CTD測量與ADCP采樣

王巖

經(jīng)過七天的航行，9月7日，極地中心的五層小樓逐漸顯現(xiàn)在地平線的盡頭?！把垺碧柧従忨傁驑O地中心碼頭，標志著“雪龍”號首次科教融合航次迎來了圓滿的尾聲。本次航次不僅承擔(dān)著科研教學(xué)的任務(wù)，也是“雪龍”號在即將參與的第三十九次中國南極考察任務(wù)前的試航航次。

9月2日，正式起航。在送別儀式結(jié)束后，“雪龍”號加足馬力，向東駛?cè)?。前來送別的人們與靜靜?？吭诖a頭上的“雪龍”2號，一起目送著“雪龍”號逐漸遠行。

第一天的航程有些許顛簸，很多同學(xué)暫時無法適應(yīng)暈船帶來的生理反應(yīng)，在服下暈船藥后，癥狀有所緩解。夜幕緩緩地向東方推進著，站在船舷，便可以看到一片片火燒云飄蕩在天空的盡頭。晨昏線逐漸推進著，不久，在地平線處的最后一抹紅色也隱沒在黑暗之中了。

9月3日，到達第一個站位，實踐正式開始。同學(xué)們分成六組，同時進行物理、化學(xué)、生物、地質(zhì)、技術(shù)、生態(tài)六個方向的實踐任務(wù)。我所在的物理小組有兩項任務(wù)，在甲板上學(xué)習(xí)參觀CTD（溫鹽深儀）和采水瓶的下放操作，以及在干實驗室學(xué)習(xí)ADCP（聲學(xué)流速剖面儀）的工作原理和相關(guān)的數(shù)據(jù)處理。

CTD，即Conductivity（電導(dǎo)率）Temperature（溫度）和Depth（深度）的縮寫。通過測量海水電導(dǎo)率，便可以計算出海水的鹽度，所以CTD又被叫作溫鹽深剖面儀。實際上，CTD搭載了多種傳感器，憑借它們，“雪龍”號便可以采集到各種類型的數(shù)據(jù)。除了上述的三個參數(shù)外，本航次所使用的CTD還搭載了溶解氧以及葉綠素?zé)晒鈧鞲衅魈筋^，測得的數(shù)據(jù)也將供化學(xué)和生物方向的同學(xué)使用。

CTD和采水瓶被一同放置在一個圓柱形的金屬架中，在下放之前，檢查CTD的狀況和完成采水瓶的掛瓶是必需的。“CTD固定無誤，傳感器探頭蓋子全部打開！”船員完成了CTD的檢查。隨后，我們在老師的指導(dǎo)下開始了掛瓶操作。

掛瓶，是指將采水瓶的蓋子固定到正確的打開位置。將兩端瓶蓋打開，把連接瓶蓋的彈力繩一端固定在上端掛鉤上，掛瓶操作便完成了。采水瓶是兩頭加蓋的中空圓柱體，有一人多高，加上下方金屬架的高度后，頂端的掛瓶操作變得有些困難。身高較高的同學(xué)主動承擔(dān)起了頂蓋的掛鉤工作，其他同學(xué)則同時進行底蓋的固定。24個采水瓶，48個瓶蓋，幾位同學(xué)一同上陣，不出5分鐘，便完成了所有任務(wù)。

只有正確完成掛瓶操作，在到達指定深度后，控制室才可以用電磁驅(qū)動連接纜，順利帶上采水瓶的蓋子，成功獲得不同位置的水樣。

一些同學(xué)來到了位于甲板二樓的控制室內(nèi)，這里視野開闊，方便觀察到纜車和下層甲板的狀況。在控制室內(nèi)，指令員緊盯著顯示器熒幕，纜車操作員則站在一旁，等候著他的指令。

