t u r e   
 r e f e r e n c e d   t o   z e r o   p r e s s u r e   ( t h e t a )   i s   c a l c u l a t e d   b y   i n t e g r a t i n g   t h e   a d i a b a t i c   
 l a p s e   r a t e   u s i n g   a   f o u r t h - o r d e r   R u n g e - K u t t a   a l g o r i t h m .   S i g m a - t h e t a   v a l u e s ,   ( t e n   
 m e t e r   a v e r a g e s ) ,   f r o m   t h e   L e g   1   C T D   c a s t s   a r e   c o n t o u r e d   a n d   p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   3 . 
 
 2 . 1 . 2   N u t r i e n t   A n a l y s i s   M e t h o d s 
 
 N u t r i e n t   s a m p l e s   w e r e   c o l l e c t e d   f r o m   l 0 - L   N i s k i n     b o t t l e s   i n   a g e d   6 0 - m L .   l i n e a r   
 p o l y e t h y l e n e   b o t t l e s   a f t e r   t h r e e   c o m p l e t e   s e a w a t e r   r i n s e s   a n d   s t o r e d   i n   t h e   d a r k   
 a t   4  C   u n t i l   a n a l y s i s   w a s   c o m p l e t e d   ( w i t h i n   2 4   h o u r s   o f   s a m p l e   c o l l e c t i o n ) .   
 C o n c e n t r a t i o n s   o f   d i s s o l v e d   i n o r g a n i c   n i t r i t e   ( N O 2 ) ,   d i s s o l v e d   i n o r g a n i c   n i t r a t e   
 ( N O 3 ) ,   a n d   s i l i c a t e   ( S i 0 4 ) ,   r e p o r t e d   i n   m i c r o m o l e s / l i t e r ,   w e r e   d e t e r m i n e d   u s i n g   
 a n   A l p K e m ( T M )   R F A / 2   A u t o - A n a l y z e r   a b o a r d   s h i p . 
 
 N i t r a t e s 
 
 T h e   a u t o m a t e d   c o l o r i m e t r i c   p r o c e d u r e s   a n d   m e t h o d o l o g i e s   u s e d   i n   t h e   a n a l y s i s   o f   
 n i t r i t e   a n d   n i t r a t e   a r e   e s s e n t i a l l y   s i m i l a r   t o   t h o s e   d e s c r i b e d   b y   A r m s t r o n g   e t   
 a l .   ( 1 9 6 7 ) ,   w i t h   m o d i f i c a t i o n s   d e s c r i b e d   i n   A t l a s   e t   a l .   ( 1 9 7 1 ) .   
 S t a n d a r d i z a t i o n s   w e r e   p e r f o r m e d   p r i o r   t o   e a c h   s a m p l e   r u n   w i t h   w o r k i n g   s o l u t i o n s   
 p r e p a r e d   a b o a r d   s h i p   f r o m   p r e - w e i g h e d   " B a k e r   A n a l y z e d "   r e a g e n t   g r a d e   s t a n d a r d s .   
 N i t r i t e   ( N O 2 )   w a s   d e t e r m i n e d   b y   d i a z o t i z i n g   w i t h   s u l f a n i l a m i d e   a n d   c o u p l i n g   w i t h   
 N - 1   n a p t h y l e t h e l e n d i a m i n e   d i h y d r o c h l o r i d e   t o   f o r m   a n   a z o   d y e .   T h e   c o l o r   p r o d u c e d   
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 w e r e   p a s s e d   t h r o u g h   a   c o p p e r i z e d   c a d m i u m   c o l u m n ,   w h i c h   r e d u c e s   n i t r a t e   t o   
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  m o l e s / L ,   r e s p e c t i v e l y .   T h e   p r e c i s i o n   o f   d u p l i c a t e   s t a n d a r d s   m e a s u r e m e n t s   w a s    
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 
 
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 
 F i g u r e   4 :   N i t r a t e   d a t a   c r o s s   s e c t i o n   f o r   L e g   1 .   C o n t o u r   i n t e r v a l   =   2    m o l / L .   
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 
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 e s s e n t i a l l y   s i m i l a r   t o   t h o s e   d e s c r i b e d   b y   A r m s t r o n g   e t   a l .   ( 1 9 6 7 ) ,   w i t h   
 m o d i f i c a t i o n s   d e s c r i b e d   i n   A t l a s   e t   a l .   ( 1 9 7 1 ) .   S i l i c a t e   w a s   d e t e r m i n e d   f r o m   t h e   
 r e d u c t i o n   o f   s i l i c o m o l y b d a t e   i n   a c i d i c   s o l u t i o n   t o   m o l y b d e n u m   b l u e   b y   a s c o r b i c   
 a c i d .   T h e   c o l o r   p r o d u c e d   i s   p r o p o r t i o n a l   t o   t h e   c o n c e n t r a t i o n   o f   s i l i c a t e   i n   t h e   
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 o f   t h e   s i l i c a t e   v a l u e s   f r o m   L e g   1   o f   t h i s   c r u i s e . 
 
