2014年06月08日 星期日
海路漫漫 其修远兮
— 海洋科技发展系列报道之三

    本报记者  高 博

    “我们不了解事发海域的海底情况;我们掌握的技术和知识太有限了。”在马航失联飞机搜寻无果后,马来西亚交通部长解释说。

    寻找马航370飞机的过程中,普通人才知道,深海对人类还是混沌一片。

    近几年,中国开发了众多先进技术,探寻海水之下的真相。但业内专家在接受科技日报记者采访时表示,我们对海洋,甚至近海的环境状况并没有做到心中有数,海洋环境监测技术发展,特别是海洋环境网络的建设,还需要更多投入,需要更多高端科技人才长期投身于此。

    大海叵测

    无论是搜寻海底飞机,还是尼斯湖怪,都无比麻烦。人们观测宇宙,靠的是接收可见光或其他电磁波,但在水中行不通。看上去清澈的水,会吸掉电磁波。

    中科院一位声学专家告诉记者:“无线电在海水里面传播衰竭很快,只能传到几公里,或者更近。而低频的声音在浅海里面可以传上百公里,到大洋开阔水域可以传几千公里。美国曾经做过实验,在一个岛上发声音,全世界开阔的大洋里面都可以收到。所以海洋中的声呐就跟空中的雷达一样。”

    但是,不同温度、盐度、深度的海水,传播声音的速度是会变化的。比如说,在更冷的水里,声波速度更慢。如果忽视了这种差别,那么一次深海测量可能造成几十米的误差,这对于水下活动是致命的——依靠错误的指示,潜水器可能撞在一块礁石上,或者在海底被困。

    记者去年参加“蛟龙”号首个试验性应用航次采访时注意到,在每次“蛟龙”号下潜的过程中,甲板上的绞轮都会用钢绳向海中沉下一枚或几枚CTD(盐度温度深度测量仪),用以测量海水特性,结合声呐收到的信号计算海底地形。

    深海的海水是何性质,必须取样才能得知。“蛟龙”号的工作,经常包括带上来一管子深海海水。不仅如此,海水的运动也会造成干扰。为了了解海流,人们还要在船上携带ADCP(声学多普勒水流仪)等设备。

    海下的秘密,尽管距离日常生活遥远,但人们仍然期望了解它。有了深海地形和海水数据,有可能协助开发油气资源,可能有助于精确预报海啸,也为潜艇提供精确的海底航行指南。但一般来说,在近海、航道和油气田,才有精确的海底图;地球上的大部分海区的细节图依然是空白。

    中国追赶

    目前,结合了声呐和GPS的多波束测深技术是最成熟的探海工具。而中国已经开发出这一技术,在“蛟龙”号等科考事业中用得很好。中科院的声学专家介绍说,依靠科技部海洋863计划等支持,我国的声学观测技术有了很大进步,比如成功研制的深水多波束测深系统,可以用来测量几千米深度的海底地形地貌,还有“蛟龙”号上采用的水声通信系统等。

    另外还有一种卫星遥感测深技术,利用不同深度海水引力效应不同的原理,通过测量海面的起伏,计算海水深度。中国也初步具备这一能力。

    除了声学系统,中国正在其他海洋监测技术领域追赶发达国家。中国在第九个五年计划期间开始研发的一种岸基观测系统,现在全国都已装备。目前,中国使用的高精地波雷达,以及海上的大、小浮标,都是863计划研制的,中国国产技术已经完全占领了国内市场。

    “我自己的认识是:从小的传感器到大的声控系统,20年的时间,我们863计划差不多把国际上所有的技术全跟过一遍,这是挺不容易的。之前,我们海洋监测系统非常缺乏,几乎是没有。”浙江大学教授徐文说。

    目前在福建海域、台湾海峡周边,中国已构建有综合观测系统。在科技部和地方的共同努力下,系统已投入运行,不但为该地区防灾减灾提供帮助,也为下一步在整个中国海域铺开观测系统奠定基础。

    国家海洋局一所研究员张杰说:“1930年代,日本人为了解中国近海海流,出动三百多条船同步观测,基本摸清了中国近海大的流系的基本架构。虽然后来中国在各类项目的支持下做过多次调查,但是,关于近海海流,科学家仍然不敢拍胸脯,这是因为观测的时空覆盖度、分辨率、同步性不足,因此需要组网观测。”

    谜团待解

    尽管中国已开始重视海洋监测,但甚至是近海的海洋环境,也远未摸清。

    “青岛的浒苔到底是从哪儿来的?一种说法是从江苏漂来的;但也有专家认为是从更远的地方漂到江苏的,其实这里面就有对海流了解不清的问题。”张杰说,“再比如说,我们做大洋遥感,想提取出叶绿素浓度相对容易,但是近海提取叶绿素浓度就很不准。”

    “我们并不认为,了解浅海就容易,了解深海就难,其实它们各有特点。”徐文说,“比如声音在深海里面传播5公里,基本上是一条直线,这个是比较简单的。但是如果说是50米的浅海,声音要来回弹很多次,就会复杂。我们‘蛟龙’号在浅海的时候问题很多,但是越到深海就越顺畅,原因就在于此——到深海后,它垂直的信道传输比水平信道传输要好很多倍。还有因为上下层温度不一样造成的海水震动,这种大家都知道的影响,在全世界也没有完全搞清楚。”

    徐文认为,比起陆地上的科研,海洋科研更需要去海上做实验,但这类实验成本很高。

    “蛟龙”海试就是一个例子,这个著名的探海项目,就曾因为需补加试验经费而陷入窘境。

    “我们对海上观测的密度是非常稀的,不能跟陆地相比。”一位专家指出,“海上投入跟陆上是完全不一样,一般的船在海上晃悠一天,几十万、一百万元就没了。所以海洋的投入是非常大的,尤其我们做一些深海研究的,要跑出去,包括航渡都很花油钱。所以也是特别希望大家帮我们呼吁一下,这个投入确实是很大。”

    中科院声学专家则感言:“‘十年磨一剑’都算短的。海洋技术从有想法到有样机,怎么也需要两年的时间;湖试、海试,基本上没有一次成功的;这样几个周期一折腾,可能要十年甚至更长的时间。因此,海洋科技需要长期加大投入。”海洋环境监测是开发利用海洋资源、保护海洋生态环境、促进海洋经济可持续健康发展的重要基础性工作。

    (科技日报北京6月7日电)  

京ICP备06005116