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挺进深海大洋——中国科学院西太平洋科学观测网建设历程

  原题目:挺进深海大洋

  2010年航次首套潜标布放过程(主浮球布放)

2015年西太航次王凡(二排右二)及考查队员合影(每次过赤道,船上会有小小的典礼)

2016年航次潜标及时化传输体系水面浮体布放

  2016年12月10日,跟着一封电子邮件的到来,热带西宁靖洋科学观测网的科学家团队们兴奋高呼“数据成功传回了!”。

  这封邮件是深海潜标数据及时传输体系从深海中传来的第一个及时数据,观测网从最初的科学构思酿成了实际,攻克了数据及时传输的困难。

  然而,这一起走来,并非一帆风顺,可任何难题都没有摇动过中国科学院海洋研究所王凡研究员及其团队的信心。

  攻坚克难,潜标布放首获成功

  2010年11月15日,“科学一号”自青岛起航,王凡担任航次首席科学家,率领中科院海洋所的科学家团队,在热带西宁靖洋成功布放了第一套深海潜标。

  “所谓深海潜标是一个自海底至海面的锚系观测体系,海底处由重力锚固定位置,海底至海面由缆绳贯串,整条缆绳的分歧深度上固定有观测设备及供应浮力的浮球,包管缆绳根基垂直状况,各个设备就可永劫间观测分歧深度的海洋水文要素。”王凡注释潜标的设计原理。

  作为科学观测网项目的卖力人,王凡从最初的第一套潜标起头,就与他的同事们一路,对这此中的手艺难点进行一一攻克。

  “现实设计和操纵过程长短常庞大的,深海大洋中,海面风波千变万化显而易见,而看不见的还有海底地形沟壑纵横、海洋内部急流暗涌,以是设计、布放潜标并包管其能永劫间平安运行,可是花消了我们团队的不少心力啊。”王凡回想起来不由得有些感伤。

  “第一套潜标我们初步确定在深达万米的菲律宾海沟西侧陡坡长进行布放,布放的抱负地区只有2公里见方,在此处布放潜标就如同在暴风咆哮的万米悬崖上扔下一串石头,而石头必需不偏不斜地落在绝壁上的方桌上,其难度可想而知。”该航次队长张林林先容。

  其时船舶前提落后,团队也缺少经验,他们频频观摩了国际上其他国度的潜标布放视频,航次前方案的专家论证会召开了10次之多,不放过任何细节。凭据潜标布放的分歧手艺环节,设计了功课流程图,并明确标明每个队员在分歧环节的位置和事情,并据此进行了多次“实战练习”。在团队的通力合作下,才终于成功完成了第一套潜标的布放,迈出了要害的第一步。

  科学家团队攻克了潜标的手艺困难,终于乘风破浪而出,盛食厉兵地预备着潜标布放前末了的事情,而海上恶劣的天然前提与简陋的事情生涯前提,也给他们造成了不小的难题。

  在“科学一号”科学考查船出海也许4—5天后,经由风大浪急的吕宋海峡,风波高达4—5米,大部门队员晕船回响严峻,吐逆和难以进食导致的衰弱和眩晕,熬煎着队员们重要的神经。

  但潜标布放这要害的末了实施怎能就此松弛,队员们相互支撑与勉励着降服难题,在风波的挑衅下对峙完成了既定的使命与事情。

  其时的“科学一号”没有海水淡化体系,船上的淡水十分贵重,起首要包管的是根基饮水必要,小我刷洗漱极尽节约。热带西宁靖洋上气温均匀37摄氏度摆布、船面温度高达50摄氏度以上,队员们天天在船面上事情,骄阳炎炎下转眼就汗出如浆了,归去苏息时也无法舒坦地刷洗个澡、换套衣服。

  “其时宿舍里的味道可真是‘一言难尽’呀!青海软件开发”考查队员王富军笑着提及来,“潜标布放成功以后,让队员们舒坦地刷洗了一次澡那也算是‘奢靡’的嘉奖了。”队员们在事情使命完成上几近苛求,生涯前提倒是能迁就则迁就,其时的难题,都是如今他们嘴里的趣事了。

  千锤百炼,科学观测网初步构建

  2015年,在中国科学院先导性科技专项的支撑下,王凡团队搭载了我国首艘新一代科学考查船“科学号”,收受15套深海潜标,维护后新布放13套深海潜标。

  与5年前一个航次完成2套潜标相比,今朝团队的对付潜标收受及布放的事情效率可谓突飞大进。王凡再次担任航次首席,率领考查队员顺遂完成了使命,完成了初步构建中深层潜标观测网的方针。

  这一航次潜标收受、维护及布放套次突破20套,数目多是一大挑衅。在航次之前,王凡与中科院院士胡敦欣构造科学家团队就潜标的选址、仪器的设计集成、职员的放置调配以及航路使命的计划都进行了频频的谈判钻研。