 
 2 . 2     C A R B O N   P A R A M E T E R S 
 
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 
 S a m p l i n g 
 
 S a m p l e s   f o r   d i s s o l v e d   i n o r g a n i c   C O 2   ( T C O 2 )   a n a l y s i s   w e r e   d r a w n   f r o m   l 0 - L   N i s k i n ( T M )   
 b o t t l e s   i n t o   5 0 0 - m L   P y r e x ( T M )   b o t t l e s   u s i n g   T y g o n ( T M )   t u b i n g .   B o t t l e s   w e r e   r i n s e d   
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 o f f   a n d   w i t h d r a w n ,   c r e a t i n g   a   5 - m L   h e a d s p a c e   v o l u m e .   E a c h   s a m p l e   h a d   0 . 2   m L   o f   a   
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 s a t u r a t e d   H g C l 2   s o l u t i o n   a d d e d   t o   a c t   a s   a   s a m p l e   p r e s e r v a t i v e .   T h e   s a m p l e   
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 T h e   s t a n d a r d s   h a v e   m i x i n g   r a t i o s   o f   2 0 1 . 4 ,   3 5 4 . 1 ,   5 1 7 . 0 ,   8 0 4 . 5 ,   1 0 1 2 . 2 ,   a n d   1 5 2 9   
 p p m ,   w h i c h   b r a c k e t   t h e   f C O 2   a t   2 0  C   ( f C O 2 ,   2 0 )   v a l u e s   o b s e r v e d   i n   t h e   w a t e r   
 c o l u m n   o f   t h e   S o u t h   A t l a n t i c . 
 
 T h e   d e t e r m i n a t i o n   o f   f C O 2   i n   w a t e r   f r o m   t h e   d i s c r e t e   a n a l y s e s   i n v o l v e s   s e v e r a l   
 s t e p s .   T h e   m i x i n g   r a t i o   a n d   d e t e c t o r   r e s p o n s e   f o r   t h e   s t a n d a r d s   a r e   n o r m a l i z e d   
 f o r   t e m p e r a t u r e   a n d   p r e s s u r e .   T h e   I R   v o l t a g e   o u t p u t   f o r   s a m p l e s   a r e   n o r m a l i z e d   
 w i t h   r e g a r d   t o   p r e s s u r e   a n d   a r e   c o r r e c t e d   f o r   t h e   p r e s e n c e   o f   w a t e r   v a p o r   a n d   
 c o n v e r t e d   t o   a   m i x i n g   r a t i o .   T h e   m i x i n g   r a t i o   i n   t h e   h e a d s p a c e   i s   c o n v e r t e d   t o   
 f u g a c i t y   a n d   c o r r e c t e d   t o   f u g a c i t y   o f   C O 2   i n   t h e   w a t e r   s a m p l e   p r i o r   t o   
 e q u i l i b r a t i o n   b y   a c c o u n t i n g   f o r   c h a n g e   i n   t o t a l   C O 2   i n   w a t e r   d u r i n g   t h e   
 e q u i l i b r a t i o n   p r o c e s s   ( f o r   d e t a i l s   s e e ,   W a n n i n k h o f   a n d   T h o n i n g ,   1 9 9 3 ) .   T h e   
 c h a n g e   i n   t h e   f C O 2   o f   w a t e r ,   ( f C O 2 w ) ,   c a u s e d   b y   t h e   c h a n g e   i n   T C O 2   i s   c a l c u l a t e d   
 u s i n g   t h e   c o n s t r a i n t   t h a t   t o t a l   a l k a l i n i t y   ( T A l k ) ,   r e m a i n s   c o n s t a n t   d u r i n g   
 e x c h a n g e   o f   C O 2   g a s   b e t w e e n   t h e   h e a d s p a c e   a n d   t h e   w a t e r .   T h e   c a l c u l a t i o n   i s   
 o u t l i n e d   i n   t h e   a p p e n d i x   o f   P e n g   e t   a l .   ( 1 9 8 7 ) . 
 
 
 2 . 2 . 3     M e t h o d s   f o r   P o t e n t i o m e t r i c   T o t a l   A l k a l i n i t y ,   T C O 2   a n d   p H   M e a s u r e m e n t s 
 
