发布时间 : 星期日 文章我国海洋探测技术五十年发展的回顾与展望 - 一 -更新完毕开始阅读509e048c581b6bd97f19eaff
1987 年, 该所与有关单位合作, 承担了国家“七五”科技攻关项目76 -05 -04 专题的研究 任务, 研究深海4000m 测流潜标关键技术。经过近4 年的努力, 完成了深海应答释放器、深海
海流计、雷达信标机及部分系留部件的研制。1990 年12 月通过技术鉴定和国家验收, 并荣获
1992 年度国家海洋局科技进步二等奖。利用该项研究成果, 在两次中日合作黑潮调查中, 共
第2 期 我国海洋探测技术五十年发展的回顾与展望(一) 3
布放了四套潜标系统, 成功回收了三套系统。回收的六台海流计中有五台取得了完整的海流、 温度和深度连续观测数据, 在位连续观测时间21d , 最大布放深度1175m 。随后又研制了 200m 水深以内的浅海潜标系统, 并在南海珠江口西部海域与资料浮标同步观测, 经受了多次
过境台风的考验, 系统100 %回收。海洋技术研究所目前正承担有关部门提出的任务, 研制深
海测流潜标系统, 其中测流仪器将使用上视式声学多普勒海流剖面仪(ADCP)。
总体上看, 我国的潜标技术在系统回收率、可靠性及布放深度方面与先进海洋国家相比有 较大差距。为满足海洋环境监测的需要, 应积极发展潜标技术。 1.2.3 漂流浮标和其它浮标技术
漂流浮标分为表面漂流浮标、中性漂流浮标及智能浮子。漂流浮标用于大面积海域的海 洋环境调查、海气相互作用研究、大洋环流研究、突发性海洋污染的跟踪及卫星遥感数据的现
场校准和真实性检验, 浮标的在位作业时间取决于电池的容量和实际功耗, 可连续工作几个月
到几年。据有关资料报导, 1990 ～ 1995 年期间有关国家在太平洋布放的漂流浮标多达1369 个。
国内, 海洋技术研究所于1994 年首次研制成功测表层流和表层水温的表面漂流浮标。用 ARGOS 卫星通讯和定位, 定位精度300m ;水帆直径0 .5m , 长10m ;水温传感器在水下约 2 .5m 。该浮标在1995 年5 月布放于南海, 实际漂流时间8 个月以上, 从ARGOS 服务部获得
6 个月的观测和定位数据, 绘制了水温分布图和流迹图。数据分析结果表明, 漂流路径与经过
的海域的流系基本一致, 特别在进入黑潮流系以后, 漂流路径与黑潮流轴完全一致, 同时也发
现了一些值得研究的现象。虽然该漂流浮标比较简单, 但它为我国漂流浮标技术的研究积累 了经验。
几十年来, 国内有关单位还研制了遥测波浪浮标, 用于近岸或随船观测波浪。研制了机载 投掷式温盐深浮标和温深浮标, 用于航空遥感测温的现场校准。 1.3 船基调查和观测技术
用船作观测平台, 配备各种仪器设备, 组成可移动的海洋调查和观测系统, 这是海洋探测 技术的重要内容和发展方向之一。我国现有各种调查监测船160 余艘, 志愿观测船240 多艘。 船基海洋调查观测技术的发展特点是:①向多功能发展, 提高船时利用率, 配备多种调查观测
仪器, 在一个航次中执行多项调查观测任务;②努力提高现场调查观测仪器的自动化水平, 例
如用ADCP 测海流剖面, 带电控多瓶采水器的C TD 剖面测量, 用拖曳式综合测量系统同时监 测水文和水质参数;③配有船用微机局域网络, 资源共享, 共用终端, 实时分析, 提高实时数据
处理能力, 保证调查观测数据的有效性。除了船舶气象系统和导航、定位、通讯系统外, 船基海
洋水面和水体调查观测的主要仪器设备是高精度CTD 剖面仪和声学多普勒海流剖面仪 (ADCP)。
1.3.1 温盐深测量技术
电导率/盐度、温度和深度(CTD/STD)是海洋调查和观测的主要参数, CTD/STD 仪器是
海洋环境调查和观测的必备仪器。海洋中的各种现象或过程几乎都与海水的盐度和温度的时 空分布直接或间接相关, 适宜的温度和盐度是海洋生物生存、洄游和繁殖的基本条件, 温跃层
