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韩国观测塔应用实例

时间:2022-02-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,基于东海苏岩礁观测塔的数据,韩国科学家已发表多篇学术论文,涉及包括结构力学和声学、气象学、海洋化学、物理海洋学和海洋生态学等多个方面,如海水物理过程和化学组成、长江冲淡水影响、生态系统演变、大气过程和化学组成和亚洲粉尘扩散等热点科学问题。
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目前,基于东海苏岩礁观测塔的数据,韩国科学家已发表多篇学术论文,涉及包括结构力学和声学、气象学、海洋化学、物理海洋学和海洋生态学等多个方面,如海水物理过程和化学组成、长江冲淡水影响、生态系统演变、大气过程和化学组成和亚洲粉尘扩散等热点科学问题。黄海日向礁和小青礁观塔投入运行时间短,相关学术报道较少。

8.2.1 声学观测研究

Kim&Choi(2006)利用苏岩礁观测塔对水下噪音的声学进行了连续70小时的观测,波形和频谱数据显示虾类产生的主要声学能量约为40d B,大于海洋环境噪音水平5k Hz (图8-7)。未来该观测塔将加载长期声学传感器,收集更多该海域周围海洋背景噪音长期观测数据,包括风暴、鲸鱼活动等,从而准确捕捉不同种鱼类活动产生的声音特性,服务渔业资源评估和预测。

图8-7 苏岩礁观测塔的水下声学观测

(a)传感器设置;(b)声学传感及其布放;(c)(d)观测海域的70小时噪音观测变化(Kim & Choi, 2006)

8.2.2 气象学观测

气象学测量参数包括风速、风向、大气温度、气压、空气湿度、空气密度、降雨量、辐射量、紫外线辐射、能见度、累计次数等。Oh&Ha(2005)基于2003—2004年的海洋气象特征及风速、压力、温度、海表通量等观测数据,揭示了强风、寒潮的动力影响,相关结果有助于对极端气候现象的预测。自2003年以来,苏岩礁观测塔记录了9次台风的影响,风强超过17m/s,由于受到洋流的影响,其登陆后仍然具有较大的强度,并对东海水温和热量有所影响(Moon&Kwon, 2012)。除此之外,还对海雾的形成与演化以及臭氧浓度进行了观测研究(Heoetal.,2010;Hanetal.,2015),如Hanetal.(2015)监测了2003—2010年地面臭氧层的季节性变化特征(图8-8),基于后向轨迹聚类分析发现,臭氧浓度的变化指示了六个不同的气团,其中来自太平洋的气团是相对干净的背景空气,臭氧浓度最低为32ppbv,且经常出现于夏季(7—8月),而春季(3—4月)和冬季(12—2月)来自于中国大陆的气团占主导,臭氧浓度分别高达62ppbv和49ppbv。

图8-8 苏岩礁观测塔监测的2003—2010年地面臭氧层的季节性变化特征(Han et al., 2015)

8.2.3 海洋化学和物理海洋过程研究

图8-9 苏岩礁观测塔PM2.5含量的季节性变化

(a)月;(b)季节(Hwang etal.,2008)

8.2.4 海洋生态效应研究

基于观测资料,并借用显微镜、流式细胞仪、高效液相色谱法和遥感技术,可研究不同年份表层水体浮游植物群落结构和分布格局,及其受海水化学、物理海洋要素的影响(Noh etal.,2005)。除此之外,苏岩礁观测塔还获取了附近东海海域鱼类组合及其资源量随时间变化(1984—2010年)数据(图8-10),进一步研究发现对马暖流的波动是驱动鱼类群落结构变化的一个最重要因素(Hwang&Jung,2012)。

图8-10 苏岩礁观测塔附近东海鱼类组合和资源随时间的变化(1984—2010年;Hwang and Jung, 2012)

综上所述,多功能综合观测塔的建立,是获取气象海洋资料、台风及极端气候事件动态特征、区域性海洋过程及海洋环境等强有力的观测手段。这种多学科立体交叉研究方式,是未来研究气候变化驱动下的物理、化学和生物学过程及其机制的有效方法。

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