 T h e   t o t a l   a l k a l i n i t y   a n d   i n o r g a n i c   c a r b o n   ( D i c k s o n ,   1 9 8 1 )   i n   t h e   w a t e r   s a m p l e s   
 w a s   d e t e r m i n e d   d u r i n g   t h e   c r u i s e   b y   m a k i n g   p o t e n t i o m e t r i c   t i t r a t i o n s .   T h e   t w o   
 s y s t e m s   u s e d   c o n s i s t e d   o f   a   M e t r o h m ( T M )   6 1 5   t i t r a t o r   a n d   M e t r o h m ( T M )   6 0 5   p H   m e t e r   t h a t   
 a r e   o p e r a t e d   b y   a n   A p p l e ( T M )   c o m p u t e r   ( T h u r m o n d   a n d   M i l l e r o ,   1 9 8 2 ) .   T h e   t i t r a t i o n   
 i s   d o n e   b y   a d d i n g   H C l   t o   t h e   s e a w a t e r   p a s t   t h e   c a r b o n i c   a c i d   e n d   p o i n t .   S e a w a t e r   
 s a m p l e s   w e r e   c o n t a i n e d   i n   a   w a t e r   j a c k e t e d   c e l l   c o n t r o l l e d   t o   a   c o n s t a n t   
 t e m p e r a t u r e   o f   2 5  C   w i t h   a   F o r m a ( T M )   w a t e r   b a t h .   D u e   t o   t h e   l a r g e   n u m b e r   o f   
 s a m p l e s   t o   b e   m e a s u r e d ,   t h e   t i t r a t i o n s   w e r e   n o t   m a d e   o v e r   t h e   e n t i r e   p H   r a n g e .   
 T h i s   a l l o w e d   a   c o m p l e t e   t i t r a t i o n   t o   b e   m a d e   i n   a b o u t   1 0   m i n u t e s .   U n f o r t u n a t e l y   
 d u r i n g   t h e   c r u i s e   t h e   d i s k   r e a d e r   o f   t h e   A p p l e ( T M )   c o m p u t e r s   f a i l e d   a n d   t h e   
 t i t r a t i o n s   h a d   t o   b e   r u n   b y   h a n d . 
 
 T h e   t i t r a n t   s o l u t i o n   w a s   p r e p a r e d   f r o m   s t a n d a r d   H C 1   a n d   r e a g e n t   g r a d e   N a C l .   T h e   
 0 . 2 5   M   H C l   c o n t a i n e d   0 . 4 5   M   N a C l   t o   y i e l d   a n   i o n i c   s t r e n g t h   e q u i v a l e n t   t o   t h e   
 s e a w a t e r   ( 0 . 7   M ) .   T h e   a c i d   w a s   s t a n d a r d i z e d   w i t h   w e i g h e d   a m o u n t s   o f   N a 2 C O 3   
 d i s s o l v e d   i n   0 . 7   M   N a C l   s o l u t i o n   i n   t h e   l a b o r a t o r y .   A   b l a n k   t i t r a t i o n   w a s   m a d e   
 t o   e v a l u a t e   t h e   r e s i d u a l   a l k a l i n i t y   ( 1 4    M )   d u e   t o   i m p u r i t i e s   i n   t h e   N a C l .   T h e   
 n o r m a l i t y   o f   t h e   a c i d   w a s   f o u n d   t o   b e   0 . 2 5 1 4      0 . 0 0 0 1   M ) .   M e a s u r e m e n t s   m a d e   i n   
 t h e   l a b o r a t o r y   a f t e r   t h e   c r u i s e   y i e l d e d   t h e   s a m e   c o n c e n t r a t i o n   o f   t h e   H C l . 
 
 T h e   e l e c t r o d e   s y s t e m   u s e d   t o   m e a s u r e   t h e   e m f   o f   t h e   s a m p l e   d u r i n g   a   t i t r a t i o n   
 c o n s i s t e d   o f   a   R O S S ( T M )   g l a s s   p H   e l e c t r o d e   a n d   a n   O r i o n ( T M )   d o u b l e   j u n c t i o n   r e f e r e n c e   
 e l e c t r o d e .   T h e   r e s p o n s e   o f   t h e   e l e c t r o d e s   w e r e   d e t e r m i n e d   b y   H C 1   t i t r a t i o n   i n   
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 ( s l o p e   l a r g e r   t h a n      0 . 5   m V   o f   t h e   t h e o r e t i c a l   s l o p e ) .   T h r e e   c e l l s   w e r e   u s e d   
 d u r i n g   t h e   c r u i s e   ( C e l l   1 ,   2   a n d   3 ) .   T h e y   h a d   v o l u m e s   ( V )   a n d   s t a n d a r d   e m f ' s ,   
 ( E * ) ,   i n   s e a w a t e r   o f   V   =   2 3 1 . 1 0      0 . 0 2   c m   ,   2 3 8 . 9 9      0 . 0 2   c m 3 ,   2 3 9 . 6 4      0 . 0 2   
 c m 3 ;   E *   =   5 9 2 ,   5 8 5 ,   5 8 0   m V   (    1   m V ) ,   r e s p e c t i v e l y . 
 
 T h e   t o t a l   a l k a l i n i t y   a n d   t o t a l   C O 2   w e r e   c a l c u l a t e d   f r o m   t h e   v o l u m e s   o f   a c i d   
 a d d e d   a n d   t h e   m e a s u r e d   e m f ' s   u s i n g   a   l e a s t - s q u a r e s   G r a n   t e c h n i q u e .   A   c h e m i c a l   
 m o d e l   ( D i c k s o n ,   1 9 8 1 )   w a s   u s e d   t o   d e t e r m i n e   t h e   e q u i v a l e n c e   p o i n t s   o n   t h e   
 t i t r a t i o n   c u r v e . 
 
