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基于温度传感器技术 我国开发出先进的海洋热通量仪

仪表研发 2020年04月29日 08:46:38 来源:传感器专家网人气:4806
  【仪表网 仪表研发】从遥远的外太空俯瞰人类赖以生存的地球家园,我们会发现,透过薄厚不一,不停运转的大气层,一颗表面积覆盖着大片蓝色海水的星球赫然呈现在大众的视野之下。据科学统计,目前,地球上海洋总面积约为3.6亿平方公里,约占地球表面积的71%,海水体积总计十三亿五千多万立方千米。如此庞大的占比面积,注定了海洋的存在于整个地球的生态系统而言具有无可替代的重要意义。
 
  与陆地生态系统区别开来,全球海洋是一个大的生态系,其中包含许多不同等级的次级生态系。每个次级生态系占据一定的空间,由相互作用的生物和非生物,通过能量流和物质流形成具有一定结构和功能的统一体。众所周知,虽然人们把世界海洋划分为几个大洋和一些附属海,但是它们之间并没有相互隔离,海水的运动会使全球海域相互作用相互影响,而这也构成了与陆地生态系统之间的差异。
 
  事实上,海水的流动除了带动整个海洋生态系统协调运转外,还会与大气发生微妙的能量交换,进而参与大气循环,影响全球气候的变化。而海洋与大气之间存在的这种复杂的互动过程是通过海-气界面这一通道来完成的。借助于这一通道,海洋与大气之间在完成热能交换的同时,会对大气边界层的结构,海洋环流结构以及海洋物质输运状况产生强烈的影响。故而,对海-气耦合界面进行科学观测是掌握海洋与大气相互作用机制的重要研究方向。
 
  当前,随着科学技术的飞速发展以及海洋与大气相互作用方面的研究日渐深入,海-气耦合界面大气边界层观测技术已经日臻成熟,为海-气通量研究领域做出了重大的贡献。然而,受当前观测手段及技术的限制,人们对输入海洋的热量以及海洋反馈给大气的热量到底是多少仍旧不清楚,研究人员们也没有研制出能够直接观测海洋上边界层热通量的科学仪器。
 
  近日,中国科学院南海海洋研究所尚晓东团队在海洋热通量研究方面取得了新的进展,相关研究成果发表在Acta Oceanologica Sinica上。据了解,尚晓东带领的研究团队在国家“十一五”高技术发展研究“863”计划项目支持下,研制出了目前国际上响应时间快的海洋探测快速温度传感器(响应时间7ms)。在此研究技术的基础之上,科研团队经过十多年的技术研究与突破,在中科院科研装备研制项目和先导专项A的支持下,自主研发制造出了可直接观测海洋上边界层热通量的先进设备——海洋热通量仪。据了解,这款仪器是通过测量湍流的速度和温度变化,来得出水下热量的运输情况的。
 
  随后,研究人员利用海洋热通量仪在三亚近海岸和南海北部展开了科学观测,在国际上首次测量得出到了水下热通量的相关数据。尚晓东表示,全球气候的变化主要是由海洋来调节的,太阳向地球辐射的热量、地球吸收和排放的热量等这些热量的其中一部分却消失了,科学上被称为“热失汇”现象,因此有人猜测这一小部分的热量有可能被海洋内部储存起来了。故而,研究水下热通量的意义就在于此。
 
  上述这一先进的观测海-气通量技术将有望应用于海洋科学研究、海产养殖以及气候预测预报等方面。此外,该研究团队负责人也表示,今后将会继续开展一系列的科学研究,进一步加强海洋热通量仪的观测性能,使其应用于海底热液喷口的热通量的测量。
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