6位院士分享最新研究成果!探讨海洋监测领域的“现在”与“未来”

时间:2020-12-23 09:03 来源:lijingze 点击:

空中,由各种海洋卫星组成的天基海洋遥感,已经成为海洋高新观测技术手段广泛应用;海面,布放在海洋中的浮标,成为弥补海洋卫星之不足,进行海洋现场观测和监测的重要手段;水下,以潜标为代表的各种海底观测系统,拓展着海洋观测的深度,也发展出不同的研究领域。

天空、陆地、海洋……从不同空间获得的海洋数据如何交叉融合并实现业务化应用?在海底,除了进行海洋动力观测,我国科学家还在进行哪些国际前沿的探索?2020年12月18日,来自国家气象中心、自然资源部第二海洋研究所、国家卫星海洋应用中心、中国海洋大学、中国科学院海洋研究所等科研机构的6位中国工程院院士及10多位嘉宾汇聚青岛,以中国海洋学会海洋水文气象仪器分会主办、山东省海洋科学研究院仪器仪表研究所承办的“海洋环境交叉监测技术研讨会”为契机,分享新成果,碰撞新思路。

  

No.1

海洋监测数据交叉融合,实现业务化应用是发展方向

海洋卫星以其高、快、宽、全等优势,成为不可替代的有效掌握海洋环境信息的高技术手段,是当前和今后海洋前沿技术的主要发展领域。

中国工程院院士蒋兴伟介绍,目前,由载人航天工程、海洋一号卫星、海洋二号卫星、高分三号卫星和中法海洋卫星组成的天基海洋遥感,已经得到广泛应用,为我国的海洋防灾减灾、海洋资源开发、海洋科研以及国防建设等提供着有力的数据支撑服务。接下来,国家还将不断推动和打造由海洋水色卫星、海洋动力卫星和海洋监测卫星组网建设的业态,实现全球生态环境与资源监测、全球动力环境监测和全球全天候应急监测。

当然,海洋卫星并不能包揽天下,目前所有的遥感手段,都只能到达海表,即便是使用“主动光学”激光技术,目前也只能穿透到海下30到50米。因此,布放在海洋中的浮标和潜标,成为弥补海洋卫星之不足,进行现场海洋观测和监测的重要手段。

国家海洋监测设备工程技术研究中心主任、山东省海洋科学研究院仪器仪表研究所研究员王军成介绍,研制浮标等海洋监测设备,必须突破几大核心问题:自主传感器研发、实现可靠性、精确性和业务化运行。目前,我国有关涉海科研单位的系列浮标全面保障着国家海洋监测浮标网的建设和业务化运行,近200个浮标在位业务化工作,使其规模跻身世界第二。其中,海仪所研制的系列浮标在该网中占有率达90%以上,大型浮标占有率100%。

那么,基于海洋卫星获得的海洋遥感数据和基于浮标等现场海洋装备获得的海洋数据,如何交叉融合并实现业务化?这是中国海洋大学教授、副校长,中国工程院院士李华军关心的问题。

蒋兴伟透露,国家卫星海洋应用中心及相关单位正在加强对海洋交叉监测数据的融合,并跟海上其他的手段如浮标、潜标等观测资料融合成海洋大数据,同时在产业化发展方面也在布局。

 

中国工程院院士蒋兴伟

No.2

海洋监测领域,从海洋动力观测发展到海洋声学观测

从我国的周边重点海域开始布放实验,到在西太平洋、印度洋等投放1000个海洋地震仪,最终发展出我国主导的全球海洋地震声学观测系统……研讨会上,自然资源部第二海洋研究所研究员、中国工程院院士李家彪在青岛分享了团队的最新成果及未来展望。

这项海洋地震声学观测计划,也称之为“深音工程”,目的是像国际Argo计划一样,实现全球海域的观测监测。同时,它还有更雄伟的目标:通过“深音工程”组成的海洋深部探测智能网,获取全球海洋声场时空分布及变化规律,将海洋动力观测时代发展到海洋声学观测时代。

  

中国工程院院士李家彪

“海洋是一个既寂静又吵闹的黑暗世界。海洋中充满地震、火山、船舶、波浪等各种复杂声音,但全球海洋声场的探测、识别和深度应用在国内外都还处于起步阶段,这就为我国创新引领未来发展提供了空间。” 李家彪说。

不过,深海地震观测面临着最直接的挑战:占地球表面三分之二面积的海洋缺乏地震观测台站。因为存在大量观测盲区,所以亟需发展新的海洋地震观测系统。2007年,在“全球变化与海气相互作用”专项资助下,海洋二所的科研团队开始开展浮沉式海洋地震仪的自主研制。今年9月份,研制成功的国内首台移动式海洋地震仪“海豚”完成海试,符合海洋地震长期化观测工作要求。

“我们的具体想法是在中国南海——西太平洋——太平洋和印度洋——大西洋投放1000套沉浮式海洋地震仪,逐步形成全球海洋地震声学观测的目标。” 李家彪说,以海底天然地震作为声源,兼顾海洋其他声源,通过移动和固定结合的智能探测系统记录各类声波,通过卫星传输数据,实现全球海域地震射线全覆盖。利用不同深度的层析成像图,突破海域地球深度结构与组成认知的瓶颈,推动地球深部动力学发展。同时,通过海洋噪声场研究对台风、海啸以及鱼群的监测,为海洋防灾减灾、海洋生态保护提供科技支撑。