西北太平洋黑潮延伸体定点观测系统(Kuroshio Extension Mooring System,KEMS)
概述
北太平洋黑潮延伸体海区是全球海洋和大气动力过程最活跃的区域,也是影响整个太平洋乃至全球气候变化的关键区域。该海区一直以来是太平洋周边国家最为关注的区域,但也是海洋观测数据最为匮乏的区域之一。受海区复杂的海洋环境和恶劣的天气条件影响,截至2014年,只有美国在此海域维持着1套大型浮标观测系统进行长期观测。同年,我和团队受命全面负责我国在西北太平洋黑潮延伸体观测系统的构建工作,我们团队通过多年的努力,全球首个西北太平洋黑潮延伸体实时观测系统(Kuroshio Extension Mooring System,KEMS)一期于2020年构建完成。2021-2025年,计划在西北太平洋黑潮延伸体海区建立一个长期、跨圈层和多学科的综合定点观测系统,实现关键水文、化学、生态、渔业要素的长时间序列获取,通过船载多学科综合观测站建设,综合水面(漂流式海气界面浮标、漂流式波浪浮标、波浪能滑翔器)及水下移动平台(水下滑翔机、Argo 浮标等),构建西北太平洋多学科区域观测试验网,开展以海洋多尺度动力过程为核心的深海物质能量循环与生态气候效应的观测研究,提升我国在该领域研究的国际地位。
黑潮延伸体大型浮标观测系统(CKEO与CKEO-A)
为实时获得热量收支及其海气通量交换过程关键数据,基于目前国际上仅有的黑潮延伸体海域海气观测综合浮标系统(KEO)在位工作情况,设计在黑潮延伸体锋面以北区域、黑潮延伸体主轴以及二者的中间位置各布放1套大型观测浮标。浮标系统将集成气象观测子系统(风速、风向、短波辐射、长波辐射、气压、气温、相对湿度传感器)、海洋观测子系统(温度、盐度、流速传感器)和数据采集及传输子系统(数据采集器、GPS传感器、铱星天线、Argos定位模块)。上述浮标将与美国KEO浮标(位于黑潮延伸体主轴南侧)形成南北呼应,能够进一步阐明黑潮延伸体主轴两侧海气交换过程的差异性,为理解中纬度海气相互作用提供观测支持。
黑潮延伸体实时潜标
为了获取黑潮延伸体海洋动力过程的基本特征,在大型观测浮标以东100公里以内,我们各设计1套6000m级深海潜标观测系统,并实现上层1000m温度、盐度、流速数据的实时/准实时回传。实时/准实时通讯潜标由实时/准实时通讯主浮体、温盐链、深海海流与温盐测量单元以及锚泊系留与释放单元组成。其中,M1和M2的主要设计思路为针对黑潮延伸体主轴两侧的不同海洋动力环境,紧邻大型观测浮标,进行水下的温盐流的观测。其中,M1位于黑潮延伸体主轴南侧,该位置是风生近惯性能下传、中尺度涡旋、模态水潜沉的重点区域;M2位于黑潮延伸体主轴北侧,该位置属于副热带和亚极地锋面区域,是模态水的重要生成区,也是北部再循环流涡的核心区:M3位于黑潮延伸体主轴上,也是涡动能变化最强的区域;M4位于M2和M3之间,是黑潮延伸体主轴不稳定向北甩出反气旋式暖涡的重要途径区域。M5位于亲潮延伸体,主要观测上1000m的生态要素和温度。
有关潜标、浮标的相关问题可发送邮件咨询讨论(chenzhaohui@ouc.edu.cn)