自主式深海海底溶质通量原位观测站研究进展

针对深入了解深海海底界面的物理、化学和生物动态变化过程及机制的观测需求,综述了自主式海底观测站(着陆器,lander)在深海海底溶质通量监测的研究进展。探讨了海底观测站的设计与实施技术,分析总结了深海自主式原位观测站在沉积物-水界面化学组分通量的观测机理,讨论了自主式海底观测站的国内外发展现状。自主式海底观测站具有可灵活机动选择观测地点、操作简单、便于多参数综合测量的特点,为获取深海海底长时空尺度综合参数资料提供了有效的技术支撑。根据目前深海生物地球化学循环研究特点,提出了自主式海底观测站面临的问题与发展建议。     

基于科学工作流的海量海底观测数据处理研究

近些年来,在处理由海底观测网站收集到的庞大观测数据的研究中,需引入新的科学工具来支持所需的高性能分布式计算环境。而科学工作流在先进信息基础设施研究中得到广泛重视,成为未来科研环境的具体实现工具。针对这一问题,提出了基于Kepler科学工作流的海量海底观测数据处理解决方案,并且研究了系统调用Hadoop集群进行海量数据处理的两种方式及其优缺点;通过实验,对比分析了该两种方式与传统Java编程模式调用Hadoop集群进行数据处理的效率问题,证明了Kepler调用集群的高效性。     

书海拾贝

海底观测系统陈鹰,杨灿军,陶春辉,等编著海洋出版社出版本书对海底观测系统的技术内涵展开研究,分别探讨了海底观测站、海底观测链和海底观测网络的定义和基本组成。讨论了海底观测系统的关键技术,如通信技术、观测技术、接驳技术等,同时对海底观测网络的相关技术,如基站技术、     

南海海洋地磁固定观测站建设初步研究

为填补我国海洋地磁固定观测的空白,支撑科学研究、防灾减灾、海洋资源开发,维护国家的海洋权益和履行我国在南海海域负有的国际责任,急需在南海建设岛礁和海底地磁固定观测站。通过初步分析国外海洋地磁观测站案例、南海岛礁基础设施现状以及海底观测网计划实施情况,认为南海海洋地磁固定观测站建设的条件已经成熟。文中给出了合理空间布局、分步实施、因地制宜及智能化观测的建议。     

海底地磁日变观测站安全布放技术

海底地磁日变观测站能够提供合适的地磁日变改正资料,可有效提高远海区磁测的成果精度。在海底地磁日变观测站布放过程中,对浮球、磁力仪、声学释放器及释放装置等进行必要的加固连接及改进,有助于提升整套观测系统的安全性,满足长时间自动观测和事后回收的需要。     

海水层对地磁日变的影响

在海洋地磁测量中地磁日变的影响不可忽视,由于海底地磁日变观测站可建在测区内或附近,通常情况下能较好地反映测区范围内的地磁日变状况.但从实际观测资料对比发现,海底地磁观测站站位水深对地磁有效信息的保留存在一定的相关性.随着水深增大,其保留的信息量逐渐减少,即水层对地磁信息有着明显的衰减作用.     

海底沉积物物理参数的声学反演模式

声学反演方程是声学探测沉积物物理参数的基础方程。基于声学理论和统计理论的声速反演沉积物物理参数的两种模式,运用南海海底沉积物声学物理数据验证、比较了两种反演模式,以反演孔隙度、含水量为例,得出基于双参数经验方程反演模式的适用性较强,但精度有待于提高;基于声速理论的反演模式反演南海海底沉积物物理参数有待于进一步完善。     

海底沙波地貌演变及其对管道工程影响研究进展

海底沙波是一种常见近似规则的起伏地貌形态,通常具有较强的活动性,能引起海底管道的裸露和悬空,进而造成管道的疲劳失效甚至断裂等重大危害。根据近几年海底沙波领域的最新研究成果,介绍了当前海底沙波的主要研究方法,包括现场实测观测、稳定性模型分析和数值计算模拟等的适用性和局限性以及未来发展方向。对海底沙波的成因和迁移机制进行了归纳分析,明确了多种主要的水动力环境因素,以及对于极端天气因素的考虑。从海底管道施工期和服役期分别讨论了海底沙波对于海底管道工程的影响,并建议将沙波活动和局部冲刷两种不同尺度的海床地貌改变耦合分析,以评估海底管道稳定性,最后提出了悬空海底管道的一些有效治理和维护手段。     

