建海底观测网,“蹲点”了解原生态世界
在同济海洋地质国家重点实验室有一块大屏幕,每隔十几秒,地图上代表东海小衢山位置的灯亮起,就代表有数据从东海海底传到实验室了。
2009年,汪品先率领的团队,建立起了我国第一个海底综合观测小型试验系统——东海海底观测小衢山试验站,至今已经运行三年多。在此基础上,投资 4000万元的“东海海底观测网”已开始建设,该观测网将建在舟山群岛以东的内陆架上,深度在 50米左右,海缆长度达到 20公里。
这也只是一个初步积累,汪品先最想做的是在南海建立深海海底观测网。
他认为,到海底观测深海是人类视域的第三次突破。第一次是在17世纪,显微镜的发明使得人类第一次看到了微观世界,包括微生物、细胞,后来随着技术进步,又看到了分子、原子、电子……第二次是在 20世纪,航天技术使人克服了地球引力进入太空,第一次看到了地球的全貌,开始将地球看作一个整体,促使地球系统科学的产生,也对海洋有了整体认识。
然而,通过遥感技术观测海洋,“视力”仅仅局限在表面,无法穿透千百米厚的水层达到大洋底部。因此,科学家开始思考能否把观测平台建在海底,从海底向上看海水,向下看地球内部:在地球表面,深海海底是离地球内部最近的地方。
根据这个设想,一些发达国家将海洋科考的“触角”伸到海底,在那里架设仪器进行长期观测。2009年,加拿大建成世界上最大的海底观测网“海王星”。美国、欧盟、日本也在积极推进该领域的研究和建设。
去年,同济大学联合兄弟院校,把自己研制的一套能在水下1000米作业的观测设备运到美国,接在 900米深的“玛尔斯”海底观测网上做性能测试,历时半年。“这套设备就是为南海海底观测网作准备的。”汪品先说,尽管设备远在大洋彼岸的海底,但所有海底数据能够实时传送到上海的实验室——虽然只是设备测试,但利用这些数据,足可以发表不错的论文。
汪品先把大洋船出海科考比作“视察”,而海底观测网则是“蹲点”。“偶尔去看一次,和每天在那里盯着,观察到的东西肯定大不相同。 ”他说,比如海上台风的形成、运动,对海洋有什么影响,这都需要长时期观测,但一旦遇到台风,考察船避之不及,还怎么观测呢?
上世纪 80年代,美国在赤道太平洋放置了 70个深水锚系,经过两三年的观测,找到了“厄尔尼诺”形成的原因——西太平洋温暖的海水流到了东太平洋,造成东太平洋冷水域海水温度异常升高。如今,美国可以依据这些数据,提前半年预报“厄尔尼诺”的发生。
类似的结果只有长期、连续、原位地观测才能得到——这就是海底观测网无可替代的作用。他说,这个建议是丁抗教授等最早提出的,他们从 2006年开始推动。目前,小衢山的东海观测网尽管规模不大,但 2010年 2月底智利发生 8.8级地震后,居然测到了来自智利的海水波动。
海底观测系统什么样?建设“海底观测网”相当于在海底设置“气象站”和“实验室”,将各种观测仪器放入深海底、通过光电缆连接上岸,对海底进行长时期的实时原位观测。比如,要观察海底热液,通过深潜器只能“到此一游”式地进行,而海底观测网则可在热液口旁搭起一个如同摄影棚一般的实验室:安置上光源,再架起立体摄像机、声呐成像仪拍摄实景,同时机器手在一旁取样,放置到旁边的生化实验装置中进行各种实验,最终,数据、图像再通过光电缆传回岸上。
汪品先说,就像刚从海里打捞上来的鲜活海鲜,吃起来就比远距离运输的冰冻海鲜要美味一样,离开了深海环境,很多生物没上岸就已经死了,很多样本也会在上浮过程中性质有所改变,而“海底实验室”正可以让科学家了解到更多原生态的东西。
建造深海观测网,挑战巨大。仪器要想在寒冷、黑暗、高压的海底长期稳定工作,要求非常高,首先要有这样一个研发基地。汪品先认为,上海应该为中国的海洋事业担当起这个重任。
“在发展海洋科技上,上海占据了天时、地利、人和。”他认为,上海作为我国国际航运中心,本身已经是我国海洋经济的发展基地之一,如能以深海大洋为目标,从海洋高科技入手,将能为未来海洋经济的发展奠定基础。
无论是海洋产业,还是海洋科研力量,上海都有着相当强大的实力,造船、航运、水产、海上油气、海洋药业、海洋仪器……在为深海科技提供研发力量的同时,深海探测项目本身也能为拉动这些产业的发展、升级、辐射,提供强劲动力。
上海在海洋方面有三个国家重点实验室,分别是上海交大的海洋工程国家重点实验室、华东师范大学的河口海岸国家重点实验室,以及同济大学的海洋地质国家重点实验室,东海分局之外,更有海事大学、海洋大学、极地中心等机构。他认为,这些科研机构与高校各有所长,一旦联合起来,将发挥出巨大能量。
2009年,汪品先曾给上海市委书记俞正声写信,希望上海能带头,率先从长江口走向深海,为我国的海洋科技发展闯出一条道路。当年,一家联合上海多家海洋相关的科研单位的“上海海洋科技中心”开始筹建。今年 4月,俞正声在市委常委学习会上表示,将力争早日建成这一中心。
今年已经 75岁的汪品先担任这个中心的筹备主任,他希望能探索一种新机制,更有效地推动中国海洋科技的发展。
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