  航次方案改了又改,为的是行使有限的设备、船上空间、职员和航次经费,进行最优的分列组合,完成必要实现的科学方针的观测。

  相比于第一次布放的潜标,如今构成观测网的潜标设计更为庞大,每套潜标上的仪器设备数量由原来的几套进级为十几套。为了到达预期的科学方针,从潜标设计起头,包罗分歧深度观测要素设计、仪器的部署放置、各个深度浮球的数据等悉数细节都必要经由准确的计算。“差之毫厘,失之千里。”

  王凡说:“科学严谨是我们必需秉承的立场,航次前的每一次钻研改善,都是我们终极能成功的根蒂。”

  “在这个航次中,布放1套潜标(包罗前期预备及后续定位)均匀用时7.76小时,收受1套均匀用时5.28小时,两组职员轮换事情,均匀每组必要12人。”航次的队长汪嘉宁对航次中每一个环节的数据洞若观火。

  为了对付潜标收受布放有更科学的了解和阐发,他们在开展航次事情的同时,对潜标事情中的各个环节都进行了科学设计、公道分工,并统计多套潜标操纵过程中的各项数据。

  “科学家措辞都要有凭据的,数据便是我们最有力的对象,这些现实事情的各项数据都是我们贵重的经验,我们肯定要好好行使起来。”王凡构造团队基于大数据,对各项指标进行量化阐发,进而创建起一套科学有用的事情流程。

  凝心聚力,数据及时传输实现

  2016年10月—2017年1月,王凡团队搭载“科学号”考查船,再次进行了西宁靖洋科学观测网的维护进级,历时54天、航程7800余海里,成功完成11套深海潜标的收受和14套深海潜标的布放使命,并实现了深海潜标数据及时化传输的这一紧张手艺突破。

  “2015—2016两年来潜标的成功收受率到达96.2%,这标记着潜标观测网已经实现了不乱运行,实现了潜标布放和收受的尺度化、批量化和常态化,这在国际海洋观测网扶植中也是压倒一切的。”王凡自豪地先容,“这标记着我们的科学观测网已经实现了不乱运行。”

  现在,观测网已成功获取西宁靖洋代表性海疆一连2—3年的温度、盐度和洋流等数据,一方面将为索求研究热带西宁靖洋环流的三维布局、暖池变异及其对气候转变的影响供应贵重数据资料,提拔我国海洋探测和深海科学研究能力,另一方面将加快我国海洋情况和气候预告能力的进步,为保障国度的海洋情况平安供应科学支持。

  在数字化和信息化高速生长的本日,人们逐渐风俗并享受及时性和准确性带来的便当,但在深海大洋研究上,要想得到海洋内部最新最准确的数据却并非易事,乃至被视为天下性的困难。

  深海潜标最上面一个浮体间隔海平面还有四五百米,这些数据很难穿透海水传输到卫星上。怎样实现潜标观测、数据水下采集和传输、卫星通讯等多体系集成,并配置好其事情法式,低落功耗实现永劫间不乱事情是深海数据及时传输的难点。

  王凡说:“海上现场功课具有很大的不确定性和工程难度,潜标的布放是一个压力和张力快速转变的过程,怎样在这一过程中包管及时传输体系设备的正常事情是另一个难点。”

  在本航次中,中科院海洋所和声学所联合开展手艺攻关,研发了无线水声通讯和有线数据传输两种方案。终极,及时数据传输的两套方案均获实验成功,科学家和营业用户能够通过电脑或手机终端及时控制深海大洋的动力状态。

  “数据每小时回传一次,打开手机就能够看到远在西宁靖洋的深海潜标方才传回归的深海观测数据,包罗大洋上每8米一层的洋流的流速、流向等。”在该航次中担任首席的汪嘉宁兴奋地说,“我们也在深海大洋实现了‘现场直播’了。”

  历时七年,王凡率领的科学家团队一步一步地向他们的方针踏实迈进,热带西宁靖洋科学观测网成功构建并进级,活着界海洋科考史上都具有紧张西宁收集公司哪家好意义,对我国深海探测能力提拔意义重大。

  而他们并没有就此止步,在2017年的规划中,他们将周全进级数据及时化传输潜标,旨在建成我国的西宁靖洋及时化传输潜标观测网。

  “对深海大洋的索求我们只能算是方才起步,要走的路还长着呢,我们的团队中不乏年青的主干力量,将会继续投入到下一步事情中去。我们想要将这自立扶植的科学观测网历久运行下去,帮忙中国的科学家活着界海洋观测研究及气候展望范畴实现领跑。这是我们的‘野心’,更是我们的责任。”王凡对将来笃定而清晰,对抱负果断而执着。


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