海底滑坡分类及成因机制研究进展

海底滑坡危害严重且普遍存在,成为人们日益关注的热点问题。为加深对其认识,从范畴分类、成因机制两方面进行论述分析,对国内外的研究成果进行提炼总结,并重点分析了水动力与天然气水合物分解两种触发机制。结果表明海底滑坡内涵逐步深化、类型逐步细化、范畴逐步泛化;海底滑坡的最终形成是在一定内在条件下,多种触发因素共同作用的结果,其成因机制异常复杂。最后指出了海底滑坡未来的研究方向与工作重点:发展原位实时监测技术,建立海底滑坡资料数据库,完善物理-数值模型。     

加拿大VENUS海底观测网

加拿大在海底观测网研究方面居于世界领先地位,它的"海王星"海底观测网(NEPTUNE-Canada)被誉为人类的水下"哈勃",是全球首个深海海底大型联网观测站。维多利亚海底试验网(VENUS)与NEPTUNE都从属于加拿大海洋观测网络(ocean networks Canada,ONC),有着许多相同的概念和设计。VENUS支持研究近海观测,本文主要介绍VENUS的背景及科学研究目标,并在分析其基础设施及构建进展的基础上,提出对我国开展海底观测网建设的启示。     

全球有缆海底观测网概述

近期有缆海底观测网发展迅猛,世界各国包括加拿大、美国、日本和欧洲国家都依据自己的科学目标,建立了相应的有缆海底观测网。文章针对不同国家有缆海底观测网系统的组成和建设分别做了概述和评论。从1978年开始到现在,日本成功建设了10条有缆海底地震观测网,从早期同轴电缆作为主干电缆,发展到使用光电缆连接水下设施。加拿大成功建成近岸尺度和区域尺度两条有缆海底观测网。美国2012年成功建成目前世界上最长的一条区域海底观测网(约900km)。欧洲国家也正在开展在10个海区建立有缆观测网。跟随国外的步伐,我国和我国台湾地区也建立了自己的海底观测站(东海小衢山)和有缆观测网(中国台湾妈祖)。文章依据世界上已经建立的有缆海底观测网,分析认为与全球有缆观测网布设有关的遥控水下机器人是关键技术,并探讨了海底观测网今后的发展和面临的挑战。     

测线布设方向的不同对海底显示的影响

通过对几种典型海底沿不同方向布设测线所得到的拟合海底与原海底进行比较,发现测线布设方向的不同对海底显示的影响可归结为两种效应：平滑效应与伸缩效应。同时指出：对非线性平坦海底,沿梯度总方向布设测线、对于海底闭包按极坐标法布设测线可以很好地消除这两种效应的影响,从而达到完善海底显示的目的。实例分析结果验证了结论的正确性,该法可用于实际作业提高测深线布设对海底显示的准确度,同时直接构成海道测量智能设计系统的测深线自动布设建模。     

海底热流原位测量技术研究

海底热流测量对于海洋地热学基础研究与天然气水合物等新兴海洋矿产资源勘测具有重要意义。海底热流原位测量是现代海底热流探测技术的发展方向。针对我国目前在该项技术的落后局面,通过对现存几种热流原位测量技术的原理与技术特点的对比与分析,指出了我国未来发展海底热流测量技术的方向与重点。     

水下长期无人观测站(LEO-15)的进展情况

在近海建立一个无人长期水下观测站的设想自1992年立项以后,在美国各有关部门的支持下,已于1996年9月建成.它的全称是"长期环境观测站"(LEO),由于它是建在水深约15m的海底,所以简称LEO-15.这也是一个长期生态系统观测站.站点位于美国新泽西州外海的内大陆架上,这是一个动力学特性比较有代表性的地方.     