 T h e   i n i t i a l   e m f   r e a d i n g   o f   t h e   s e a w a t e r   s o l u t i o n   b e f o r e   t h e   t i t r a t i o n   b e g a n   w a s   
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 s e a w a t e r   s c a l e   ( [ H + ] ) T   =   [ H + ] F   +   [ H S O 4   +   [ H F ] ) .   T h e   e l e c t r o d e s   w e r e   c a l i b r a t e d   
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 D e s i g n s ( T M )   f l u o r o m e t e r   m o d e l   1 1 1 .   T h e   f l u o r o m e t e r   w a s   c a l i b r a t e d   a t   s e a   w i t h   
 S i g m a   c h l o r o p h y l l   a ,   f o l l o w i n g   t h e   m e t h o d   o f   P a r s o n s   e t   a l . ,   ( 1 9 8 4 ) . 
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 a l s o   m e a s u r e d   w i t h   d e p t h   u s i n g   a   L a m b d a   I n s t r u m e n t s ( T M )   L I - 1 9 0 S   4   s p h e r i c a l   
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 d e s c r i b e d   b y   S t e e m a n n - N i e l s e n   ( 1 9 5 2 ) ,   w i t h   m o d i f i c a t i o n s   b y   F i t z w a t e r   e t   a l .   
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 r i n s e d   w i t h   t h e   s e a w a t e r   s a m p l e   p r i o r   t o   b e i n g   f i l l e d .   S a m p l e s   w e r e   c o l l e c t e d   
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 P l e x i g l a s ( T M )   t u b e s   t h a t   w e r e   w r a p p e d   w i t h   b l u e   f i l m ,   ( # T S - 5 l - x s r   f r o m   M a d i c o   
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 A p p e n d i x   C   o f   0 ,   - 0 . 6 9 ,   - 1 . 2 0 ,   - 1 . 9 0 ,   - 2 . 8 1 ,   a n d   - 4 . 6 0 .   T h e   s a m p l e s   w e r e   
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 a d d e d   t o   e a c h   b a g   a s   d e s c r i b e d   i n   H i t c h c o c k   ( 1 9 8 6 ) 
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 s c i n t i l l a t i o n   c o u n t e r .   P r o d u c t i o n   r a t e   ( m g   C / m 3 / h 1 )   w a s   c a l c u l a t e d   f r o m   t h e   m e a n   
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 
 S a m p l i n g 
 
 D u r i n g   L e g s   1   a n d   2   o f   t h e   S .   A T L - 9 1   c r u i s e ,   u n d e r w a y   m e a s u r e m e n t s   o f   f u g a c i t y   
 o f   C O 2   i n   s u r f a c e   s e a w a t e r ,   ( f C O 2 w ) ,   a n d   a i r ,   ( f C O 2 a )   w e r e   p e r f o r m e d   w i t h   a n   
 a u t o m a t e d   s y s t e m .   T h e   s e a w a t e r   i n t a k e   w a s   l o c a t e d   i n   t h e   s h i p ' s   b o w   b u b b l e ,   
 a p p r o x i m a t e l y   3   m   b e l o w   t h e   w a t e r   l i n e .   A   t h e r m o s a l i n o g r a p h ,   w h i c h   r e c o r d s   
 t e m p e r a t u r e   a n d   s a l i n i t y   w a s   p l a c e d   i n   a   s h u n t   o f f   t h e   m a i n   s e a w a t e r   i n t a k e   
 l i n e ,   i n   t h e   b o w   b u b b l e   a s   w e l l .   S i n c e   t h e r e   w a s   e v i d e n c e   o f   s e a w a t e r   b e i n g   
 h e a t e d   p r i o r   t o   i t s   r e a c h i n g   t h e   t h e r m o s a l i n o g r a p h ,   w a t e r   t e m p e r a t u r e   w a s   
 a c q u i r e d   f r o m   a   h u l l   m o u n t e d   p r o b e   u s e d   f o r   a c o u s t i c   D o p p l e r   c u r r e n t   p r o f i l e   
 d a t a   r e d u c t i o n .   O n   L e g   2 ,   d i s c r e t e   s a m p l e s   w e r e   t a k e n   f r o m   t h e   u n d e r w a y   s y s t e m   
 a t   s i x - h o u r   i n t e r v a l s   a n d   a n a l y z e d   f o r   T C O 2 ,   f C O 2 ,   a n d   m a j o r   n u t r i e n t s   i n   
 a d d i t i o n   t o   t h e   c o n t i n u o u s   f C O 2   m e a s u r e m e n t s .   C r u i s e   t r a c k s   f r o m   L e g s   1   a n d   2 ,   
 w i t h   t h e   r a n g e   o f   f C O 2 w - f C O 2 a   v a l u e s   r e p r e s e n t e d   b y   s t i c k   d i a g r a m s ,   a r e   
 p r e s e n t e d   i n   F i g u r e s   9   a n d   1 0 .   
 
