海底觀測站的兩種發(fā)展模式

1、海底觀測站的兩種發(fā)展模式李慧青 李燕 哈謙（國家海洋洋技術(shù)中中心，天天津 33001112）摘要：簡要要介紹了了海底觀觀測站的的歷史。闡述了了這一發(fā)發(fā)展過程程中存在在的兩種種模式及及其基本本要素，對對兩種模模式的投投入成本本、功能能與效率率及其未未來發(fā)展展做了比比較，以以期對我我國未來來的海底底觀測站站/系統(tǒng)統(tǒng)的建設(shè)設(shè)有所借借鑒。The hhisttoryy paath of seaabedd obbserrvattionns iss brrieffly inttrodduceed. In thiis ppathh, ttwo moddes of seaabedd obbserrvattion

2、ns aree fooundd pootenntiaal. The bassic eleemennts in thee twwo mmodees aare invvesttigaatedd. TThe commparrisoon iin iinveesteed ccapiitall, pperfformmancce, effficiienccy aand forrtunne bettweeen tthe twoo moodess iss maade. The cruuciaal iissuues forr ouur ffutuure seaabedd obbserrvattionn /ssys

3、ttem connstrricttionn arre ppoinnted.關(guān)鍵詞：海海底觀測測，GEEOSTTAR，光光電纜組組網(wǎng)，中圖分類號(hào)號(hào)：P7715.5 人人類在地地球上居居住，就就必須了了解地球球，而了了解地球球是從對對地球的的觀測開開始的。假如把地面與海面看作地球科學(xué)研究的第一個(gè)觀測平臺(tái)，而把空中和空間看作第二個(gè)觀測平臺(tái)，那么近年來海底就成為地球科學(xué)研究的第三個(gè)觀測平臺(tái)1。 在在第三個(gè)個(gè)平臺(tái)上上進(jìn)行的的地球科科學(xué)觀測測活動(dòng)是是從上世世紀(jì)五十十年代前前后開始始的，從從九十年年代以來來取得了了快速的的發(fā)展。1995-2002年期間，歐盟先后實(shí)施了兩期地球物理學(xué)和海洋學(xué)深海研究站計(jì)劃（G

4、EOSTAR1/2 Geophysical and Oceanographic Station for Abyssal Research）；1998年開始，美國與加拿大合作，組織實(shí)施了東北太平洋海底網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃（NEPTUNENorth-East Pacific Undersea Networked Experiments）。通過這些項(xiàng)目的實(shí)施，以期對各個(gè)觀測點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、長時(shí)序觀測，從而獲得曾經(jīng)是“深不可測”的海洋內(nèi)部信息。海底觀測區(qū)區(qū)別于海海面和空空間觀測測的特點(diǎn)點(diǎn)是，難難度大、費(fèi)費(fèi)用高、結(jié)結(jié)果具有有不確定定性。因因此，以以什么方方式和規(guī)規(guī)模來發(fā)發(fā)展海底底觀測是是需要科科學(xué)界、政政府和社社會(huì)

5、等多多方面統(tǒng)統(tǒng)籌考慮慮和協(xié)商商的系統(tǒng)統(tǒng)工程。在在回顧海海底觀測測發(fā)展歷歷史的基基礎(chǔ)上，本本文對單單框架式式海底觀觀測站和和光電纜纜組網(wǎng)式式海底觀觀測系統(tǒng)統(tǒng)的優(yōu)缺缺點(diǎn)及發(fā)發(fā)展方向向進(jìn)行了了分析，以以期對我我國未來來的海底底觀測站站建設(shè)有有所借鑒鑒。1. 海底底觀測發(fā)發(fā)展史海底觀測大大致可分分兩類，一一類是以以海底地地震和地地質(zhì)構(gòu)造造及其變變化研究究為主的的對海底底的觀測測，另一一類是以以海洋學(xué)學(xué)、海洋洋生物學(xué)學(xué)、海洋洋生態(tài)動(dòng)動(dòng)力學(xué)等等研究為為主的在在海床上上進(jìn)行的的對水體體的觀測測。總的的趨勢是是，在海海床上利利用觀測測儀器設(shè)設(shè)備對海海床以下下的地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造和和海床以以上的水水體、生生物及生生態(tài)進(jìn)