及声场分布对声探测和声通讯至关重要。为了准确地测量跃层、微小尺度的海水分层结构、深
海的温盐时空分布及水团的界面特性, 对CTD 测量仪器提出了苛刻的要求。例如, 高准确度、 高稳定性、耐高压、几十毫秒的时间响应。因而CTD 测量技术成为海洋高技术发展的重要内
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容和海洋高技术产品市场的主要商品。
C TD 测量技术的发展大致经历了三个阶段:60 年代是STD 阶段, 直接测量盐度;70 年代 是数字式C TD 阶段, 通过测电导率计算出盐度;80 年代以后是智能的高准确度CTD 阶段, C TD 仪器越来越精巧、轻便和多功能。代表当前C TD 仪器国际先进水平的是美国Seabi rd 公
司生产的SBE911PLUS -C TD 系统, 其主要技术指标为:温度静态准确度±0 .001 ℃, 月稳定
性±0 .001 ℃, 响应时间65ms ;电导率静态准确度0 .003mS/cm , 月稳定性0 .003mS/cm , 响应
时间65ms ;压力测量准确度0 .015 %F .S , 月稳定性0 .0015 %F .S 。
我国温盐深测量技术研究起步于50 年代。60 年代和70 年代的海洋温盐深调查观测主 要依靠颠倒温度表、机械式深度温度计及氯度滴定。两次海洋仪器会战解决了温盐深测量的 一些关键技术, 但没有形成产品生产能力。国内温盐深测量技术研究以海洋技术研究所为主。 1977 年研制成功感应式实验室盐度计, 获国家海洋局科技进步二等奖;1978 年千米STD 自记
仪样机通过技术鉴定, 测盐精度±0 .05 , 测温精度±0 .05 ℃, 测深精度±0 .5 %F .S , 测量数据
用磁带记录, 1982 年获国家海洋局科技进步一等奖。
80 年代, 先后研制成功了最大工作深度分别为60m 、1000m 、3000m 及6000m 的数字传输 或自容式STD/CTD 剖面仪及6000m 深海颠倒温度表。其中代表性的成果是SZC11 -1 型深 海S TD 剖面自记仪, 它应用了固态存储器技术, 最大工作水深6000m , 并于1985 年在西北太
平洋锰结核调查中取得了最大深度5300m 的深海STD 数据和全部站位数据;1987 年中、日联 合黑潮调查中取得了153 个站位的数据。
在船用快速温度测量仪器方面, 80 年代中期山东省海洋仪器仪表研究所和第三海洋研究 所分别研制了SZC7 -1 和SZC7 -2B 型投弃式温深计, 可在走航速度20kn 以下快速测量海水
的温度垂直分布, 测温精度±0 .2 ℃, 测深精度优于±5 %。
在温盐深仪器的定标检测技术方面, 海洋技术研究所先后研制了一系列的定标检测设备 或标准物质。1978 年研制了2500m 颠倒表检定设备, 获国家科技大会奖;1985 年研制了 JDA1 -1 型精密电导率比测量装置, 获国家海洋局科技进步一等奖(1986 年), 其盐度测量的
准确度优于±0 .001 ;1987 年研制了JZA2 -1 型温盐检定设备, 获国家海洋局科技进步一等奖
(1988 年), 其测温准确度±0 .001 ℃, 有效工作区温场波动度和均匀度优于±0 .003 ℃;1986 年
研制了中国系列标准海水, 其盐度的不确定度为±0 .003 ;1985 ～ 1988 年期间分别研制了 6000m 和12000m 颠倒温度表检定设备;1986 年研制了JSA2 -1 型100MPa 压力试验设备, 获
国家科技进步三等奖。
总体上, 与先进海洋国家相比, 我国的温盐深测量技术比较落后, 差距较大, 测量精度要低 一个数量级, 响应时间要长一个数量级, 集成度要差一个数量级, 而且基本上停留在STD 阶
段, 因而没有市场竞争力。目前国内使用的现场多参数CTD 剖面仪全部是美国的产品。为摆