 2 . 4 . 1     U n d e r w a y   f C O 2   M e a s u r e m e n t s 
 
 T h e   s h i p b o a r d   a u t o m a t e d   u n d e r w a y   f C O 2   s y s t e m   r u n s   o n   a n   h o u r l y   c y c l e   d u r i n g   
 w h i c h   t h r e e   g a s   s t a n d a r d s ,   a   h e a d s p a c e   s a m p l e   f r o m   t h e   e q u i l i b r a t o r ,   a n d   a n   
 a m b i e n t   a i r   s a m p l e   a r e   a n a l y z e d .   T h e   e q u i l i b r a t o r ,   w h i c h   w a s   d e s i g n e d   b y   R .   
 W e i s s   o f   S . I . O . ,   i s   m a d e   f r o m   a   l a r g e   ( 5 8   c m   H   x   2 3   c m   I D )   P l e x i g l a s ( T M )   c h a m b e r .   
 
 T h e   e q u i l i b r a t o r   h a s   a   s h o w e r   h e a d   i n   t h e   t o p   t h r o u g h   w h i c h   s u r f a c e   s e a w a t e r   i s   
 f o r c e d   a t   a   r a t e   o f   2 0 - 3 0   L / m i n .   T h e   w a t e r   s p r a y   t h r o u g h   t h e   1 6 - L   h e a d   s p a c e   a n d   
 t h e   t u r b u l e n c e   c r e a t e d   b y   t h e   j e t s   i m p i n g i n g   o n   t h e   s u r f a c e   o f   8 - L   o f   w a t e r ,   
 c a u s e   t h e   g a s e s   i n   w a t e r   a n d   h e a d s p a c e   t o   e q u i l i b r a t e .   A   d r a i n   2 0   c m   f r o m   t h e   
 b o t t o m   o f   t h e   e q u i l i b r a t o r   d i s c h a r g e s   e x c e s s   w a t e r   f r o m   t h e   s y s t e m   o v e r   t h e   s i d e   
 o f   t h e   s h i p .   A i r   i n   t h e   e q u i l i b r a t o r   h e a d   s p a c e   i s   c i r c u l a t e d   w i t h   a n   
 A i r c a d e t ( T M )   p u m p   ( m o d e l   7 5 3 0 - 4 0 )   a t   6   L / m i n   i n   a   c l o s e d   l o o p   t h r o u g h   a   m a s s   
 f l o w   m e t e r   ( M F M )   a n d   b a c k   p r e s s u r e   r e g u l a t o r .   D u r i n g   2 3   m i n u t e s   o f   e a c h   h o u r ,   7 5   
 m L / m i n   i s   t e e d   o f f   u p s t r e a m   o f   t h e   b a c k   p r e s s u r e   r e g u l a t o r   t h r o u g h   a   m a s s   f l o w   
 c o n t r o l l e r   ( M F C )   a n d   i n t o   t h e   1 2 - m L   s a m p l e   c e l l   o f   a   L i c o r ( T M )   ( m o d e l   6 2 5 1 )   n o n - 
 d i s p e r s i v e   i n f r a r e d   a n a l y z e r .   T h e   a i r   r e m o v e d   f r o m   t h e   e q u i l i b r a t o r   t h r o u g h   t h e   
 I R   a n a l y z e r   i s   r e p l a c e d   w i t h   a m b i e n t   a i r   t h r o u g h   a n   i n t a k e / v e n t   l i n e   t h a t   r u n s   
 t o   t h e   o u t s i d e   o f   t h e   s h i p .   T h e   i n t r o d u c t i o n   o f   t h e   a m b i e n t   a i r   i n t o   t h e   
 e q u i l i b r a t o r   c h a m b e r   d u r i n g   s a m p l i n g   o f   t h e   h e a d s p a c e   r e s u l t s   i n   a n   e r r o r   i n   t h e   
 d e t e r m i n a t i o n   o f   t h e   e q u i l i b r a t e d   h e a d   s p a c e   c o m p o s i t i o n   n o   g r e a t e r   t h a n   o n e   
 m i c r o   a t m o s p h e r e .   T h e   t o t a l   t i m e   r e q u i r e d   t o   f u l l y   r e p l a c e   e q u i l i b r a t o r   a i r   
 t h r o u g h   t h e   a m b i e n t   a i r   i n t a k e / v e n t   l i n e   i s   2 1 3   m i n u t e s .   T h e   h e a d s p a c e   
 e q u i l i b r a t i o n   t i m e ,   a s   d e t e r m i n e d   b y   r e t u r n   t o   e q u i l i b r i u m   a f t e r   p e r t u r b a t i o n   b y   
 a d d i n g   n i t r o g e n   t o   t h e   h e a d   s p a c e ,   i s   a p p r o x i m a t e l y   2 . 5   m i n u t e s .   T h e   i n t a k e / v e n t   
 l i n e   a l s o   a s s u r e s   t h a t   t h e   p r e s s u r e   i n   t h e   h e a d   s p a c e   o f   t h e   e q u i l i b r a t o r   
 r e m a i n s   a t   a t m o s p h e r i c   v a l u e . 
 