6、行行綜合的的觀測和和研究。海底觀測最最早的主主題是地地震。早早在1993719440年間間，美國國W.MM.尤因因等就進(jìn)進(jìn)行過海海底地震震觀測的的嘗試2。19666年，曾曾在千島島群島至至堪察加加的近海海，安裝裝了188臺(tái)地震震儀，進(jìn)進(jìn)行了33次地震震觀測。1968年，日本利用新研制出的海底地震儀，在海底進(jìn)行了33天的持續(xù)觀測；19681970年，在相模灣的三個(gè)地區(qū)進(jìn)行了海底地震的系統(tǒng)觀測。1966年，莫斯科大學(xué)研制了海底地震儀，并在印度洋進(jìn)行了海底地震觀測3。最早的大規(guī)規(guī)模洋底底調(diào)查觀觀測活動(dòng)動(dòng)是大洋洋鉆探計(jì)計(jì)劃，它它起源于于19661年的的美國莫莫霍計(jì)劃劃。19968年年開始深深海鉆探探計(jì)

7、劃DDDP(Deeep-SSea Driilliing Proojecct，19668-119833)，之后又又相繼實(shí)實(shí)施了大大洋鉆探探計(jì)劃OODP(Oceean Driilliing Proograammee,19885-220033)和綜綜合大洋洋鉆探計(jì)計(jì)劃IOODP（Inttegrrateed OOceaan DDrilllinng PProggrammme，20003-），這是國國際地球球科學(xué)歷歷時(shí)最長長、規(guī)模模最大的的合作研研究計(jì)劃劃。從119688年起至至20003年，三十五年來在全球各大洋鉆井近三千口，從北極大洋到南極威德爾海，覆蓋了整個(gè)世界大洋，采集了沉積樣品和巖石標(biāo)本，記錄了

8、鉆孔地球物理和地球化學(xué)信息，建立了長時(shí)間尺度的巖芯觀測。“綜合大洋鉆探計(jì)劃”（IODP）計(jì)劃打穿大洋殼，揭示地震機(jī)理，查明深部生物圈和天然氣水合物，并從地質(zhì)變化中理解極端氣候和快速氣候變化的過程4。上述各種海海底觀測測活動(dòng)的的共同點(diǎn)是是：它們們都是在在洋底進(jìn)進(jìn)行的點(diǎn)點(diǎn)上觀測測，即通通過鉆孔孔取樣和和在鉆孔孔中布放放儀器進(jìn)進(jìn)行定點(diǎn)點(diǎn)觀測。然然而，從從海洋科科學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)研究的的目的出出發(fā)，比比如探索索海洋氣氣候變化化對不同同水深海海洋生物物產(chǎn)生的的不同影影響，探探索深海海生物的的生態(tài)系系統(tǒng)動(dòng)力力學(xué)和生生物多樣樣性等等等，還需開開展對海海洋乃至至海底的的物理、化化學(xué)和生生物量的的觀測，如如海洋的的流、

9、浪浪、潮等等動(dòng)力參參數(shù)，海海底的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)造造參數(shù)和和海洋的的pH、CCO2、溶解氧氧、營養(yǎng)養(yǎng)鹽、蛋蛋白總量量等化學(xué)學(xué)和生物物量參數(shù)數(shù)。而從從開發(fā)海海底資源源的目的的出發(fā)，海海底觀測測系統(tǒng)還還需要研研究并弄弄清以下下三個(gè)方方面的問問題：一一是研究究礦物生生長與發(fā)發(fā)展，如如熱液硫硫化物的的生成機(jī)機(jī)理研究究；二是是開展面面向生物物資源開開發(fā)的特特定地區(qū)區(qū)生態(tài)系系統(tǒng)研究究，如熱熱液生態(tài)態(tài)體系的的研究；三是進(jìn)進(jìn)行大洋洋資源開開發(fā)過程程及其后后續(xù)過程程的環(huán)境境變化監(jiān)監(jiān)測，從從而避免免資源開開采過程程對海洋洋環(huán)境帶帶來不良良影響。綜合實(shí)現(xiàn)上上述各種種科學(xué)目目的，就就需要將將觀測儀器器設(shè)備布布放到海海底去，并