“開始下放！”指令員一聲令下，纜車操作員按下保險開關(guān)，操縱握桿，熟練地將CTD設(shè)備下放至海水當中。成功入水后，CTD所測得的數(shù)據(jù)變成了熒幕上的一條條跳動的曲線。屏幕的右上方顯示了深度信息和距離海底的位置信息。同學(xué)們被這一幕深深吸引，都不由得屏住了呼吸。隨著纜車的下放，各條曲線也在屏幕上逐漸延伸著。“根據(jù)曲線，葉綠素深度最大層應(yīng)該是在20米附近，上升的時候在這里采水?！币慌缘闹笇?dǎo)老師向同學(xué)們講解了曲線的應(yīng)用。

快接近海底時，為避免儀器觸底對CTD造成損傷，纜車操作員停止了下放，把搖桿向相反方向推進，抬升設(shè)備。在抬升過程中，CTD同樣會記錄海水的參數(shù)，并進行采水。這樣連同下放時的記錄過程，同一深度一共進行了2次數(shù)據(jù)采集。

在到達指定的深度后，暫時停止纜車，此時完成采水操作。黃海的深度并不大，實踐組一共設(shè)置了近表層、中層、葉綠素最大層、底層這4個不同的采水深度。很快，屏幕上顯示的深度示數(shù)逐漸增大到3米，第一個采水位置到達了。

指令員緊緊盯著顯示器中的實時參數(shù)曲線，“暫停下放！”?“現(xiàn)在水深25米，準備葉綠素最大層水！”?在一聲聲口令中，纜車操作員和甲板上的工作人員迅速完成了各項任務(wù)。“采水完畢，準備回收！”在此后的幾個采水位置，也執(zhí)行了同樣的操作。

在干實驗室中，指導(dǎo)老師向同學(xué)們講解了聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP）的工作原理??！癆DCP發(fā)出一束束聲波，打在海水中的微小顆粒上。隨海流一同運動的小顆粒反射后的聲波會被接收裝置俘獲到，不過這個時候接收到的波與發(fā)射波有著不同的頻率，就像是馬路上的測速雷達一樣，根據(jù)多普勒效應(yīng)我們就可以測計算出海水流動的速度了?！?p>

此外，老師還向大家介紹了數(shù)據(jù)的處理規(guī)范流程?！霸嫉臄?shù)據(jù)可能與我們最終要使用的數(shù)據(jù)有差別，大家有沒有想過，我們在測速的時候，船也是在運動的？實際的流速需不需要減掉船速？ADCP的采樣數(shù)據(jù)非常快，一秒就會測得好多數(shù)據(jù)，如果我們想用這個時刻的數(shù)據(jù)，是只選擇一個數(shù)據(jù)，還是把這個時刻附近測得的數(shù)據(jù)平均一下更為可靠呢？同樣的，如果我們想獲取某個深度的流速數(shù)據(jù)，是不是也要考慮這些影響呢？”

與此同時，化學(xué)組也在對取得的海水樣品進行化驗，以獲取PH、溶解氧和營養(yǎng)鹽濃度等參數(shù)。“雪龍”號上搭載了許多檢測設(shè)備，只需要將海水樣品放入，就可以顯示出這些信息。

生物組的同學(xué)則把海水樣品置于顯微鏡下觀察。水蚤、劍蟲、幼體蝦……一個微觀世界在電子顯微鏡下呈現(xiàn)開來。同學(xué)們對各種生物的種類進行了計數(shù)。同時，一部分海水樣品也被過濾，以此富集環(huán)境DNA。在后期的檢測中，這可以成為科研人員了解黃海生物多樣性的指標。

直升機平臺上，技術(shù)方向的指導(dǎo)老師向同學(xué)們展示了海上無人機的功能以及操縱。它們能在海面上空實施偵察任務(wù)，進行海況拍攝，還能協(xié)助進行海面搜救……在船上操縱無人機時，無人機雖懸停在原地，但船是在運動的，所以無人操作起來還是有些難度。不過在老師的指導(dǎo)下，同學(xué)們很快便學(xué)會了起降、懸停、翻滾等動作的操作。

在后面的三天時間里，各組同學(xué)輪換作業(yè)，每個人都參與到所有方向的實踐環(huán)節(jié)中來。

責(zé)任編輯：賈倩穎