 D u r i n g   u n d e r w a y   s a m p l i n g   o p e r a t i o n s   a m b i e n t   a i r   i s   d r a w n   t h r o u g h   1 0 0   m   o f   0 . 3 7   
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 D u r i n g   2 2   m i n u t e s   o f   e a c h   h o u r ,   a m b i e n t   a i r   m i x i n g   r a t i o s   a r e   m e a s u r e d   i n   t h e   I R   
 a n a l y z e r   b y   t e e i n g   o f f   t h e   a i r   l i n e   a t   a   f l o w   r a t e   o f   7 5   m L / m i n .   C o m p r e s s e d   g a s   
 s t a n d a r d s   w i t h   n o m i n a l   m i x i n g   r a t i o s   o f   3 0 0 ,   3 5 0 ,   a n d   4 0 0   p p m   ( p a r t s   p e r   m i l l i o n   
 b y   v o l u m e )   f l o w   t h r o u g h   t h e   I R   a n a l y z e r   f o r   f i v e   m i n u t e s   e a c h   h o u r   a t   7 5   m L / m i n   
 f o r   c a l i b r a t i o n .   T h e   3 0 0   p p m   s t a n d a r d   f l o w s   c o n t i n u o u s l y   a t   5 0   m L / m i n   t h r o u g h   
 t h e   r e f e r e n c e   s i d e   o f   t h e   I R   a n a l y z e r   ( d e t e c t o r )   a s   w e l l .   A l l   r e f e r e n c e   t a n k s   
 u n d e r g o   a   p r e -   a n d   p o s t - c r u i s e   c a l i b r a t i o n   a t   C M D L   a g a i n s t   s t a n d a r d s   c e r t i f i e d   
 b y   t h e   W o r l d   M e t e o r o l o g i c a l   O r g a n i z a t i o n   ( W M O ) . 
 
 T h e   I R   a n a l y z e r / d e t e c t o r ' s   v o l t a g e   o u t p u t   i s   m e a s u r e d   o n c e   p e r   s e c o n d   w i t h   a   
 K e i t h l e y ( T M )   ( m o d e l   1 9 5   A )   d i g i t a l   m u l t i m e t e r ;   1 - m i n u t e   a v e r a g e s   a r e   c a l c u l a t e d   
 a n d   s t o r e d   o n   t h e   h a r d   d i s k   o f   a n   M S - D O S   c o m p u t e r .   T h e   M F C ' s   c o n n e c t e d   t o   t h e   
 r e f e r e n c e   a n d   s a m p l e   i n l e t   o f   t h e   I R ,   t h e   M F M ' s   m e a s u r e m e n t   o f   t h e   i n t a k e   r a t e   
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 
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 
 A t l a s ,   E . L . ,   J . C .   C a l l a w a y ,   R . D .   T o m l i n s o n ,   L . I .   G o r d o n ,   L .   B a r s t o w ,   a n d   P . K .   
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         A n a l y s i s ,   r e v i s e d ,   O r e g o n   S t a t e   U n i v e r s i t y   T e c h n i c a l   R e p o r t   2 1 5 ,   R e f e r e n c e   
         N o .   7 1 - 2 2 ,   1 9 7 1 . 
 
 B u r n i s o n ,   B . K . ,   M o d i f i e d   d i m e t h y l s u l f o x i d e   ( D M S O )   e x t r a c t i o n   f o r   c h l o r o p h y l l   
         a n a l y s i s   o f   p h y t o p l a n k t o n ,   C a n .   J .   F i s h .   A q u a t .   S c i .   3 7 ,   7 2 9 - 7 3 3 ,   1 9 8 0 . 
 
 C a r p e n t e r ,   J . H . ,   T h e   C h e s a p e a k e   B a y   I n s t i t u t e   t e c h n i q u e   f o r   t h e   W i n k l e r   
         D i s s o l v e d   O x y g e n   m e t h o d ,   L i m n o l .   O c e a n o g r . ,   1 0 ,   1 4 1 - 1 4 3 ,   1 9 6 5 . 
 
 C h i p m a n ,   D . W . ,   J .   M a r r a ,   a n d   T .   T a k a h a s h i ,   P r i m a r y   p r o d u c t i o n   a t   4 7  N   a n d   2 0  W   
         i n   t h e   N o r t h   A t l a n t i c   O c e a n :   A   c o m p a r i s o n   b e t w e e n   t h e   1 4 C   i n c u b a t i o n   m e t h o d   
         a n d   m i x e d   l a y e r   c a r b o n   b u d g e t   o b s e r v a t i o n s ,   D e e p - S e a   R e s .   I I ,   4 0 ,   1 5 1 - 1 6 9 ,   
         1 9 9 3 . 
 
