科考人员在大洋上布放潜标的配重,为进行科考任务做准备。(中科院海洋研究所供图)
半岛记者 徐杰
10月30日早上8时整,经过40天的航期后,“科学号”伴随着朝阳顺利抵达中科院海洋研究所薛家岛码头,圆满完成了“2016年西太平洋科学考察试验研究”。此次科考任务是承担了多个国家级重大科研项目的联合航次,取得的科研成果创造了多个国内首次,其中包括首次获取完整的菲律宾深海水深5000米的全水深断面数据,成功回收我国首个“西太平洋深海压力逆式回声仪(PIES)观测阵”,成功试验3台我国自主研发的水下滑翔机等。
船长每年在船上超300天
“科学号”本航次于9月20日从青岛出发,航期40天。10月30日早上7时许,记者来到薛家岛码头时,已有不少工作人员在此等候“科学号”凯旋。不远处的海面上,满载而归的“科学号”正慢慢向码头靠近,一些科研人员站在甲板上,挥手向岸上人员示意。在码头,记者见到了孙女士和她上小学六年级的儿子,一大早他们从市北的家里赶来,迎接完成科考任务的家人。“我爱人叫陈修峰,是科学号本航次的船长。”孙女士介绍,丈夫所从事的科考工作十分辛苦,一家人聚少离多,平均每年丈夫在船上的时间超过300天。
中科院海洋研究所所长助理李超伦也来迎接“科学号”,他介绍,“科学号”在执行科考任务时,有一个很大的特点就是共享航次,今年已经是第七次共享航次。除了单一任务之外,还搭载其他有科研需求机构的项目,使航次效益最大化,获取更多的科研数据,为更多的科研人员提供一个平台,产生更多的科研成果。李超伦告诉记者,海洋调查以前多是单学科的调查,现在已经转变为多学科进行的系统调查,多学科在同一平台上作业,同步取得科研数据,可以从不同角度加深对海洋现象的认识,有利于推动科学的发展。
记者了解到,“科学号”本航次执行的科考任务主要是三个项目的联合航次(如右图),这三个项目都是国家级的重大科研项目。
5000米全水深获取断面数据
“科学号”缓缓靠岸后,记者登上了这艘目前国内最先进的科考船。国家自然科学基金委员会西太平洋开放共享航次项目首席科学家袁东亮介绍,“科学号”本航次科考首次获取了完整的菲律宾深海海盆平均水深5000米的全水深温度、盐度、压力、溶解氧和营养盐的经向断面数据。该数据为研究深海海洋环流及其在全球变暖背景的响应和影响提供了宝贵的数据基础。
袁东亮称,西太平洋是全球海洋平均深度最深的,尤其是菲律宾海盆,平均深度超过5000米,在此海域,只有上世纪80年代美国做过不太完整的海洋断面检测。“到现在有了两个断面检测,通过数据可以比较在全球气候变化的情况下,深海的热量是怎么变化的。”袁东亮介绍,这个意义非常重大,因为菲律宾海西边界流的流量相当于长江的1000倍,它把赤道地区的热量带到高纬度地区,通过观测CTD(注:海水的温度、盐度和压力)可以算出海水密度,从而得知海水是怎样流动的。
因为以往的数据只有海洋上层300米水深的测量,随着技术的发展能检测到2000米水深,本航次将检测深度延伸超过了5000米。然而,要想在海洋中测量全水深的大断面很不容易,就连放置仪器都无法简单做到,“因为海流比较强,放仪器就像放风筝,6000米长的钢缆只能将仪器下放到2000米深。”袁东亮介绍,作为我国目前最先进的科考船,科学号解决了这一难题,它的无级动力定位可以灵巧实现船身的调整,从而实现全水深检测,如果要检测4800米深的水域只需用到5000米长的钢缆,基本能做到钢缆、仪器直上直下。
避开鱼群成功回收PIES
“科学号”本航次首席科学家周慧介绍,本次科考任务他们遭遇了三次台风,尽管恶劣的天气给科考任务带来了不便,他们还是首次百分百成功回收我国首个“西太平洋深海压力逆式回声仪(PIES)观测阵”,由三个PIES组成的观测阵布放于西太平洋北赤道流及北赤道逆流区,成功建立并获取了西太平洋低纬度流系连续25个月的定点观测数据,这也是我国首次在开阔大洋5000米深水域以100%的成功率完成PIES的回收任务。
周慧介绍,PIES是一种带有压力传感器的坐底式海洋观测设备,用来观测声学信号从海底到海面垂向传输时间(VATT)及海底压力变化。由于VATT主要受水柱温度剖面变化的影响,因此可用来反演因海流变化及中尺度涡旋影响的动力高度的变化。“西太平洋深海PIES观测阵”布放于2014年9月1日,成功观测了发生于2014年至2016年期间的超强厄尔尼诺/拉尼娜事件。由于布放区域位于厄尔尼诺的发源地,因此,所获取的数据对于研究此次超强厄尔尼诺事件的发生、发展机制具有重大意义,对于未来更加准确预测这种气候异常现象具有重要参考价值。
然而,在回收PIES时并不轻松,这种直径只有50厘米的塑料圆球形设备,在茫茫的大海上寻找不异于海底捞针,“白天目测到这种设备是很困难的,我们只能借助着这种设备上的微弱灯光在晚上寻找。”周慧介绍,回收位于北纬8度的第一个PIES时,他们一直寻找到第二天中午,最后通过用锡纸包住对讲机,不断改变位置判断信号强弱才找到。回收位于北纬6度海域的第二个PIES时已经有了经验,很顺利就找到了,而回收第三个位于北纬4度的PIES又遭遇到了意外的状况,“当时附近海域有鱼群,接收到的信号太多太杂,无法判断哪个才是PIES的真实信号,一直等到天亮鱼群散开后才成功找到。”
下月再赴西太平洋海域
记者了解到,科研人员还在强流区(流速大于1m/s,黑潮,棉兰老海流)成功试验了3台我国自主研发的水下滑翔机,总天数达到了48天,获取了343个1000米水深的海洋要素(温度、盐度、压力、溶解氧、叶绿素)数据。
此外,“科学号”本航次搭载的华东师范大学张经院士带领的研究小组,成功获取了菲律宾深海海盆超过5000米深度的痕量元素样品。首次通过高通量测序技术,在西太平洋海域获取了超强台风“海马”过境前后微型及微微型真核浮游生物多样性样本等。
据介绍,在经过简短的休整后,“科学号”将再次出发,在11月10日赶赴西太平洋海域,开展针对国家海洋先导专项的大洋环境与气候领域的研究,此次海洋科考任务为期约50天。
（来源：半岛网-半岛都市报）
