自动剖面浮标研究现状及展望

第36卷第2期2017年4月海洋技术学报JOURNALOFOCEANTECHNOLOGYVo1．36．No．2Apr，2017doi：10．3969／j．issn．1003—2029．2017．02．001自动剖面浮标研究现状及展望陈鹿，潘彬彬，曹正良，崔维成(1．上海海洋大学海洋科学学院深渊科学与技术研究中心，上海201306；2．上海深渊科学T程技术研究中心．上海201306)摘要：回顾了自动剖面浮标的发展历程，自动剖面浮标由Swoll0w提出的中性浮子发展而来，演变到现在的PROVOR型、APEX型、SOLO型等自动剖面浮标文中介绍了Argo计划中几种主要的自动剖面浮标．其浮力调节原理主要是通过改变浮标在水中的排水体积实现自动沉浮．从而测量水的温度、盐度、深度等数据。对常规(<2000m)和深海(>2000m)自动剖面浮标进行比较，大部分深海自动剖面浮标耐压结构已经采用球形设计．浮标受压后变形小且可减轻浮标自重：单冲程柱塞泵改变为体积较小的液压泵．提供超高压的同时可以充分利用球体空间目前．常规自动剖面浮标已广泛应用到海洋环境数据的调查、收集，而深海自动剖面浮标仍处于研发与试验阶段，面临诸多的技术挑战．对浮标的可靠性提出了更高的要求关键词：自动剖面浮标；发展历程；浮力调节：技术挑战：发展方向中图分类号：P715．2文献标志码：A文章编号：1003—2029(2017)02—0001—09自动剖面浮标也就是“自律式拉格朗日环流剖面观测浮标”或“自持式剖面自动循环探测仪”，是一种可以在海洋中自由漂移，采用拉格朗日环流法自动测量海面到一定水深的海水温度、电导率(盐度)和压力，并跟踪其漂流轨迹来获取海流的速度和方向的测量仪器【】1。美国和日本等国家的大气、海洋科学家在1998年提出了全球海洋实时观测计划，构想用3～5a时间(2000—2004年)在全球大洋中每隔300km布放一个卫星跟踪浮标，由总计为3000个的自动剖面浮标组成一个庞大的全球海洋观测网，该计划称之为“Argo计划”，在该计划中使用的自动剖面浮标称为“Argo浮标”_l1。“Argo计划”促进了自动剖面浮标的发展。自动剖面浮标组网后可以快速、准确、大范围地收集全球海洋上层的海水温度、电导率(盐度)、压力等剖面资料，这些资料的应用有利于提高对全球海洋热储存总量的估算精度，提高对全球温室效应引起的全球气候变暖与海平面上升的预报精度，帮助预测未来发展趋势，在改进季节性气候预报和加深对飓风、台风活动的认识中起到了关键作用。提高气候预报的精度，能够有效防御全球日益严重的气候灾害闭。此外，自动剖面浮标获取的资料对预测开阔大洋上溢油的影响以及帮助和指导远洋渔业生产等都具有极高的应用价值。在印度洋已经开始用Argo浮标监测次表层温度与盐度的变化，监测结果将有助于分析这种变化是自然变异的一部分，还是由于人类活动所引发的。在北大西洋，2000m深处的温、盐度关系变化较快，对剖面浮标获取的资料采用延时模式校正十分困难，将自动剖面浮标的观测深度从目前的2000m延收稿日期：2016—06—27基金项目：上海市科委科技创新行动计划资助项目(14DZ1205500，15DZ1207000)；上海深渊科学T程技术研究中心筹建项目(14DZ2250900)；上海深渊科学工程技术研究中心(筹)开放基金资助项目——大深度剖面浮标浮力调节系统研究；国家自然科学基金资助项目(41374147o作者简介：陈鹿(1987一)，男，博士研究生，主要研究方向为水下工程装备可靠性及多学科优化设计。通讯作者：崔维成(1963一)，男，教授，博士生导师，主要从事船舶极限承载能力计算新方法研究、船舶疲劳寿命预报的统一方法研究、大型海洋浮体的流固耦合分析及多学科优化设计。E—mail：wccui@shou．edu．Clq第36茜仲刽大深度l，捩取更深的观测资料非’必要I，I。、r1动削浮标使用的双向通信系统改变其削【fIi深度、循环时I以及其他参数等，新传感器的使川『1J‘增的地球化学和生物学信息，将『l动剖浮标延仲钏虹大的观测深度、季节性冰、边缘海I边流采样，使其覆盖范同和测量范更广，随符r1动削浮标资料数最的增加不1l质的提高以及应JlJ研究领域的不断扩大和深入，自动剖【[L『浮标所获墩的资料候监测和气候变化预测、灾害竹l火}{：什的颅报、渔业和海洋生态系统的监测和锊理以及交迎运输和l军事等领域的应』tJ成果将会越求越多1自动削面探测浮标1．1自动剖面浮标的发展历程浮标锥肜址利川i欧扣法和托格朗H法探测海【f汀f¨深海流制作的一种测仪器rf动剐浮标址1漂流浮标的基ji}}：上发展而来的，综合了传感器技术、J定位和通信技术、1955年，家海洋研究所的JohnCSwallow提⋯了rfI，浮标的慨念，与此同时Slommel