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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。 + H; A) _' c2 _ v R' X
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! 6 D7 q' _- L+ t0 q/ 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。
$ @% b3 |. d1 \ 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”。
0 e6 Q$ \5 k0 C- e: ]7 Q6 z* B 招数一:温盐深观测仪 4 C8 J9 F7 i" R5 x I$ ~' p
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。 2 F0 _% r3 d' r. K) j
招数二:ADCP海流计 % N$ b4 R I2 m& a
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。 2 a6 B! u- [8 i
招数三:波浪骑士 & p7 z- F% ~/ H+ {% _
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。 z9 P. T) h2 G) D/ v* T
招数四:海洋拖体
7 J. S# r4 S) ]. u$ h$ }9 m 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。
, [1 I4 }! |8 e# E7 F2 E 招数五:水下滑翔机
4 q, n4 H; E2 V 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。
Q# V$ l! _' }$ ^2 U6 x 招数六:探空气球
, x; y- x' Q+ p+ X' T* y9 d' V 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。 ) M& R0 W- Y) H
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。 ! M2 r7 ]7 x2 H0 ?& }# f
浮标系统 # ]. o+ ]' h& l, g5 @& q
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。 5 h, h, S( j5 ~/ Q; V1 F$ K2 t$ f3 z
潜标系统
! O1 T7 k7 Q5 s" O 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。
" { ]5 G3 _) t4 K& U u 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。 0 E* j: p& R( x
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。 . L; T; \% Z' n9 e E r6 k; @, `& 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。
, P2 U! |! D: } 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。 5 ?( ?/ `" F( p# G& R7 ?) e
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。
: @4 E9 Y$ J. | 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。
2 R- G! b& d! o* d B+ l 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。
: `0 {- H0 u) `. a; k4 w 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。
) O) J3 G* t4 o" z) I$ p5 R$ q/ r 结语 5 }- W- l( s1 i, b( }/ R
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。
2 z" H* G1 D+ J3 B 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!
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