10、將設(shè)在海底和埋在鉆井中的監(jiān)測儀器聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行長時(shí)間連續(xù)的自動(dòng)化觀測。這種觀測網(wǎng)既能向下觀測海底和大洋深部，又能通過錨系向上觀測大洋水層，還可以投放能自動(dòng)與觀測網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)連接上網(wǎng)的活動(dòng)型深海觀測站?？茖W(xué)家可以通過網(wǎng)絡(luò)，在陸基實(shí)驗(yàn)室內(nèi)實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)地觀測自己的深海實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，指令實(shí)驗(yàn)設(shè)備對風(fēng)暴、藻類勃發(fā)、地震、海底噴發(fā)、海底滑坡等各種過去很難及時(shí)觀測的突發(fā)災(zāi)害事件過程進(jìn)行過程跟蹤監(jiān)測。因此，從上上世紀(jì)990年代代開始，隨隨著海洋洋和海底底科學(xué)的的發(fā)展，海海底觀測測開始由由點(diǎn)向面面的發(fā)展展，目前前正在向向立體、四四維的方方向邁進(jìn)進(jìn)5。國外外海底觀觀測站的的主要模模式有單單框架式式和光電電纜組網(wǎng)網(wǎng)式兩種種，根

11、本本區(qū)別在在于數(shù)據(jù)據(jù)的實(shí)時(shí)時(shí)通訊能能力和持持續(xù)觀測測能力。2單框架海海底觀測測站 單單框架海海底觀測測站是指指一套相相對獨(dú)立立的、不不依靠光光電纜由由岸基站站供電和和通訊的的海底觀觀測設(shè)備備。采用用單框架架海底觀觀測站開開展海底底觀測和和實(shí)驗(yàn)研研究的國國家主要要在歐洲洲。此處處介紹歐歐盟資助助的GEEOSTTAR系系統(tǒng)66，這這一系統(tǒng)統(tǒng)由三部部分組成成：海底底站、有有纜機(jī)器器人和通通訊系統(tǒng)統(tǒng)。2.1 海海底站 觀觀測儀器器設(shè)備安安裝在耐耐海水腐腐蝕的金金屬框架架內(nèi)，工工作深度度40000米。儀儀器設(shè)備備包括：傳感器器和儀器器；由鈦盒盒封裝的的電子系系統(tǒng)和儲(chǔ)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)據(jù)的硬盤盤；通訊系系統(tǒng)的水水下

12、部件件；鋰電池池電源。鋰鋰電池的的使用壽壽命目前前可達(dá)一一年以上上，發(fā)展展方向是是鋰電池池可以由由海表面面的能源源浮標(biāo)進(jìn)進(jìn)行充電電。數(shù)據(jù)據(jù)采集和和控制系系統(tǒng)單元元DACCS（Datta AAcquuisiitioon aand Conntrool SSysttem uniit）是一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)獲獲取和控控制中心心。GEEOSTTAR DACCS 能能完成以以下任務(wù)務(wù)：管理理和獲取取來自于于所有學(xué)學(xué)科包和和傳感器器的數(shù)據(jù)據(jù)；制備備和連續(xù)續(xù)升級(jí)根根據(jù)要求求即將發(fā)發(fā)出去的的經(jīng)常性性數(shù)據(jù)信信息，包包括事件件的偵查查結(jié)果；驅(qū)動(dòng)收收到的指指令（例例如數(shù)據(jù)據(jù)請求、系系統(tǒng)重構(gòu)構(gòu)、重新新啟動(dòng)）；在內(nèi)存存?zhèn)浞輸?shù)數(shù)據(jù)。