 D i c k s o n ,   A . G . ,   A n   e x a c t   d e f i n i t i o n   o f   t o t a l   a l k a l i n i t y   a n d   a   p r o c e d u r e   f o r   t h e   
         e s t i m a t e   o f   a l k a l i n i t y   a n d   t o t a l   C O 2   f r o m   t i t r a t i o n   d a t a ,   D e e p - S e a   R e s . ,   2 8 ,   
         6 0 9 - 6 2 3 ,   1 9 8 1 . 
 
 D i c k s o n ,   A . G . ,   p H   s c a l e s   a n d   p r o t o n - t r a n s f e r   r e a c t i o n s   i n   s a l i n e   m e d i a   s u c h   a s   
         s e a w a t e r ,   G e o c h i m .   C o s m o c h i m .   A c t a ,   4 8 ,   2 2 9 9 - 2 3 0 8 ,   1 9 8 4 . 
 
 D O E ,   H a n d b o o k   o f   m e t h o d s   f o r   t h e   a n a l y s i s   o f   t h e   v a r i o u s   p a r a m e t e r s   o f   t h e   
         c a r b o n   d i o x i d e   s y s t e m   i n   s e a   w a t e r ,   v e r s i o n   1 . 0 ,   ( A .   D i c k s o n   a n d   C .   G o y e t   
         e d . ) ,   1 9 9 1 . 
 
 F i t z w a t e r ,   S . E . ,   G . A .   K n a u e r ,   a n d   J . B .   M a r t i n ,   M e t a l   c o n t a m i n a t i o n   a n d   i t ' s   
         e f f e c t   o n   p r i m a r y   p r o d u c t i o n   m e a s u r e m e n t s ,   L i m n .   O c e a n o g r . ,   2 7 ,   5 4 4 - 5 5 1 ,   
         1 9 8 2 . 
 
 F r i e d e r i c h ,   G . E . ,   P .   S h e r m a n   a n d   L . A .   C o d i s p o t i ,   A   h i g h   p r e c i s i o n   a u t o m a t e d   
         W i n k l e r   t i t r a t i o n   s y s t e m   b a s e d   o n   a n   H P - 8 5   c o m p u t e r ,   a   s i m p l e   c o l o r i m e t e r   
         a n d   a n   i n e x p e n s i v e   e l e c t r o m e c h a n i c a l   b u r e t ,   B i g e l o w   L a b .   f o r   O c e a n   S c i e n c e s ,   
         T e c h .   R e p o r t   4 2 ,   2 4   p p ,   1 9 8 4 . 
 
 G o l d m a n ,   J . C .   a n d   M . R .   D e n n e t ,   S u s c e p t i b i l i t y   o f   s o m e   m a r i n e   p h y t o p l a n k t o n   
         s p e c i e s   t o   c e l l   b r e a k a g e   d u r i n g   f i l t r a t i o n   a n d   p o s t   f i l t r a t i o n   r i n s i n g ,   J .   
         E x p .   M a r .   B i o l .   E c o l . ,   8 6 ,   4 7 - 5 8 ,   1 9 8 5 . 
 
 H i t c h c o c k ,   G . L . ,   M e t h o d o l o g i c a l   a s p e c t s   o f   t i m e   c o u r s e   m e a s u r e m e n t s   o f   C - 1 4   
         f i x a t i o n   i n   m a r i n e   p h y t o p l a n k t o n ,   J .   E x p .   M a r .   B i o l .   E c o l . ,   9 5 ,   2 3 3 - 2 4 3 ,   
         1 9 8 6 . 
 
 J o h n s o n ,   K . M . ,   O p e r a t o r ' s   m a n u a l ;   S i n g l e   o p e r a t o r   m u l t i p a r a m e t e r   m e t a b o l i c   
         a n a l y z e r   ( S O M M A )   f o r   t o t a l   c a r b o n   d i o x i d e   ( C T )   w i t h   C o u l o m e t r i c   d e t e c t i o n ,   
         7 0   p p ,   B r o o k h a v e n   N . Y . ,   1 9 9 2 . 
 
 J o h n s o n ,   K . M . ,   K . D .   W i l l s ,   D . B .   B u t l e r ,   W . K .   J o h s o n ,   a n d   C . S .   W o n g ,   C o u l o m e t r i c   
         t o t a l   c a r b o n   d i o x i d e   a n a l y s i s   f o r   m a r i n e   s t u d i e s :   m a x i m i z i n g   t h e   p e r f o r m a n c e   
         o f   a n   a u t o m a t e d   c o n t i n u o u s   g a s   e x t r a c t i o n   s y s t e m   a n d   c o u l o m e t r i c   d e t e c t o r ,   
         M a r .   C h e m .   4 4 ,   1 6 7 - 1 8 9 ,   1 9 9 3 . 
 
