2013年11月25日星期一

纽约时报: “水下无人机”,探索海底新利器

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"水下无人机",探索海底新利器
Nov 24th 2013, 23:58, by WILLIAM HERKEWITZ

新泽西州大西洋城——在距离金砖赌场(Golden Nugget)五英里(约合8公里)的洋面上,罗格斯大学(Rutgers University)的海洋科学家迈克尔·F·克劳利(Michael F. Crowley)奋力将涂成救生艇式黄色的三台无人设备从科研船后部放入水中。

这些被他称为"水下滑翔机"的无人设备带有机翼,没有推进器,看上去像是微缩版的战斧式导弹(Tomahawk)。其中两架是从美国海军借来的,而属于罗格斯大学的那一架之前曾遭鲨鱼攻击,留下了一些凹坑。它们潜入大西洋,开始为期一个月的任务。此外还有12架水下滑翔机,分布在东海岸的加拿大新斯科舍省到美国乔治亚州的海中。

这些水下滑翔机是一个联合海洋调查实验项目的主角。项目名为"滑翔机狂欢"(Gliderpalooza),由美国和加拿大的16家政府机构和研究团队协同开展。它们把各自的卫星、雷达站、科研浮标和水下滑翔机等资源整合在一起,希望能捕捉到大西洋水下诸多神秘动向的完整画面,包括深海洋流、鱼类洄游等等。

海洋研究人员还计划在西太平洋部署水下滑翔机,以协助预测像台风"海燕"(Typhoon Haiyan)这样的风暴。虽然台风的路径主要受大气变化的影响,但水下滑翔机有助于预测受洋温影响的风暴强度。

"如果我们能更好地预测风暴强度,我们就可以更好地预测它对人类的影响,"罗格斯大学的海洋学家斯科特·M·格伦(Scott M. Glenn)说。"这一点极为重要,尤其是在亚洲,台风登陆在当地导致了很多人丧生。"

这个在中大西洋开展的实验预示着海洋研究的新方向。尽管我们有海洋观测卫星网络,也有几个项目在海里放置了数据记录浮标,但海洋的庞大规模和复杂性仍然令水下发生的事情大多不为人知。现在,人们比以往任何时候都更加需要预测风暴、洋流和气候变化的影响。研究人员希望,水下滑翔机舰队能够提供一个全新的视角。

"卫星可以给我们提供出色的洋面图像,"中大西洋地区海岸观测系统协会(Mid-Atlantic Regional Association for Coastal Ocean Observing Systems,缩写Maracoos)的负责人格伦博士说。"可是,海洋是三维的,我们希望探索海浪之下发生的事情。"Maracoos是参与该项目的16个研究团体之一。

电池驱动的水下滑翔机划出长长的俯冲曲线,不断潜入水中,快速记录一定深度范围内的洋温和洋流等信息。它们能够到达的最大深度约为650英尺(约合200米),不过也可以在调整设置后潜得更深。对绝大部分海域来说,650英尺相对较浅,但对大陆架而言,这个深度已经足够。大陆架在海平面以下的平均深度约为460英尺,延伸距离可以从离岸几千英尺到数百英里以外。

根据不同的配置,每架水下滑翔机的成本从12.5万美元(约合人民币76.1万元)到15万美元不等。与传统方法相比,使用它们非常实惠。"一艘科研船每天的花费在3.5万到10万美元之间,"罗格斯大学的海洋科学家奥斯卡·M·斯科菲尔德(Oscar M. Schofield)说。他是这项实验的负责人。"如果用科研船做同样的实验,费用会达到数百万美元到数千万美元的数量级。"

15架水下滑翔机各自带有独特的任务。罗格斯大学正将它们搜集的数据综合起来,以便研究更重大的问题。"我们知道,在过去的20年里,海洋发生了不少变化,"斯科菲尔德博士说,"但我们的数据太少,要了解这种变化的驱动因素连起步都很困难。"

最为紧迫的问题或许是季节性"冷池"的形状和运动。"冷池"是位于东北大陆架底部的水体,被了解的程度非常有限。

近一个世纪前,研究人员和渔民就已经知道,在春夏两季,虽然大西洋沿岸水域会变暖,但底部仍有一块巨大的水域保持了异常寒冷的温度。这块"冷池"几乎跟大陆架一样宽,在鳕鱼角到哈特勒斯角之间变换形状。

随着秋天的到来,大西洋表面的水温开始降低,冷池要么是跟冷却中的海表水慢慢同质化,要么在风暴经过时迅速与之混合在一起。不过,我们仍然知之甚少。

斯科菲尔德博士称,"冷池对很多洄游鱼类都有影响",因为这类鱼跟着较冷的水迁徙。"对于风暴预报来说,冷池也很重要,因为洋温基本上就是风暴​​的燃料箱。"

约书亚·T·科胡特(Joshua T. Kohut)表示,尽管这些水下滑翔机游动的速度跟蜗牛似的,每小时只有1英里出头,但它们的机动性给研究人员提供了一些前所未有的实验调整能力。他也是罗格斯大学的海洋学家,Maracoos研究团队的成员。

"每隔两到三个小时,它们就回到洋面上,这给我们提供了发出新指令的机会,"他说。"如果我们看到冷池已经变形,或者有东西已经移动了,我们就可以随机应变。"

很多研究团队已经开始为自己的水下滑翔机制定新的协同实验计划。有两项筹备中的滑翔机任务将在明年开展,其中一个将研究并预测东海岸的风暴,另一个则将采取"滑翔机狂欢"项目的多机构协作方式,在全球范围内开展活动。"这为我们探索海洋带来了无数前所未有的途径,"格伦博士说。"它开辟了全新的视野。"

翻译:土土

纽约时报中文网

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