海底底质声学原位测量电路控制系统研究

介绍了一种液压驱动贯入式海底沉积声学原位测量系统的电路控制单元的研究实现过程,以及该控制单元在南海北部海底沉积声学调查中的应用。该电路控制单元以Cortex-A8处理器为核心,集成大容量FLASH存储器,与单片机接口控制板进行串口通讯,实现对声学发射采集单元和机械液压贯入单元的可视化控制和监测。基于该电路控制单元,海底底质声学原位测量系统兼具自容式和在线式两种工作模式,可自容记录或实时采集声学原位测量单元在海底的工作状态数据、海底沉积物声速和声衰减系数等声学特性数据。该声学原位测量系统的实验室联调及南海海试结果表明,使用该电路控制单元对海底底质声学测量过程的监测与控制是有效的,对精确获取海底底质的原位声学特性有重要作用,可以促进海底底质声学原位测量系统的产品化。     

深海海底原位观测站倾角测量优化设计

设计1套倾角测量装置,用以配合海底原位设备对深海环境探测。分析常规的低成本倾角测量方式的原理及存在的不足,提出采用差动输入运算放大器对传感器数据进行预处理、提高后期倾角分辨率的方案。实验证明,这种方案能够扩大输出量程、提高倾角分辨率。在全角度范围内,分辨率在(0.18(°),0.5(°))区间变化,能够满足海底观测站对高精度倾角测量的要求。     

海底声散射特性研究进展

海底是水下声场的重要边界,其声散射特性对水下声场空间结构及分布规律具有至关重要的影响。对目前国际上海底声散射特性研究方面的进展进行了系统的分析和总结,从海底声散射测量技术、海底声散射特性及机理、海底声散射预测模型3个方面进行了论述,并提出了未来研究的方向、研究重点与难点。该工作对于充分了解和认识海底声散射研究的目前现状和未来发展趋势具有很好的借鉴和指导意义。     

海底甲烷冷泉特征与冷泉生态系统的群落结构

海底冷泉及冷泉生态系统是现代海洋地质学和生物学研究的前沿领域,它提升了人类对深海资源的认识和利用,拓展了深海极端环境下生命的潜在界线。综述了海底甲烷冷泉的成因、冷泉喷发的类型及其特征,海底冷泉分布、形成的主要阶段(150—100Ma BP,42—28Ma BP和12Ma BP以来)以及指示海底冷泉系统的简要特征;综述了冷泉化能自养生态系统及其食物链构成和特征,专性种、潜在专性种和非专性种的生物组成及其特征,冷泉环境中有孔虫和轻小型底栖动物的主要变化;最后划分了我国近海的冷泉区(点)并简要介绍它们的分布和特征,为开展我国近海冷泉及其冷泉生物群落的调查和研究提供了基础资料。     

有关海底扇的新观点及其勘探意义

有关海底扇的新观点及其勘探意义石油物探局物探地质研究院黄子齐一般认为深水砂岩主要由浊流形成,广泛为人们所接受的是发育河道／天然堤和朵叶单元的海底扇模式。按照这种模式,预测存在边缘海底扇砂体,发育块状砂岩,这些砂质则成为油气勘探的主要目标。过去已经按...     

全球海底峡谷成因及演化研究

海底峡谷广泛发育于全球大陆边缘,在地形上表现为深切于大陆边缘的凹槽,是海陆边界处最为显著的地貌之一。海底峡谷是陆缘碎屑物质由陆至深海运移的重要通道,是研究区域源-汇体系、海平面升降、构造演化的重要场所,也是海底油气资源形成与储集的重要区域,是国内外在海洋领域研究的热点之一。针对海底峡谷的成因及演化过程,进行了系统性的研究与划分,首先介绍了国内外海底峡谷研究的关键成果,其次概述了两大世界典型峡谷区南海北部海底峡谷区和蒙特利海底峡谷区的区域构造及成因,最后依据海底峡谷形成演化的主控因素,将其成因分为3种类型:强侵蚀性、河流侵蚀型、构造作用及溯源侵蚀型。通过对峡谷成因演化的研究,有助于为海底峡谷的分类提供新的思路,为海底峡谷区域的资源勘探、古气候与构造演化模式方面提供新的突破点。