海洋所黄海、东海浮标观测站团队:观天测海,与浮标共“舞”

青岛日报社/观海新闻1月26日讯 在中国科学院海洋研究所黄海、东海浮标观测站办公室里,副站长贾思洋,团队成员王春晓、王旭正围成一圈讨论着浮标收集的数据,脸红彤彤的。他们刚从海上回来,是没有被“冻感冒”的少有的几个人。

对07号浮标进行登标维护。

常年海上奔波,造就了他们的“特殊体质”。贾思洋算了“一笔账”:目前,黄、东海浮标观测站共有22套浮标在位运行,每2个月需对在位运行正常的浮标进行例行维护。因此,仅以日常维护来说,团队每年三分之一的时间是在海上,与浮标共“舞”。据了解,他们刚刚完成“最强寒潮”期间海上浮标系统故障抢修,不久前又在东海布放了我国首套超大型三锚式浮标综合观测平台。

贾思洋对浮标的气象设备进行检修维护。

办公室墙上,挂着十余幅团队出海作业的照片。榨菜、豆腐、馒头……一张平凡的吃饭照片,成为海上最美好的共同回忆。“是船长带过去的剩饭,但却是近年来在海上吃的最香的一次。那时海况很好,大家都没有晕船。”谈起往事,他们热情洋溢,以苦为乐。

冒着严寒“跨年”,持续坚守创造我国近海浮标长时间序列系统观测之最

2020年底,我国遭遇入冬以来最强寒潮。强冷空气自12月27日白天开始影响新疆北部,并自西向东、自北向南发展。

“12月31日,按计划是开始放假,但我们日常巡检路基站数据接收系统时,发现21号浮标搭载的伸缩装置数据中断。” 贾思洋说,正常情况下,团队可以在元旦过后再去现场检查,但查询天气情况,只有1月1日、2日海况较好,随后又将迎来寒潮。综合考虑之后,他们再一次牺牲假期,南下维护。

21号浮标位于东海海域舟山群岛附近,每次维护都不容易。去年12月31日晚上,贾思洋、王春晓、王旭等一行人先坐飞机赶往上海,次日一早坐2个小时的大巴到达小洋山码头,随后再坐4个半小时的客船到达嵊山岛。从海岛抵达21号浮标,还要再坐小渔船,最终开始维护时,已经是2021年1月1日下午1时左右。

站长刘长华对水下设备附着的海生物进行清理工作。

“我们做了最坏的打算,以为设备被打坏甚至丢失了。”王春晓说,寒潮期间风浪极大,此前他们通过位于舟山海礁海域的06号浮标,获取到海上最大风速28.9 m/s,最大波高7.9 m。风急浪高之外,还伴随着大降温。位于舟山花鸟岛的Q02气象站获取到气温骤降,降幅达23.2℃。

1月1日,气温已是零下,当地多年来第一次出现水管冻裂的情况。研究人员发现,正是这一系列因素让海水浸入到21号浮标绞车间内部,导致绞车电机烧损。“好在设备没有丢失,花了两天时间重新进行了焊接、水密处理后,浮标又恢复到连续、实时监测的工作状态。”王旭说。

王旭(上)对浮标搭载的设备进行检修工作。

得益于有序及时的系统周期维护及应急维护,中国科学院海洋研究所布放在黄、东海的浮标观测站,不仅多次实时记录了寒潮或台风在我国黄东海的全过程观测数据,而且创造了我国近海长时间序列系统观测之最。作为中科院近海观测网的重要组成部分,10多年来,黄、东海观测站已累计观测数据4000余万条,数据总量超100GB。

“黄、东海浮标观测站以浮标综合观测和海岛自动气象站观测为主,涵盖风速、气压等气象参数,波高、流速等水文参数,以及水温、盐度等水质参数。” 贾思洋说,这些数据为区域海洋科学研究、海洋防灾减灾以及海水养殖等地方经济发展提供了有力的数据支撑。例如,支撑了国家自然科学基金重点项目“条件非线性最优扰动(CNOP)方法在台风目标观测中的应用研究”,建立了CNOP台风目标观测框架系统,最大限度地提高了未来某一时刻某一地区的台风预测技巧。

30个人奋战10余个小时,布放我国首套超大型三锚式浮标综合观测平台

黄、东海浮标观测站于2007年开始建设,建设初期主要是常规观测浮标为主。随着对水质等参数的需求越来越多,仅仅进行表层的水质观测已经不能满足科学研究的要求。因此,研制出能够对剖面水体进行实时观测的设备,逐渐提上日程。

“剖面水体实时观测,能够对海表面与海底之间的部分进行长期、连续、实时观测,根据不同情境,可以观测到水面到水下50米甚至更深的参数。” 贾思洋介绍,由于难以解决浮标锚系与传感器的纠缠等问题,我国近海一直缺少类似设备。

2015年前后,中科院海洋所开始构思解决此问题,并以“土豪式”自容剖面观测的方式进行了一年左右的试验。“常规的浮标都有一个锚系,用来固定浮标保证定点观测。为了获取剖面水体多参数观测数据,我们尝试用潜水员下潜的方式在锚链上安装多套设备,在东海进行了水下三层(每10米为一层)的试验。” 王春晓说,剖面观测得以实现,但这种方式并不具备实时传输功能,每隔一段时间就要重新进行下潜布放,成本很高,而且传感器若停止工作或发生损害、丢失等问题,也无法及时得知,整个试验期间,就发生过一次第二层设备整体丢失的情况。

冬季维护结束后挤到一块取暖,左一为王春晓。

2016年5月,中科院海洋所进行创新性观测技术探讨,刘长华站长与其技术团队根据十几年的浮标观测经验,提出利用十米大型浮标的安全优势,将浮标直径扩大到十五米,并在中间预留剖面观测井,辅以采用三点式进行锚系式固定的创新思路,旨在实现剖面水体实时观测的功能。2017年2月,获财政部资金支持,三锚式浮标综合观测平台项目正式启动。2018年,三锚式浮标综合观测平台建成。经15个月海试、再改造,2021年1月,正式加入到中国科学院近海海洋观测研究网络东海海洋观测研究站的观测阵列。

“三锚式浮标在海中就像一把雨伞,三锚是伞架,主要起支撑固定作用。浮标水下传感器就像是缩短了的伞柄,用来进行水下参数观测。”贾思洋说,三锚式浮标重量大、结构复杂,布放难度巨大,近30人使用2条工程船耗费10余个小时才完成。它的入列,结束了我国近海海域缺少长期、定点、实时进行剖面水体观测设施的历史。

直径15米三锚式浮标综合观测平台入列。

三锚平台的中心主浮标直径为15米,而一般的浮标直径在10米以下。“浮标的工作平台狭小,浮标设计之初为捕捉波浪等海洋参数,更强调随波性。因此,人在上面特别容易晕。”王旭是团队中抗晕能力最强的成员,但即使如此,仍招架不住长时间在浮标上工作。他常常拿一张图片跟大家开玩笑,“很多人想象不到,浮标平台上常见的白花花的‘油漆’,其实是鸟类的粪便。当累了或者头晕时,大家就直接躺在上面,不管那鸟粪是新鲜的还是干了的。”(青岛日报/观海新闻记者 李勋祥)

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