作者:廖洋 高雅丽 郭曼欣 来源:中国科学报 发布时间:2018/3/12 9:57:50
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挺进深海大洋的探索者
——记热带太平洋西边界流研究集体

 

■本报记者 廖洋 见习记者 高雅丽 实习生 郭曼欣

获奖集体潜标布放团队合影

有这样一群人,从上世纪80年代到现在,一次次前往热带西太平洋海域,探索和观测神秘的深海。他们背负着国家使命,牺牲了小我安逸,在重重困难下摸索前行,在累累硕果中寻求突破,从事着看似离我们很遥远,实则与百姓生活息息相关的海洋科研活动。

他们,是深海的探索者——中国科学院海洋研究所热带太平洋西边界流研究集体的科学家们。

日前,该研究集体获得2017年度中科院杰出科技成就奖。

从未知到发现 重重迷雾下砥砺前行

大洋西边界流是全球海洋中的最强洋流,对全球气候有着极为重要的影响。然而,上世纪80年代之前,我国海洋科研基本上局限于中国近海,对西太平洋环流及海气相互作用的研究几乎没有触及,深海研究领域依然空白。

1985年,在TOGA(热带海洋与全球大气)国际计划框架下,中美实现了热带西太平洋海洋大气相互作用合作调查研究,其间,中科院6家研究所参与的合作调查研究项目“热带西太平洋海气相互作用与短气候”也在开展,海洋所派出了以中科院院士胡敦欣为首席科学家的“科学一号”考察船参加此次科学考察。

项目从1986年持续到1990年,共进行了5次大型海洋科考活动。“当时的条件很差。”胡敦欣回忆道,“没有足够的经费,更没有先进的观测技术,考察船上只配了一套CTD设备。价值四万多美元的CTD设备,在当时是极为珍贵的。”为了避免出现差错,每次下海观测前,胡敦欣都要亲自检查,即使晚上也叮嘱值班人员在到达测站之前叫醒他。

一路摸索,一路向前,直到1989年,胡敦欣带领团队发现在西太平洋棉兰老海流之下,存在着一支和上层流向相反的海流,并将其命名为“棉兰老潜流”。同时,他们还发现了“吕宋潜流”和“北赤道潜流”,改变了有关太平洋西边界流动力结构的传统认识,将西太平洋海洋环流研究从二维推进到三维阶段。

从等待到出击 开启潜标观测新时代

“棉兰老潜流”的发现标志着中国海洋科学研究从近海走进了大洋,但这项研究还远没有结束。科学家用地转理论算出了潜流的存在,却无法得到实测数据。上世纪90年代后,美国不再做西太平洋科考了,“跟跑”的中国也中断了这项研究。

但胡敦欣不甘心放弃。他从2005年起召集国内外海洋环流与气候专家,召开多次研讨会。历经长达6年的筹备,2010年4月,他领衔发起的“西北太平洋海洋环流与气候试验(NPOCE)”获“气候变率及其可预报性”国际合作研究计划正式批准,成为8个国家19个单位参加的国际合作计划。

胡敦欣说:“我们不能老是跟踪国外、学习别人,没有长进,而应抓住机遇开展研究,经过努力拿出自己的东西来。”

NPOCE是中国发起的第一个海洋领域大型国际合作计划,以西太平洋为切入点,逐渐向中东太平洋、印度尼西亚海域/印度洋、跨赤道进入南太平洋和向北至中纬度海域等方向延伸,同时垂直方向上向更深层(包括海沟)发展,逐步使我国的海洋科学研究领域扩展到全球海洋。

NPOCE合作计划启动当年,在国家重大基金支持下,中科院海洋所“科学一号”在太平洋西边界流区成功布放了两套深海测流潜标,获得了连续4年的海流实测数据,直接测量到棉兰老潜流和吕宋潜流, 2014年又在北赤道流区布放潜标直接测到北赤道潜流。

2010年开始布放的6100米深海潜标,是我国在太平洋首次成功布放的最大深度潜标。团队成员成功克服海况恶劣、地形陡峭、船舶老化等一系列的客观问题,圆满完成了潜标观测任务,开启了我国西太平洋潜标观测的新时代。

他们不仅在潜标的设计和海上作业方面制定出一套科学化、规范化、流程化的观测方案,而且培养了一支经验丰富、技术过硬的青年队伍,为后期西太平洋潜标科学观测网的建设奠定了坚实基础。

2010年第一个航次的首席科学家王凡现在已成为中国科学院海洋研究所—烟台海岸带研究所所长、西太平洋科学观测网项目负责人,考察队长张林林博士现在已成为2017年西太平洋考察航次的首席科学家。

从跟跑到引领 科研步伐永不停歇

2013年中科院先导专项立项时,该集体就规划在西太平洋布设由5个潜标阵列组成的西太主流系观测系统。2015年起,王凡担任项目负责人,开始实施系统建设,解决潜标数据实时传输问题。“西太平洋不仅是全球气候影响变化最显著的区域,同时也是中国从近海走向大洋的必经之地,对我国有着重要的战略意义。”王凡说。

对于远洋科考来说,每个航次少则50天,长则70多天。科研人员不仅要克服晕船和恶劣天气的影响,还要超强负荷连续作业。

据2016年西太平洋考察航次的首席科学家汪嘉宁回忆,他们遇到过一次台风。为了解台风对于海洋的影响,科研人员每隔半小时靠近台风放置设备,测量海洋数据。“其实我们就是想看这三个时间段海洋的变化,越靠近台风,得到的数据越多、越珍贵!”他说。

项目进行期间,最困难的事莫过于潜标的布放和回收。2015年,科研团队面临非常关键的一步,是否能完成18套次潜标回收和布放任务,决定了潜标观测网建设的成败。王凡担心年轻科学家心理有压力,决定自己带队去这个航次。“如果这个事做成了,就是集体的功劳,出现问题了,那我来负责!”

为了提高成功率和工作效率,王凡带领团队对前面几个航次的作业进行统计,摸索建立了一套关于深海观测网建设的标准化流程。经过几年的建设,潜标回收的成功率已经达到96.6%,实现了观测网的稳定运行。

建设西太观测网的另一个目标是实现深海数据的实时传输。只有这一目标实现,才能对我国的海洋环境气候预报产生有效作用。从2015年到2018年,王凡带领团队为实现目标而努力。

2016年,一套实时传输潜标成功布放,实现1000米深度以上温度、盐度和洋流等数据1小时1次实时传输;2017年航次布放的20套潜标中,有15套是实时传输潜标,实现了深海3000米水深温度、盐度和洋流等数据1小时1次实时传输,这标志着“西太平洋实时化深海科学观测网”基本建成。

刚刚顺利返航的2017年航次首席科学家张林林介绍,经过连续74天的艰苦奋战,西太平洋主流系5个潜标阵列第一次实现了全面覆盖,将为研究主流系、暖池变化及其对气候(厄尔尼诺、季风降水)的影响提供宝贵的科学数据。

但这些还远远不够。王凡说:“中国的海洋科学研究整体上还落后于世界海洋强国,我们不能沾沾自喜、固步自封,要继续拓展观测区域、升级探测技术,不断夯实海洋科学跨越发展的基础。”

已到耄耋之年的胡敦欣,对国家海洋科学未来的发展充满了信心,他正在筹备发起一项“热带印太辐聚区研究”计划。

他们,这群海洋科学家团队,坚毅求实、创新奉献,为解决诸多海洋科学发展的难题,心甘情愿地在大洋深处孜孜求索……

《中国科学报》 (2018-03-12 第6版 院所)
 
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