 M i l l e r o ,   F . J . ,   T h e   t h e r m o d y n a m i c s   o f   t h e   c a r b o n i c   a c i d   s y s t e m   i n   s e a w a t e r ,   
         G e o c h i m .   C o s m o c h i m .   A c t a ,   4 3 ,   1 6 5 1 - 1 6 6 1 ,   1 9 7 9 . 
 
 M i l l e r o ,   F . J . ,   a n d   A .   P o i s s o n ,   I n t e r n a t i o n a l   o n e - a t m o s p h e r e   e q u a t i o n   o f   s t a t e   o f   
         s e a w a t e r ,   D e e p - S e a   R e s . ,   2 8 A ,   6 2 5 - 6 2 9 ,   1 9 8 1 . 
 
 M i l l e r o ,   F . J . ,   T h e   p H   o f   e s t u a r i n e   w a t e r s ,   L i m n o l .   O c e a n g r . ,   3 1 ,   8 3 9 - 8 4 7 ,   1 9 8 6 . 
 
 P a r s o n s ,   T . R . ,   Y .   M a i t a ,   a n d   C . M .   L a l l i ,   A   M a n u a l   o f   C h e m i c a l   a n d   B i o l o g i c a l   
         M e t h o d s   f o r   S e a w a t e r   A n a l y s i s ,   P e r g a m o n ,   E l m s f o r d ,   N e w   Y o r k ,   1 9 8 4 . 
 
 P e n g ,   T . - H . ,   P .   T a k a h a s h i ,   W . S .   B r o e c k e r ,   a n d   J .   O l a f s s o n ,   S e a s o n a l   v a r i a b i l i t y   
         o f   c a r b o n   d i o x i d e ,   n u t r i e n t s   a n d   o x y g e n   i n   t h e   n o r t h e r n   N o r t h   A t l a n t i c   
         s u r f a c e   w a t e r :   o b s e r v a t i o n s   a n d   a   m o d e l ,   T e l l u s ,   3 9 5 ,   4 3 9 - 4 5 8 ,   1 9 8 7 . 
 
 S h o a f ,   W . T .   a n d   B . W .   L i u m ,   I m p r o v e d   e x t r a c t i o n   o f   c h l o r o p h y l l   a   a n d   b   f r o m   a l g a e   
         u s i n g   d i m e t h y l   s u l f o x i d e ,   L i m n o l .   O c e a n o g r .   2 1 ,   9 2 6 9 2 8 ,   1 9 7 6 . 
 
 S a u n d e r s ,   P . M . ,   a n d   N . P .   F o f o n o f f ,   C o n v e r s i o n   o f   p r e s s u r e   t o   d e p t h   i n   t h e   o c e a n ,   
         D e e p - S e a   R e s . ,   2 3 ,   1 0 9 - 1 1 1 ,   1 9 7 6 . 
 
 S t e e m a n - N i e l s e n ,   E . ,   T h e   u s e   o f   r a d i o a c t i v e   c a r b o n   ( C 1 4 )   f o r   m e a s u r i n g   o r g a n i c   
         c a r b o n   p r o d u c t i o n   i n   t h e   s e a ,   J .   C o n s .   I n t .   E x p l o r .   M e r . ,   1 8 ,   1 1 7 - 1 4 0 ,   1 9 5 2 . 
 
 T h u r m o n d ,   V . L . ,   T h e   c a r b o n a t e   s y s t e m   i n   C a - M g - N a - C l   b r i n e s   u p   t o   6 . 0   m o l a l   N a C l   
         a t   2 5  C .   T h e s i s ,   1 9 8 2 . 
 
 T h u r m o n d ,   V . L . ,   a n d   F . J .   M i l l e r o ,   T h e   i o n i z a t i o n   o f   c a r b o n i c   a c i d   i n   s o d i u m   
         c h l o r i d e   s o l u t i o n s   a t   2 5  C ,   J .   S o l u t i o n   C h e m . ,   1 1 ,   4 4 7 - 4 5 6 ,   1 9 8 2 . 
 
 W a n n i n k h o f ,   R . ,   a n d   K .   P h o n i n g ,   S u r f a c e   w a t e r   f C O 2   m e a s u r e m e n t s   u s i n g   c o n t i n u o u s   
         a n d   d i s c r e t e   s a m p l i n g   m e t h o d s ,   M a r i n e   C h e m .   4 4 ,   1 8 9 - 2 0 4 ,   1 9 9 3 . 
 
 W e i s s ,   R . F . ,   C a r b o n   d i o x i d e   i n   w a t e r   a n d   s e a w a t e r :   t h e   s o l u b i l i t y   o f   a   n o n - i d e a l   
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 A P P E N D I X   A :       I n d e x   o f   M e a s u r e m e n t s   a n d   U n i t s 
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