建中国自己的海底观测网

日期：2012-10-11 作者：樊丽萍 来源：文汇报

        入夜，同济大学海洋楼灯火通明，从院士到博士，都还在埋头工作，因为心里那个目标催促着他们——建中国自己的海底观测网。

        天色已暗，同济大学海洋楼前，一台重型吊车仍在轰轰隆隆忙活，它垂下长长的吊绳，吊钩移向一盘3吨重的缆圈。
      “这是海底观测用的水下光电缆，有2公里长呢。”同济大学海洋与地球科学学院教授周怀阳给记者做着解说，而视线一刻也没有离开吊车，就怕司机一不小心弄伤他的“宝贝”——无论光电缆圈盘，还是摆放在边上的一个个外形酷似房屋的铁架子，都“伤不起”。
　　在海洋研究领域，正在兴起的海底观测技术被寄予厚望。过去，探测和研究海洋主要依靠科考船，包括带着“蛟龙号”载人深潜器这样的“新式武器”驶往工作海区。但科考船有不少局限，出海次数有限，探测研究是间断的。于是海底观测技术出现了，把一应设备送到海底安营扎寨，长期连续获取数据，同时把数据实时传送给守在岸上的科学家们。周怀阳告诉记者，去年他们在美国西太平洋蒙特利海湾做了海底观测实验，明年初他将带着眼前这些“宝贝”再去东海做实验。

        “颠覆”
　　说起海底观测，海洋研究学者们常用“颠覆”二字给予热情评价。
　　周怀阳介绍说，海底观测系统，由光电缆、基站以及一系列传感和观测仪器等组成，就像在海底铺上一张大网，对海底情况进行“直播”，把实时数据包括图像送到科学家眼前。这张网，能克服传统海洋科考“间断”的局限。举个例子，过去科学家研究海洋沉积，要从船上往大海里投“捕获器”，获取深海样本；但海洋沉积是一个十分漫长的过程，靠次数有限的出海采样，所得和所知都很有限。
　　海底观测，还根本改变了海洋科考的观测“视角”，从“自上而下”变作“自下而上”。
　　实时监测海底风暴、滑坡现象，记录地震和海啸数据，近距离观察海底生物和地壳流体活动……无论研究基础重大科学问题，还是针对海洋技术与海洋工程的应用研究，海底观测技术都能发挥重要作用。因此最近10年，各国悄悄开始了一场赛跑：2009年，加拿大和美国率先建成“海王星”海底观测网；欧洲的海底观测网“ESONET”和日本的新型实时海底监测网“DONET”，也已建成基本系统构架。
　　“虽然我国的海洋研究在总体上起步较晚，技术实力较一些发达国家还有相当差距，但在海底观测这个领域，我们的进展很快。”周怀阳脑子里存着一张时间表，每个时间节点都如一个脚印，清晰地标画出中国在海底观测技术上的进阶历程：2007年，“海底长期观测网络试验节点关键技术”被列入国家863计划；2009年，位于东海海底的小衢山观测试验站运行，我国有了第一个进行海底综合观测的小型试验系统；2011年4月，我国自主研发的海底观测网组网核心部件在美国蒙特利湾海底顺利完成布放，并与美国MARS海底观测网并网运行……
　　说着，周怀阳有些兴奋起来。眼下他们忙着装箱、准备运往东海再做实验的这些仪器，有一部分正是一年前在美国“海试”时用过的。

        瓶颈
　　去年11月美国“海试”实验结束后，周怀阳的研究团队一直忙活着一件大事：自主研发更精密的海底观测设备。他说，走到了如今这一步，很多观测仪器中的核心部件，有钱也买不来了，只能自己研发。比如高精度的传感器。“这传感器，市场上成熟的产品已经很多，但人家研发时，不可能想着要把它们长时间放在海底工作。”所以能买到的大多数传感器，只能用作短期观测，没法长期在海底作业。类似地，不少必需设备都有待研发。
　　周怀阳说，正式建设中国自己的海底观测网，还有不少障碍要克服，除了水下基站、传感器技术，还需要高效的大容量计算机，用来收纳和分析来自海底的实时数据。“过去我们驾船出海考察，得到的数据是非常有限的。载人深潜器潜入海底，工作时间的上限在10-12小时，数据采集量也有限。而一旦建起了长达几百公里的海底观测网，设备使用寿命以20年计，它每分钟都上传数据包括图像影像数据，那我们将要接收、处理多少信息？真正是‘海量’了！”
　　建海底观测网，从硬件研发到软件配套、跟进，都需要跨学科协作。
　　“海洋是相对于陆地的一个大概念。研究陆地有多少学科和专业，相对应地，研究海洋也就有多少。”仅仅周怀阳团队目前在做的海底观测网组网设备，比如接驳盒和各种观测仪器的研制，就涉及海洋、电信、机械、生命科学、测量乃至土木工程等诸多学科。
　　学科协作才刚开了个头，人才不足也是个大问题。“我国以往对海洋研究重视不够、投入不足，所以现在专业队伍规模很小。”说到这里，周怀阳的电脑上恰好出现一段视频，这是加拿大和美国的“海王星”海底观测网传回的一段海底“直播”——“看，拍到了‘海底烟囱’，有热液正在喷发……”他感慨这段视频的高清晰度，这是技术实力的体现。
　　周怀阳特别告诉记者，给这段视频配音的，是他们的一位长期合作伙伴，美国科学家John Delaney教授，今年已经75岁，仍在从事海洋研究。
　　记者明白他的意思：中国的海洋研究需要加大投入、扩充队伍……更需要大家全身心投入。

        希望
　　就在同济海洋楼，一块巨大的液晶屏显示着来自东海海底的讯息：9月26日19:30至19:40之间，海底温度的差异不到0.01℃，而盐度从20.45下降到了20.44……这些每分每秒都在更新的数据，来自东海海底的小衢山试验站。大屏幕还显示，记者采访这一天，是小衢山海底观测系统运行的第1254天。
　　“虽然是个很小的试验站，但它的运行是个标志，标志着我国建设海底观测网的筹备工作启动了。”中科院院士、同济大学教授汪品先是国内最早呼吁并推动海底观测立项的科学家之一。最近10年，世界上海底观测研究发展迅猛，不过在汪院士看来，这些都属实验性质，“我们尽管还处在实施海底观测的筹备阶段，但只要抓紧做就有希望”。
　　在汪院士看来，全面研究海洋，少不了“三深”：深潜器、深海观测系统、深海钻井船。今年6月，我国自主研制的“蛟龙”号载人潜水器成功下潜，突破了7000米大关。而加紧研发中的海底观测网，将是中国海洋科学研究更重要的“加速器”。
　　入夜，同济海洋楼依然灯火通明。76岁的汪品先院士还在办公室里伏案工作，周怀阳教授忙着指导实验，跟不少博士研究生一起忙碌着……心里那个目标催促着他们。