海洋科技▏國內外海底科學觀測網絡發展研究
來源:溪流海洋人生
|
作者:黃玉宇 盧軍
|
發布時間: 2019-05-09
|
6781 次瀏覽
|
分享到:
一、概述
近年來，一場無聲的科技革命正在海洋學界掀起，世界各國在各大洋陸續建立起了海底科學觀測網，并將其應用于海洋環境、氣候監測或大洋板塊運動等海底地質信息監測，把“實驗室”、“氣象站”建在海底，研究海洋環境的變化或海底地質地貌等。2009年加拿大建成了世界上第一個大型深海科學網NEPTUNE東太平洋海洋環境監測光纜網絡，隨之，2015年日本又建成S-NET 網以全長5400公里成為全球最長的海底光纜網，歐盟國家海底觀測網EMSO 計劃有14個國家50個單位參加，從地中海一直延伸到北冰洋，別具特色；然而無論是觀測網本身的多樣性還是科學問題的全面性，美國的大洋觀測計劃（OCEAN OBSERVATION INITIATIVE OOI）都走在最前沿。建立海底科學觀測網絡，加快對海洋的認識、研究和開發，對各國的經濟建設具有重要的現實意義。本文將詳細介紹世界各國各具特色的海底觀測網的研究與發展情況，并在此基礎上針對我國經濟發展的需求對我國開展海底觀測網建設提出參考性建議。
二、國外海底光纜傳輸網絡發展情況
圖1 OOI區域網海底纜及水下觀測節點分布圖
圖二：近岸網先鋒陣列示意圖
近年來，一場無聲的科技革命正在海洋學界掀起，世界各國在各大洋陸續建立起了海底科學觀測網，并將其應用于海洋環境、氣候監測或大洋板塊運動等海底地質信息監測，把“實驗室”、“氣象站”建在海底，研究海洋環境的變化或海底地質地貌等。2009年加拿大建成了世界上第一個大型深海科學網NEPTUNE東太平洋海洋環境監測光纜網絡，隨之，2015年日本又建成S-NET 網以全長5400公里成為全球最長的海底光纜網，歐盟國家海底觀測網EMSO 計劃有14個國家50個單位參加，從地中海一直延伸到北冰洋，別具特色；然而無論是觀測網本身的多樣性還是科學問題的全面性，美國的大洋觀測計劃（OCEAN OBSERVATION INITIATIVE OOI）都走在最前沿。建立海底科學觀測網絡，加快對海洋的認識、研究和開發，對各國的經濟建設具有重要的現實意義。本文將詳細介紹世界各國各具特色的海底觀測網的研究與發展情況，并在此基礎上針對我國經濟發展的需求對我國開展海底觀測網建設提出參考性建議。
二、國外海底光纜傳輸網絡發展情況
⒈美國00I海洋觀測網
美國是世界上第一個利用海底光纜聯網進行科學觀測的國家，經過十幾年的科學研究已形成了較為先進的海底科學觀測網計劃。經過多年的努力，大洋觀測計劃（OOI）于2016年6月全面建成并啟用。OOI觀測網觀測形式多種多樣，一是通過海底光電復合纜有纜連接方式，為水下持續提供電源和傳輸數據。二是錨系連接方式，試驗平臺上由電池自主供電，利用衛星將數據傳輸到陸地，第三種是移動觀測方式，利用水下機器人或水下滑翔機，實現大范圍的時空觀測。
OOI觀測網包括區域網、近岸網、全球網。OOI中區域網最大，為有纜連接方式，設在東北太平洋的胡安德富卡板塊，也是“海王星”計劃中美國負責的部分。近岸網在東西海岸各建一個，東海岸外的先鋒陣列和西海岸外的長久陣列，主要采用錨系連接方式。全球網在具有全球意義的關鍵海區設置，包括阿拉斯加灣，伊爾明戈海，南大洋和阿根廷海盆四處，主要采用移動觀測方式。
⑴區域網
區域網是OOI觀測網最大的亮點。區域網采用有纜連接陣列，通過海底光纜以及水下接駁設備將各種地質地球物理、物理海洋，化學和生物傳感器等各種傳感器連接在一起，實時觀測從海底生物圈到整個海洋水柱、地震活動與流體等信息。
岸基站位于俄勒岡太平洋海域，系統敷設兩條光電復合纜，纜長880 公里，通過海底光纜向水下提供10KV，8KW的能量和10Gb/s的帶寬雙向通信。系統包括7個觀測節點，分別是PN1A、PN1B、PN3A、PN3B、PN5A、PN1C、PN1，水下實時監測信息通過海底光纜源源不斷傳回岸基。OOI區域網海底光纜及水下觀測節點分布基本情況如圖1所示。圖1 OOI區域網海底纜及水下觀測節點分布圖
⑵近岸網
近岸網由兩條錨系陣列組成，即東海岸外的先鋒錨系陣列和西海岸外的長久錨系陣列。
先鋒錨系陣列如圖2所示布放配備了多種觀測儀器設備和傳感器，可以穿越鋒面、垂直等深線，進行陸架-陸坡鋒面的海洋環境研究。為了實現陸架折坡和陸坡大范圍的觀測，先鋒系列還提供了9個移動觀測平臺，包括5個滑翔機和3個AUV，作為錨系陣列的補充。圖二：近岸網先鋒陣列示意圖
上一篇：
無