13、DDACSS管理大大量的、取取樣速度度完全不不同的數(shù)數(shù)據(jù)流，按按照高精精度時(shí)鐘鐘確定的的獨(dú)特的的參考時(shí)時(shí)間標(biāo)記記每個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)。傳傳感器選選用244伏、3550mAA 以下下的低能能耗產(chǎn)品品。2.2輔助助設(shè)備 一一種用于于水下科科學(xué)目標(biāo)標(biāo)的遙控控作業(yè)機(jī)機(jī)器人MMODUUS（Mobille DDockker forr Unnderrwatter Sciiencces），專專用于布布放和回回收海底底觀測站站。通過過一條專專用的光光-電纜纜在船上上遙控它它，并為為它提供供能源。MODUS輸送系統(tǒng)運(yùn)行過程中需要的貨物，其測量記錄系統(tǒng)在布放期間也是觀測站的初始通訊線。它裝備了鎖緊/釋放和推進(jìn)器，推進(jìn)器裝在一

14、個(gè)圓錐體的框架上，這樣有助于對接。目前裝備了4個(gè)推進(jìn)器，包括2個(gè)水平向、2個(gè)豎直向推進(jìn)器。框架上還裝備了用于偵查海床的錄像機(jī)、異頻雷達(dá)收發(fā)機(jī)、指南針、深度計(jì)和聲吶。2.3 通通訊方式式有兩種獨(dú)立立的通訊訊方式：一種是是浮式數(shù)數(shù)據(jù)盒，當(dāng)當(dāng)數(shù)據(jù)已已經(jīng)滿負(fù)負(fù)荷或遇遇到緊急急情況時(shí)時(shí)，它會(huì)會(huì)自動(dòng)或或接受指指令浮到到海面。這這種數(shù)據(jù)據(jù)盒又分分兩種：一種是是消耗式式的，數(shù)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存存容量664KBB；另一一種是儲(chǔ)儲(chǔ)存式，數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)儲(chǔ)容量為為40MMB，通通過Arrgoss衛(wèi)星定定位通訊訊系統(tǒng)傳傳遞其位位置信息息和數(shù)據(jù)據(jù)。另一一種通訊訊方式，是是基于雙雙向垂直直聲通訊訊原理的的機(jī)會(huì)船船聯(lián)絡(luò)或或浮標(biāo)聯(lián)聯(lián)絡(luò)，頻頻

15、率122 kHHz，速度可可達(dá)到 24000 bbit/s。3. 光電電纜組網(wǎng)網(wǎng)的海底底觀測站站 世世界各地地已經(jīng)建建立了一一些不同同規(guī)模和和用途的的光電纜纜海底組組網(wǎng)觀測測站。此此處以美美國的蒙蒙特利灣灣加速研研究系統(tǒng)統(tǒng)（MAARSMoonteereyy Acccelleraatedd Reeseaarchh Syysteem）為例，簡簡介光電電纜組網(wǎng)網(wǎng)式海底底觀測站站的基本本要素7。3.1 海海底站 MMARSS 光電纜的的末端是是一個(gè)由由防拖網(wǎng)網(wǎng)大鋼架架保護(hù)的的觀測設(shè)設(shè)備，高高約1.2m，寬寬4.66m。這這種防拖拖網(wǎng)框架架為MAARS 觀測臺(tái)臺(tái)的電子子儀器“內(nèi)臟”提供了了保護(hù)?？蚩蚣艿?/p>

16、四四面各有有一個(gè)門門，允許許ROVV（Reemotte OOperrateed VVehiiclee）連接接端子進(jìn)進(jìn)出，如如圖1所所示。觀觀測臺(tái)成成為深海海中的電電腦網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中心和和電力變變電所，其其工作深深度9000米。 電電子儀器器“內(nèi)臟”由兩個(gè)個(gè)鈦質(zhì)壓壓力容器器組成，懸懸接在一一塊浮體體之下。一一個(gè)容器器內(nèi)部是是電子設(shè)設(shè)備，用用于路由由數(shù)據(jù)和和儀器的的電源控控制；另另一個(gè)容容器相當(dāng)當(dāng)于變電電站，將將高壓電電轉(zhuǎn)化成成適用于于科學(xué)儀儀器的低低壓電。 MMarss電纜將將由岸基基站提供供的100KV的高高壓電輸輸送到學(xué)學(xué)科節(jié)點(diǎn)點(diǎn)處。在在學(xué)科節(jié)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部部轉(zhuǎn)換器器將電壓壓降到儀儀器可接接受的3375

