昨天，中國新一代海洋綜合科考船“科學號”在完成2016年熱帶西太平洋綜合考察航次后返回青島西海岸母港。本航次，“科學號”不僅成功維護升級了我國西太平洋潛標觀測網，獲取了2-3年的深海數據，還首次實現了深海觀測數據實時回傳，實時回傳將為國內外利用潛標陣列監測和預報海洋環境提供行之有效的解決方案。

實現深海觀測數據實時傳輸

昨天上午，記者來到中科院海洋研究所薛家島碼頭，“科學號”正準備靠岸。科考人員和科學號船員們都來到了甲板上，他們也等待著與家人團聚。當“科學號”靠岸后,記者登上了甲板，映入眼簾的就是甲板上放置的一個大鐵籠，鐵籠里還有一個黃色的大球。據科研人員介紹，大球黃色外殼里面是兩個扣在一起的玻璃半球，學術用語是玻璃浮球，玻璃浮球是用來給水下設備提供浮力，這種玻璃浮球材質特殊，十分堅硬，即便在深海極端環境下，也能保持很好的可靠性。

據項目負責人、中國科學院海洋研究所黨委書記、副所長王凡研究員介紹，本航次的最大亮點在于首次成功實現了深海觀測數據實時回傳，科學家可在辦公室實時掌握大洋的動力狀況，改變了以往潛標數據只能每年回收一次的情況，成功破解了這一世界級海洋觀測難題。為了破解這一難題，本項目2016年組織了中國科學院海洋研究所和聲學研究所等單位聯合開展了深海潛標數據實時傳輸的技術攻關，專家們研發了無線水聲通信和有線數據傳輸兩種方案，將深海觀測數據進行實時采集，并通過衛星傳輸回岸基辦公室。 “特別驕傲的是，在本航次中無線水聲通信和有線數據傳輸兩種方案都成功了。 ”本航次首席科學家汪嘉寧告訴記者，“特別驕傲的是，在本航次中無線水聲通信和有線數據傳輸兩種方案都成功了。此次試驗成功，對于我國觀測西太平洋海面的環境與氣候有著重要意義，也將加速我國海洋業務化預報系統的完善和科研成果的產出，必將提高我國海洋環境和氣候的保障預測能力。

科學觀測網實現穩定運行

2016年西太平洋綜合考察航次是中國科學院戰略性先導科技專項“熱帶西太平洋海洋系統物質能量交換及其影響”的組成部分，調查內容實現了多學科、多尺度和多水層的全覆蓋，更加突出對1000米以下深海大洋的觀測，更加突出對海洋小尺度湍流混合的全水層精細化觀測，全面服務走向深海的國家戰略。通過對觀測網絡設備的維護和優化，大洋上層洋流觀測的垂直分辨率已達到8米，大洋深層洋流和溫度觀測的垂直分辨率達到500米，全部觀測要素的時間分辨率達到1小時。西太平洋潛標觀測網經過我國科學家3年多的自主建設，成功獲取了熱帶西太平洋代表性海域連續2-3年的溫度、鹽度和洋流等數據，將為我國科學家探索研究熱帶西太平洋環流的三維結構、暖池變異及其對中國氣候變化的影響提供寶貴數據資料。隨著觀測網絡數據的逐年連續積累，對科學家研究解讀深海大洋所起的支撐作用將呈指數型增長。

潛標記錄最強厄爾尼諾事件

王凡介紹，本航次歷時54天，航程7800余海里，成功回收2015年布放在這個海域的11套深海潛標和300余件觀測設備，并重新布放14套深海潛標和440余件觀測設備，再次刷新了單一航次布放、回收深海潛標觀測設備數量最多的世界紀錄，實現了潛標布放和回收作業常態化。 “在前幾年，我們一個航次大概只能完成一到兩套潛標系統的作業，根據這幾年的經驗積累，我們用自己設計的流程大大提高了科研效率。 ”據汪嘉寧介紹，之前的潛標設計都是由國外完成的，經過這幾年國內海洋科研的發展，我們自主研發設計了潛標設備搭載系統，平均一個潛標我們可以配置57件科研設備，這大大提高了效率，我們的搭載系統都是國產的。現在我們一個航次平均可以實現25套次的作業，效率提高了十余倍。 ”汪嘉寧說，此次航行，科考隊員還進行了30余個觀測點的溫度、鹽度、溶解氧、營養鹽、洋流和湍流等綜合觀測。據了解，本航次潛標回收數據恰逢本世紀最強厄爾尼諾事件生成、發展、消亡和向拉尼娜事件轉換的全過程，將會為科學家解讀氣候變化和其與暖池、大洋環流的關系等提供最新最直接的數據支撐。

本版撰稿攝影 記者 徐棟 通訊員 王敏

【對話】

實時傳輸難在哪里

出場人物：“科學號”本航次首席科學家汪嘉寧

記者：為何以前的數據只能一年回收一次?

汪嘉寧：海洋實時觀測數據長期依靠衛星遙感和浮標，科學家從中獲取數據，無法像衛星遙感和浮標那樣獲得實時數據，因為潛標最上面一個浮體距離海平面還有四五百米，這些數據無法穿透海水傳輸到衛星上。記者：實現實時傳輸的技術難點在哪?

汪嘉寧：此次技術攻關的難點在于浮體與潛標之間要建立穩定的聯系，而在茫茫大海上施工也有很大的不確定性和難度。為了能破解難題，研發人員設置了一套特殊的浮體，而這個浮體另有乾坤，因為里面放置了一個數據實時傳輸的設備，這個航次中，科考隊員在水面上放置了這個包含數據實時傳輸的浮體，它與潛標通過無線和有線兩種方式連接。潛標將數據傳輸給浮體，浮體發射到衛星上，衛星再反饋回陸地實驗室。浮體設計的是上圓下尖，外形像個圖釘，這種外形設計可以讓浮體克服海上的風浪巨力，牢牢“釘”在海面上，也方便固定標示海底潛標的位置。記者：請介紹一下無線水聲通信和有線數據傳輸兩種方案。

汪嘉寧：在無限通信方案中，科研人員是利用聲吶技術，讓信號以聲吶為載體通過水傳到水面上，而有限數據傳輸的實現則得益于我們自主研發的海用線纜。我們的浮體和潛標之間還有線纜連接，這個線纜必須要有很好的破斷力，不管在怎么惡劣的大海天氣中，都可以保證它不出現問題，韌性十足，另外，我們的線纜里還有一根通訊線纜，我們的通訊線纜也是破斷力很好。能夠實現實時傳輸，這些技術都是不可或缺的。此次布防的深海潛標中，有兩組潛標每3個小時就會往回發送8封郵件，其中一封狀態郵件，7封數據郵件。記者：如何保證潛標的電量工作一整年?

汪嘉寧：為了保證這些潛標能工作一整年，科研人員在設計時使用了大容量的電池，而這些設備在工作時，也設計了十分嚴謹的工作流程。采集數據是十分消耗電量的，為了提高設備的功能效率，降低了采集數據的功耗，給設備加了自我識別工作系統，潛標可以自我識別當下的環境，避免無效和重復的采集，這大大降低了電量浪費率。我們的設備還可以智能地壓縮數據，實驗室里收到的數據都是壓縮過的，這也縮短了傳輸時間減少了能耗。