在国家重点研发计划等项目资助下，中国科学院南海海洋研究所研究员夏少红团队于南海北部岛礁区取得重要科研进展。该团队成功运用分布式声学传感（DAS）技术开展水动力环境观测研究，为深入揭示岛礁水动力过程及其岸线演化机制提供了创新手段。相关成果近日发表于《中国科学：地球科学》（Science China: Earth Science）。

光缆铺设示意图。研究团队供图

水动力过程在岛礁地貌发育与演化中扮演着核心角色，同时对岛礁工程建设安全有着关键影响。然而，传统观测方式存在测点稀疏、成本高昂等问题，难以实现连续的高分辨率监测。为攻克这一难题，研究团队自主铺设光缆，在西沙群岛宣德环礁的赵述岛及其周边海域创新性部署了一套海陆一体化的DAS观测系统。

该系统实现了对岛礁复杂水动力环境的高密度、连续监听。通过对连续5天的观测数据进行细致解译，研究团队成功识别并分离出多种水动力信号，涵盖由海表重力波（海浪）传播引发的海底应力波动、复杂地形导致的局部湍流、岸线破碎产生的拍岸浪能量，以及海流流经光缆时产生的涡激振荡信号。进一步深入分析，揭示了这些水动力信号与区域潮汐周期、风场变化及海底地形（如礁坪、潟湖、水下沙洲等）之间存在显著的耦合机制。

研究团队还发现，海浪和局部湍流信号分别集中在0.1-0.6 Hz和2-10 Hz频段，二者能量随潮位涨落呈现出明显的周期性波动特征，且在礁脊到潟湖方向上表现出显著的空间衰减梯度。光缆涡激振荡信号主要集中在0.6-2 Hz频段，其产生过程受风向控制，振荡频率与潮位变化呈负相关。拍岸浪信号的能量受地形、潮汐和风场的多重影响：防波堤海岸拍岸浪的破碎效应明显强于沙滩海岸；拍岸浪能量的波动与潮汐和风场变化高度相关；基于观测数据估算的波浪反射系数符合典型碎石防波堤的物理特征。

该研究成功突破了传统观测在时空分辨率方面的瓶颈，证实DAS技术可在珊瑚礁复杂地形中同步获取海浪、湍流、拍岸浪与流致振动信息。所获取的高分辨率水动力数据集，可直接应用于防波堤稳定性评估与岸坡优化设计、岛礁港口航道选线与资源开发布局，以及珊瑚礁生态系统保护与修复的动态基线建立，为相关领域的发展提供了坚实的数据支撑。

相关论文信息：https://doi.org/10.1360/SSTe-2025-0100