17、伏伏交流電電和48伏伏的直流流電。 共有學(xué)學(xué)科節(jié)點(diǎn)點(diǎn)8個(gè)，利利用它們們，每個(gè)個(gè)試驗(yàn)可可以發(fā)送送高達(dá)1100 meggabiits/ss的數(shù)據(jù)據(jù)給陸地地科學(xué)家家，科學(xué)學(xué)家也可可以反過過來發(fā)出出修改程程序、重重裝儀器器的指令令。圖1. MMARSS海底站站及其鋼鋼框架示示意圖3.2 輔輔助設(shè)備備 552公里里長的光光電纜為為系統(tǒng)提提供電源源和通訊訊。有了了持續(xù)不不斷的電電力供應(yīng)應(yīng)，MAARS 觀測臺(tái)臺(tái)上的儀儀器就可可在海底底持續(xù)觀觀測數(shù)月月甚至幾幾年。通通過實(shí)時(shí)時(shí)通訊網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)統(tǒng)，建立立數(shù)據(jù)獲獲取/管管理以及及系統(tǒng)控控制。如如果某臺(tái)臺(tái)觀測儀儀器出了了問題，科科學(xué)家就就會(huì)及時(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)。如如果是程程序方

18、面面的問題題，可以以由工程程師進(jìn)行行遠(yuǎn)程修修復(fù)或重重新設(shè)計(jì)計(jì)程序；而修復(fù)復(fù)或重新新設(shè)定子子系統(tǒng)或或儀器，則則需要水水下機(jī)器器人進(jìn)行行現(xiàn)場作作業(yè)。3.2.11 光電電纜 光光電纜本本身由一一個(gè)銅質(zhì)質(zhì)電信號(hào)號(hào)傳線和和一組光光纖組成成，比一一根普通通的軟膠膠管稍粗粗。這些些光電纜纜鋪設(shè)時(shí)時(shí)埋在深深約3英尺的海海底溝槽槽內(nèi)，以以防被船船錨、捕捕魚裝置置等鉤掛掛。銅質(zhì)質(zhì)導(dǎo)線以以10kkW 的的功率將將位于加加州的陸陸地站上上的電力力傳送給給海底的的設(shè)備，而而光纖則則以每秒秒2 千兆比特特的速度度把這些些科學(xué)儀儀器所采采集的數(shù)數(shù)據(jù)傳送送給岸基基站上的的研究人人員。3.2.22 機(jī)器器人 有纜纜機(jī)器人人Ve

19、nntanna負(fù)責(zé)責(zé)海底站站的安裝裝，負(fù)責(zé)責(zé)在科學(xué)學(xué)節(jié)點(diǎn)上上安裝、回回收、修修理觀測測子系統(tǒng)統(tǒng)或儀器器。自治機(jī)器人人Bennthiic RRoveer擴(kuò)大大了海底觀觀測范圍圍。它有有自己的的電池系系統(tǒng)，可可完全獨(dú)獨(dú)立行駛駛，也可可用一條條長長的的延伸線線與海底底觀測站站相連，得得到電力力補(bǔ)充和和數(shù)據(jù)中中轉(zhuǎn)。BBentthicc Rooverr的鈦制制耐壓球球用來保保護(hù)機(jī)器器人的核核心電子部分分和電池池。為了了避免機(jī)機(jī)器人太太重而陷陷入海底底的柔軟淤淤泥中，采采用抗壓壓浮力材材料，因此，機(jī)機(jī)器人在在空氣中中重量約約14000公斤斤，在水中中的重量僅僅為455公斤。機(jī)機(jī)器人前前端安裝裝兩把旋轉(zhuǎn)刷子

