“透明海洋”计划稳步推进 西北太平洋黑潮延伸体实时观测系统一期构建完成

作者:郭丹 来源:深海圈层与地球系统前沿科学中心 发布时间:2020-07-03点击数:795

  本站讯 近日,由中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心和青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室共同承担的西北太平洋综合科考航次传来最新进展,在成功布放最后一套实时潜标系统后,该航次在黑潮延伸体海区的科考任务顺利结束。至此,经过五年建设,我国在西北太平洋黑潮延伸体实时定点观测系统(Kuroshio Extension Mooring System,简称KEMS)一期已构建完成。KEMS代表着全球中纬度大洋西边界流实时观测系统的国际前沿水平,实现了“两洋一海”关键海区深海实时观测能力全面跨越,也标志着“透明海洋”计划深入稳步推进。


黑潮延伸体实时观测系统示意图

  本航次计划前往的黑潮延伸体海区恰好位于大气锋面活动的高发区,气象条件和海况复杂多变,科考队员通过制定周密的工作计划,及时根据天气和海况调整工作方案,在“东方红3”船全体船员的通力配合下顺利回收了两套我国自主研发的CKEO(China Kuroshio Extension Observatory)系列大型浮标观测系统,并对CKEO系列浮标进行了再次布放。相比之前海气界面的单一观测,此次重新布放的CKEO系列浮标完成了从气象要素到水文要素再到生化要素的扩展,实现了跨圈层(大气圈、水圈和生物圈)动力要素和生态要素的综合同步观测。

“东方红3”船回收现场

 CKEO系列浮标

  此外,本航次对该海区所有在位运行的深海潜标系统进行了实时化升级,实现了黑潮延伸体主轴及南北两侧上层1000米温度数据的实时传输,这将为“两洋一海”预测预报系统模拟预报能力的提升提供宝贵的现场数据。除了观测数据的实时获取,依托上述浮、潜标系统实现了自主研发科学装置的深远海测试。目前,上述浮、潜标系统搭载了国产温深仪、激光偏振传感器、波浪能发电装置以及新型耐腐蚀材料测试单元,今后将成为国产自主研发装备试验及科学应用重要的深远海测试平台。

  西北太平洋黑潮延伸体实时观测系统的成功构建,为阐明海洋多尺度能量传递和海-气相互作用过程,揭示多尺度物理-化学-生物过程耦合机理等提供了长期、连续、综合的观测平台支撑。未来,该系统将持续进行更新和完善,数据实现全球开放共享,为深入研究海洋与气候变化、海洋碳循环、海洋生物资源可持续发展利用提供持续的观测数据支撑。

  特别值得一提的是,该观测系统是由国家自然科学基金委优秀青年基金获得者陈朝晖教授所带领的团队领衔完成,该团队多年来秉持科学精神和工匠精神,勇于创新,敢于担当,合团队之力突破多项观测技术瓶颈,经过了长达五年、6个航次、近200天海上作业,开启了深远海观测系统构建的新局面。

  聚焦深海大洋中纬度西边界流区多尺度、跨圈层过程,中国海洋大学和海洋试点国家实验室联合打造了一支以青年科学家和技术人员为主的创新团队,活跃在国际学术舞台上。他们不仅构建了代表国际前沿水平的海洋观测和预测系统,还产生了一批有重要影响、部分具有引领效应的高水平成果,系列成果发表在Nature、Science等高水平杂志上,彰显了中国海洋大学和海洋试点国家实验室在创新人才培养方面的优势和特色。

通讯员:郭丹

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  西北太平洋黑潮延伸体海区是全球海洋和大气动力过程最为活跃的区域之一,是生物地球化学循环的“热点”海区,也是全球海洋渔业产量最为高产的区域之一。该海区一直以来是太平洋周边国家最为关注的区域,但也是海洋长期连续观测数据最为匮乏的区域之一。

  受海区复杂的海洋环境和恶劣的天气条件影响,直到2014年,此海域仅有美国1套大型浮标观测系统长期维持。同年,中国海洋大学开启了西北太平洋深远海观测征程,于2015年11月份成功布放了我国在该海区首套6000m级深海潜标系统,并于2016年4月成功回收。在随后的3年时间,中国海洋大学和海洋试点国家实验室科研人员不断优化潜标系统的结构设计,突破了大深度感应耦合传输等水下数据实时传输技术瓶颈,在国际上首次实现该海区深海数据稳定可靠传输。

  针对大型浮标观测系统诸多技术难题,研发团队从浮标的整体设计、稳性计算、标体材料选型、锚系系统结构设计等方面进行了一系列科学改造和技术突破。团队仅用不到一年时间研发出了两套面向中纬度黑潮延伸体的大型浮标观测系统,并于2019年秋季成功布放在海况更为恶劣的黑潮延伸体主轴及北侧区域,浮标系统在经历了多次台风和冬季风暴过程后仍稳定运行,并实时地回传海气界面的关键数据,为研究中纬度海气相互作用提供了最为关键的数据支撑。

编辑:左伟

责任编辑:李华昌

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