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海洋是人类未来发展的重要领域,海洋科学考察是我们研究海洋的基础。现代海洋观测主要包括三个方面:海洋动力环境、海洋生态环境和海洋地质环境。那科学家是怎样开展这些观测呢?对了,就是借助它们的力量:科学考察船、移动观测平台、浮标和潜标等搭载的各种先进海洋观测仪器。
& W, W& }+ O3 y4 E* r; U6 I2 ] 接下来就让我们跟随科学家们,开启一段海洋科学考察之旅吧! + A% Y: r* f7 m7 Q* w4 }% u
海洋动力环境观测主要包括物理海洋和海洋气象两个方面,科学家们通过观测获取海水的温度、盐度、深度以及流速和流向等海洋环境数据,从而研究海洋环流、海洋与大气相互作用等科学问题。 - x- x# P& _! ?& r- u' N
下面快来看看,科学家们会在科学考察船上施展哪些“招数吧”。
+ L( Y1 z: v; E0 M5 H, W 招数一:温盐深观测仪
6 H8 S8 E8 d$ K0 Z8 v" j! t 在海洋观测中,温盐深观测仪简称CTD。三个字母分别指:电导率,温度和深度。对这些数据进行长期观测和分析,能显著提高人们对海洋和天气现象的预报水平。 4 r$ ?' Q, |" r. u8 d- F
招数二:ADCP海流计
* J6 n. `9 G% X; u ADCP海流计的全称是声学多普勒流速剖面仪,它能够同时测量不同深度上海水的流速和流向,从而获得真实的海洋动力环境。
; a5 A9 o, ^: g+ O& a+ p 招数三:波浪骑士
1 V( j/ @" \, O" d/ e 波浪骑士是波浪浮标的一种,它不骑马,骑海浪,一阵飞奔就可以测量出海浪的高度和方向。
0 A1 l/ ]' m/ i5 H/ \$ L 招数四:海洋拖体 ; m' y% b+ p+ ^# m. h4 F
海洋拖体就像科考船的一条长尾巴,上面搭载着先进的海洋调查仪器。利用科考船拖拽,在0-350米深度上下窜动,不间断地获取相关海洋要素的深度变化曲线。 . o C+ F# P$ s& t
招数五:水下滑翔机 * p4 |8 Q9 \/ C% H6 ~8 _
水下滑翔机就像一艘黄色的潜水艇,可以下潜到1000米深海。它很聪明,只要设定好航行路线,就能自动观测海洋中指定位置温度,盐度,深度的变化。
4 {: V/ r/ _- R& I4 x2 ^% v 招数六:探空气球 ) ~0 y* T2 L, K2 ], {# [ ~
探空气球最好玩了,它把无线电探空仪携带到高空,对海面高空的风、气温、气压、相对湿度等气象要素进行探测,帮助科学家们研究海洋和大气之间的相互作用。探空气球不能回收,飞起来就一去不复返啦。
8 T+ A4 R& U/ X9 Z( q9 s' v 接下来我们来讲讲浮、潜标系统。它们可是持续战的高手,可以对海水某个点进行长期、不间断的海洋观测。
! t* ~$ v7 w! `# j' H7 P 浮标系统
( P1 f: T& z4 q6 y1 T2 M; j 这个黄色的“不倒翁”就是浮标,一部分露在海面上,可以观测海风、气温、气压、空气相对湿度和海表面辐射等数据;另一部分则藏在海面下,可以测量海水的温度、盐度、深度、海流等数据。 , K; {2 j5 y) n# x: K' n% U% g
潜标系统 4 n3 F' Z* i5 v
潜标系统由浮球、声学释放器、重块及缆绳组成,搭载着温盐深仪、海流计、叶绿素探头等仪器,这些仪器都藏在水面以下,定点测量海水温度、盐度、深度,以及海流等剖面数据,从而为研究海水运动和海洋环境提供数据支撑。
2 C W. o2 Q, j- V 为了更深入的研究,潜标系统会搭载一系列更精密的仪器,比如通量与混合仪,用来测量海水不规则的随机流动。
- w: {9 d) J1 F3 i: S, ~ 浮标、潜标还会被用来搭载一系列海洋生物化学仪器,获取海水营养盐、溶解氧和pH值等基础生物化学参数。
3 B# V' V4 _$ X" U( ]9 |0 n 下面我们来介绍一下,海洋生态环境科学家如何开展工作。采水器是他们室外工作最常用到的仪器,主要包括采水架和采水瓶,它可以采集到海洋不同水层的水样,科学家在船甲板上从采水瓶里取出水样,以便进行下一步研究。
5 X9 F2 H5 g3 L2 E% ^ n4 ?: j9 X 科学家们一般会优先测量海水中的溶解氧,以减小样品接触空气后造成的实验误差。接下来,会对海水样品进行过滤、培养、分析等处理,用于研究海洋初级生产力、海洋生态环境特征等。
7 b* G1 D4 Y) \5 q8 J3 V5 T% D 拖网是采集海洋浮游生物的主要方式之一,分为单层拖网、分层拖网两种。除了应用在海洋生态环境研究外,还常用于海洋地质环境“将今论古”的调查研究中,如:捕获微体古生物现生群体,帮助科学家完成古生物环境和古气候重建等。
( i. y7 l/ h. h* ^7 l5 t6 A' H 为了更深入了解海底地形特征、矿产资源分布情况,以及了解地震形成机制等,科学家们开展海洋地质调查,从事海洋沉积学和海洋地质构造学的研究。 9 I% H% C; f( Q+ j' R
科学家通过多管、箱式和抓斗采样器采集海底软质表层沉积物,用于研究海洋近代沉积过程;通过柱状采样器,采集海底软质沉积物的长柱状样品,用以揭示地球气候和环境的演变历史。 , ^( o( `! f1 Z) ?8 ~( c$ i
海洋地质构造学主要研究海底地质运动。科学家们通常将海底地震仪布设在海底,长期观测天然和人工地震的反射信号,为国家海底油气资源勘探、地震预报和海底工程服务。 0 g' y1 t( D2 k& o- G2 g
结语
5 r4 E! @& O! }; K5 p5 \ 海洋科学考察是一项长期而繁琐的工作。科学家们通过对海洋的综合研究,可以帮助我们国家预防各种海洋灾害,满足国家在保护海洋生态环境、开发利用海洋资源、维护国家海洋权益等方面的重大需求,并为我们国家的重大海洋工程提供理论保障。 9 H6 b7 R) }0 u$ `. r
走向海洋,筑梦深蓝,让我们向奋战在海洋科考调查一线的科学家们致敬!
& j: l- }' L5 G5 r2 W9 m4 N 在线视频观看:《探秘海洋科考》| 带你走进海洋科考 q: d. L& k- h5 s, w1 x$ o
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