20、子，用于清理理履帶上上的泥土土；機(jī)器人人行駛過過程中會(huì)會(huì)攪起海底底沉積物物，擾亂亂視線，影響測測量工作作，因此此，它行行動(dòng)極為為緩慢約11米/分鐘鐘。此外外，機(jī)器器人還能能感應(yīng)水水流的方方向，自自動(dòng)順著著水流方方向前行行，有效效避免激激起的泥泥沙影響。4 兩種模模式的發(fā)發(fā)展趨勢勢4.1 應(yīng)應(yīng)用單框框架海底底觀測站站進(jìn)行的的海底觀觀測研究究 自自Geoostaar歐盟盟第4、55框架項(xiàng)項(xiàng)目開發(fā)發(fā)出來后后，工作作向兩個(gè)個(gè)方向延延展。一一是單套套觀測站站特殊應(yīng)應(yīng)用；另另一是將將Geoostaar升級(jí)級(jí)為一個(gè)個(gè)海底觀觀測網(wǎng)的的基本節(jié)節(jié)點(diǎn)。這這兩個(gè)方方向的發(fā)發(fā)展已經(jīng)經(jīng)產(chǎn)生了了另五種種Geoostaar級(jí)

21、的的觀測站站，形成成了歐洲洲深海底底觀測網(wǎng)網(wǎng)的雛型型6。 220000-20002年年，在意意大利沿沿海建立立了海下下1號(hào)觀觀測網(wǎng)站站SN11（Suubmaarinne NNetwworkk 1），主主要開展展地震、海海洋學(xué)和和環(huán)境海海洋學(xué)方方面的監(jiān)監(jiān)測。220055年利用用歐洲中中微子海海底望遠(yuǎn)遠(yuǎn)鏡工程程，即中中微子地地中海觀觀測站NNEMOO（Neutrrinoo Meeditterrraneean Obsservvatoory）的的光電纜纜系統(tǒng)的的能源和和通訊渠渠道，為為NEMMO提供供海洋環(huán)環(huán)境實(shí)時(shí)時(shí)監(jiān)測，成成為歐洲洲第一個(gè)個(gè)光電纜纜式海底底觀測站站。 20002年年-20004年年期

22、間，甲甲烷氣監(jiān)監(jiān)測模塊塊GMMM(Gaas MMoniitorringg Moodulle)，作作為歐洲洲的能源源、環(huán)境境、可持持續(xù)發(fā)展展項(xiàng)目“地質(zhì)災(zāi)災(zāi)害長期期海底觀觀測傳感感器陣列列”中的子子項(xiàng)目，專專門長期期監(jiān)測海海底甲烷烷。歐洲的ORRIONN-GEEOSTTAR-3 (20002-220055)項(xiàng)目目，以一一個(gè)位于于水下333000米的GGEOSSTARR為主要要節(jié)點(diǎn)，加加上1公公里之外外的觀測測站以及及一個(gè)近近岸的水水深444米的副副節(jié)點(diǎn)觀觀測站，組組成一個(gè)個(gè)多參數(shù)數(shù)海底觀觀測系統(tǒng)統(tǒng)。 意大大利出資資，建立立了南極極多學(xué)科科深海底底實(shí)驗(yàn)室室（MAABELLMulltiddisccip

23、llinaary Anttarccticc Beenthhic Labboraatorry)，環(huán)環(huán)境條件件為空氣氣溫度 15C，冰水水溫度2C，開展展了多參參數(shù)監(jiān)測測試驗(yàn)。歐盟資助的的Caddiz海海底觀測測站，將將傳感器器直接安安置在332000米深的的地質(zhì)構(gòu)構(gòu)造重要要位置，以以監(jiān)測板板塊運(yùn)動(dòng)動(dòng)。傳感感器系統(tǒng)統(tǒng)裝備了了新穎的的海嘯監(jiān)監(jiān)測儀，一一旦傳感感器系統(tǒng)統(tǒng)有反應(yīng)應(yīng)，可立立即發(fā)出出海嘯警警報(bào)。4.2 應(yīng)應(yīng)用光電電纜組網(wǎng)網(wǎng)海底觀觀測站進(jìn)進(jìn)行的海海底觀測測研究 目目前由光光電纜連連接的海海底觀測測站，結(jié)結(jié)構(gòu)較完完整、觀觀測項(xiàng)目目較綜合合的是美美加合作作的NEEPUNNE。加加拿大承承擔(dān)的部部分

