|
|
|
|
|
中国拟建首个海底观测系统 |
|
届时不仅能实时监控海洋信息，还能记录地震和海啸等数据 |
面对神秘的海底世界，海洋科学家正在规划一项“巨大的工程”——海底观测系统。近日，这一重大海洋项目有了最新消息，“东海海底观测网”将在未来五年内建成。届时，东海海底观测网不仅能实时监控海洋信息，还能记录地震和海啸等数据。一旦海底有任何的风吹草动，海底观测网立刻就能洞察识别，获取第一手的资料。
“除了地面与空中的遥测遥感以外，海底观测网就是我们建立的第三个观测平台。”这一项目的领军人物中国著名海洋学者、中国科学院院士汪品先说，“有了这个平台，我们可以从海底回头向上观测海洋世界。”
记者了解到，该项目由同济大学牵头，上海交通大学、华东师范大学、浙江大学、国家海洋局东海分局等机构共同承担。不仅在东海，今后我国还将在南海海底也建立功能较为完善的海底观测网。
东海海底观测网项目组成员之一徐昌伟表示，此前，做深海海洋监测时，科研人员会采取两种方法，一是直接把海洋观测仪器抛投到海里，过段时间打捞上来，分析记录数据或将采集到的样本带回实验室研究。二是在海上投一个直径大约10米的大浮标，把探测仪器装在浮标上。但这两种办法都有缺点。因为仪器的电量是有限的，最多只能在海底支持几个月到一年，不够持久。同时，仪器收集到的信息要往外发送，那么无线方式传输信息还要面临卫星传输速率低的问题，即使在远海区域，使用海事卫星进行传输，伴随的通信费用也非常高。
针对这些现状，汪品先院士在国内最先提出了建立海底观测系统的设想。同济大学海洋与地球科学学院翦知湣教授告诉记者，海底观测系统实际上就是把陆地实验室“搬进”了海底，它是观测海洋最安全的去处——不受海洋风浪、能源等限制，能长期连续实时原位地观测海底以下地震、地壳内流体和生物等的活动。科学家通过声学设备、水下质谱仪、微型基因组探头以及海底井下实验装置、海底化学与生物学实验室等，来监测海底地震，观测“海底下的海洋”及其生物地球化学过程，实现实时观测。
目前，海底观测网可应用于重大科学问题研究、海洋技术与海洋工程问题，灾害与环境预防和保护、航海以及军事等方面。
徐昌伟说，之所以会率先选择在东海建设观测网，是由东海的海洋环境决定的，东海是赤潮、长江口冲淡水（长江口外核心区的盐度在26以下的混合水团）聚集的地点，有很多的科学问题可以研究。另外东海比较浅，平均深度为370米，等技术成熟以后，可以应用到其他海域，比如：水域较深的南海。
而要想建成海底观测网也并非易事，翦知湣举例说，海洋观测需要把高压电传送到海底进行转换，这就需要转换的插头，我们叫接驳盒。在正常环境下，插头都可能会碰到问题，等到了海里，有盐水的腐蚀渗漏，有高压，这就对仪器设备提出了更高的要求。
另外，一些自然灾害，比如地震会使得地质、海底地形发生形变，这样就有可能会把海缆震断拉断。如何在地震的情况下，保护海底电缆以及海底观测网的正常运行。目前，这也是科研人员正在研究的问题。
日前，国内若干深海观测网络的关键技术获得了重大突破。项目组研制了海底接驳盒、水下原位化学和动力环境监测系统等样机和配套软件，并于2010年9月成功在嵊山岛进行了浅海试验。
虽然现在还无法看到东海观测网的全景，但是可以看到雏形——东海海底观测小衢山试验站。有了小衢山的成功范例，东海海底观测网将会陆续完善。徐昌伟介绍，小衢山试验站由搭载太阳能蓄电池及无线通信设备的海上平台、1100米长的海底光电复合缆、电源与通信管理接驳盒和多种海洋观测仪器组成。去年2月27日，智利发生8.8级强震后，小衢山试验站传回的数据显示，2010年2月28日下午3时，该海域的海平面高度出现异常，研究人员判断，此次异常是由智利地震海啸引起的。这一监测结果，有助于我国海啸预报模型的验证与改进。至今，该试验站已正常运行700多天，数据完整率达95%以上。
“未来有了东海海底观测网，我们可以更细致地研究长江泥沙的运输和沉积。”徐昌伟表示，来自长江的大量沉积泥沙会影响到航道和海上工程的稳定性，这些数据对相关部门颇为重要。同时，该区域泥沙流向何处，这也是海洋沉积学非常感兴趣的问题。那么通过海底观测网检测获得的数据，就可以了解某个区域海水搬运泥沙的过程，也可以借此推测出其他区域的情况。此外，对渔业而言，监测网还能观测到赤潮、水底缺氧等信息。目前，有关赤潮的预报，还没有成熟的办法。而赤潮对于舟山渔业来说，影响比较大。倘若今后通过长期监测，能推论出赤潮发生前的预兆，则能给渔业带来极大的便利。
徐昌伟对记者说，实际上，海底观测站、海底观测网、海底观测链在国际上有很多的案例。例如：美国的“海王星”海底观测网络计划，欧洲海底观测网ESONET、日本新型实时海底观测网、美国LEO-15生态环境海底观测网等。其中，最早应用海底观测的是美国海军，他们的水声监听系统既可以监听鲸鱼和地震，也可以监听潜艇。经过十多年的讨论，美国在2006年通过了由近海、区域、全球三大海底观测系统组成的“海洋观测计划”（OOI）。该计划于2009开始建设，计划使用30年。其中最为重要的是区域性海底观测网，即东北太平洋的加拿大“海王星”（NEPTUNE）计划，能将上千个海底观测设备联网。加拿大的NEPTUNE海底观测网已于2009年12月8日建成，目前有6个基站，海缆长度达800千米。
“美国和加拿大的海底观测网技术比较成熟，他们研究、积累试验相关技术用了20年。”徐昌伟说，“而我国从开始到现在还不到10年，有很多的工程技术经验不足，一些配套的工艺也跟不上，比如，材料和精密加工工艺。”
现在，小衢山实验站正计划升级改造，希望今后能担当起“测试员”的职责，对一些国内研发的海洋仪器及接头，提供一个验证、试运行的场所。今后，随着相关科技水平的不断提高，在海底设立观测网将会成为我国海洋科学发展的新标记。
特别声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，须保留本网站注明的“来源”，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，请与我们接洽。