24、是NNepttunee Caanadda，其其中的四四個(gè)海底底觀測站站已開始始工作，最最深在4400米米，而僅僅用于地地震、海海嘯觀測測的平臺(tái)臺(tái)在水深深26660米。已已經(jīng)開展展的研究究項(xiàng)目有有8：Barklley Cannyonn海區(qū)水合合物起源源近海海洋過過程中生生物物理理的內(nèi)在在關(guān)聯(lián)Bullsseyee Veent海海區(qū)可燃燃冰地質(zhì)質(zhì)物理圖圖像研究究水體攪動(dòng)對對深海生生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)的影響響海谷熱液系系統(tǒng)的熱熱與水體體流量以以及相對對應(yīng)的生生物化學(xué)學(xué)與物理理過程大洋殼體水水文地質(zhì)質(zhì)研究加拿大海王王星地震震儀網(wǎng)溫哥華島西西海岸海海洋生態(tài)態(tài)系統(tǒng)研研究，確確定初級(jí)級(jí)和次級(jí)生產(chǎn)產(chǎn)力的生生態(tài)生物物物理因

25、因素，以以及對魚魚和鯨的的影響實(shí)時(shí)觀察北北美西海海岸海嘯嘯和其他他巨浪，并并模型化化。4.3 兩兩種模式式比較 首首先，在在經(jīng)費(fèi)的的基本投投入方面面：單框框架海底底觀測站站的投資資相對節(jié)節(jié)省，因因?yàn)閱慰蚩蚣苁胶：５子^測測站不需需要對電電力和通通訊設(shè)備備單獨(dú)大大量投入入。歐盟盟對GEEOSTTAR的的開發(fā)僅僅投入了了460萬萬歐元9。加加拿大近近海的VVENUUS（VVerssatiile Ecoo-moonittoriing Nettworrk bby UUndeerseea-CCablle SSysttem）站站點(diǎn)建設(shè)設(shè)投入了了10330萬加加元，建建立Neeptuune Cannadaa一

26、期光光電纜網(wǎng)網(wǎng)投入339000萬加元元，以后后又增加加節(jié)點(diǎn)，追追加投入入20000萬加加元。到到目前為為止Neeptuune Cannadaa已經(jīng)投投入約11億加元元100。即即單框架架式作為為一個(gè)小小規(guī)模海海底觀測測站，其其基本經(jīng)經(jīng)費(fèi)投入入是很低低的。光光電纜組組網(wǎng)式可可測范圍圍越大，經(jīng)經(jīng)費(fèi)使用用效率越越高，但但基本經(jīng)經(jīng)費(fèi)投入入是相當(dāng)當(dāng)可觀的的。 其其次，在在研究成成果產(chǎn)出出效率方方面：在在投入4460萬萬歐元后后，GEEOSTTAR就就可以展展開有針針對性的的研究活活動(dòng)；NNepttunee Caanadda是在在投入了了1億加加元之后后才可以以展開各各種研究究活動(dòng)。 再再者，在在發(fā)展方方

27、向方面面：歐盟盟在GEEOSTTAR技技術(shù)日趨趨成熟的的基礎(chǔ)上上，對海海底觀測測站的未未來有遠(yuǎn)遠(yuǎn)大的計(jì)計(jì)劃。歐歐盟已制制定出歐歐洲多學(xué)學(xué)科海底底觀測站站計(jì)劃EEMSOO（Euuroppeann Muultiidisscipplinnaryy Seeaflloorr Obbserrvattoryy和歐洲洲海洋觀觀測網(wǎng)絡(luò)絡(luò)計(jì)劃EESONNET（European Sea Observatory Network）11，計(jì)劃在大西洋與地中海精選10個(gè)海區(qū)（北冰洋、挪威海、愛爾蘭海、大西洋中央海嶺、伊比利亞半島海、利古利亞海、西西里海和科林恩海以及黑海等）設(shè)站建網(wǎng)，進(jìn)行長期海底觀測。加拿大對海底觀測最舍得

28、投入，Neptune Canada計(jì)劃在胡安德富卡板塊有六個(gè)節(jié)點(diǎn)，但離岸最遠(yuǎn)、離海面最深的Endeavour Ridge和Middle Valley綜合觀察站點(diǎn)仍在等待進(jìn)一步資金投入。美國最早的光電纜式海底觀測站，是利用退役通訊光纜建立的監(jiān)測地震信息的夏威夷-2海底觀測網(wǎng)，其后具有影響力的是1996年新鋪光電纜建起的新澤西近海長期生態(tài)觀測站LEO-15（Long-term Ecosystem Observatory-15），海底站深度為15米12。而美國2008年提出的投資力度為3.3億美元/6年的海洋觀測計(jì)劃OOI13（Ocean Observatories Initiative），其海底觀

29、測站僅在胡安德富卡板塊部分就投入1200萬美元。OOI其他五個(gè)觀察站均不再建立光電纜式觀測站，由此可看出美國對深海光電纜觀測站的投入還處于觀望階段。而在近海光電纜觀測站方面，美國于2003年在馬薩諸塞近海又建立了近海觀測站MVCO14（Marthas Vineyard Coastal Observatory），海底站深度為12米。LEO-15和MVCO的海底站為與節(jié)點(diǎn)相連的觀測子系統(tǒng)提供電源和數(shù)據(jù)通訊。 綜綜上所述述，從投投資和科科學(xué)研究究效率的的角度考考慮，光光電纜連連接海底底觀測站站不一定定是深海海觀測的的唯一最最佳選擇擇。因?yàn)闉閱慰蚣芗苁胶５椎子^測站站投資相相對不多多，就可可在幾千千米水

30、深深工作一一年以上上，而且且可回收收并反復(fù)復(fù)使用，從從而獲得得相當(dāng)大大海域的的階段性性觀測資資料；雖雖然其大大多數(shù)通通信是非非實(shí)時(shí)的的，但在在大多數(shù)數(shù)情況下下可以滿滿足科學(xué)學(xué)研究的的需求。深深海光電電纜式海海底觀測測站的一一次投入入大，并并且光電電纜的使使用壽命命一般不不超過330年，在在金融危危機(jī)的背背景下，連連美國都都在觀望望，所以以對光電電纜組網(wǎng)網(wǎng)的寬海海域深海海底觀測測站建設(shè)設(shè)應(yīng)采取取謹(jǐn)慎的的態(tài)度，而而對沿海海淺水域域的海底底觀測站站則仍然然有較好好的發(fā)展展空間。由于光電纜纜的實(shí)時(shí)時(shí)通訊能能力和長長時(shí)間的的供電能能力，為為海洋學(xué)學(xué)及海洋洋生物和和地質(zhì)過過程的研研究創(chuàng)造造了條件件，為地地

31、球科學(xué)學(xué)、海洋洋學(xué)、生生物學(xué)、生生態(tài)動(dòng)力力學(xué)等學(xué)學(xué)科的創(chuàng)創(chuàng)新發(fā)展展提供了了基礎(chǔ)，對對推動(dòng)地地球和海海洋科學(xué)學(xué)的發(fā)展展有重大大意義。同同時(shí)，實(shí)實(shí)時(shí)觀測測特別有有助于引引發(fā)公眾眾和學(xué)生生的興趣趣，在普普及海洋洋知識(shí)方方面會(huì)起起到很好好的教學(xué)學(xué)效果。另另外，這這種海底底觀測站站可以作作為近（淺淺）海觀觀測站的的一部分分，為其其他觀測測設(shè)備提提供能源源和通訊訊，對于于完善近近岸監(jiān)測測網(wǎng)絡(luò)、服服務(wù)海洋洋經(jīng)濟(jì)、普普及海洋洋知識(shí)、提提高對海海洋的認(rèn)認(rèn)識(shí)也是是十分必必要的。參考文獻(xiàn)1 汪汪品先.從海底底觀察地地球地球球系統(tǒng)的的第三個(gè)個(gè)觀測平平臺(tái)JJ.自然雜雜志220077 299 (3): p1225-113

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