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国内首次！南海海山深海湍流混合与垂向速度观测实验圆满成功，深海观测技术再攀高峰！

发布时间：2026-06-10 09:06:08 作者：出处：

2026年5月，由山东省科学院海洋仪器仪表研究所副所长、中国海洋大学兼职教授刘岩研究员负责，中国海洋大学作为项目牵头单位，联合浙江大学、广东海洋大学、中国科学院高能物理研究所、山东省科学院海洋仪器仪表研究所等多家单位优势力量共同承担的国家重点研发计划项目“基于主动示踪的湍流混合与垂向速度观测技术研究”，在南海宪北海山东北侧海域圆满完成海上综合观测实验。项目团队攻克了复杂地形深海观测关键难题，取得了突破性成果，标志着我国在深海湍流与垂向运动观测领域迈出历史性一步。

本次实验搭乘我国智能科考重器 “珠海云” 号科考船，在南海宪北海山东北侧海域精准部署。海山地形崎岖、流场复杂、水深超 3000 米，是国际公认的观测难点。项目团队面向极端深海环境，自主研制示踪剂智能化释放设备，采用潜标作业模式，实现示踪剂在3000 米以深近海底成功释放，突破了示踪物质深海高速、精准、主动释放技术及深海专用流体控制元件设计制备的技术瓶颈，为后续观测奠定坚实基础。

图1 示踪剂智能化释放设备

图2 示踪剂精准释放（来自水下摄像机）

本次海试采用智能化释放装置近海底释放、多站位船载走航观测与定点潜标长期观测相结合的立体观测方案，构建起 “走航快速扫描 + 定点连续捕捉”的全时空观测体系。船载观测系统高效获取示踪剂垂向分布剖面，潜标观测系统则实现长时间序列原位连续记录，两者互补协同，完整捕捉湍流混合与垂向速度的动态过程。

图3 深海湍流混合与垂向运动立体观测方案

在多尺度动力过程影响下，荧光示踪水团的三维运动复杂、位置难以捕捉。项目团队结合观测海区的温盐流观测历史数据以及海山多波束地形，采用高分辨率数值模型模拟了示踪水团三维对流扩散的形态变化及其轨迹，并据此完成了观测实验科学设计，包括示踪剂释放位置、定点潜标观测位置、走航观测站位等。

图4 示踪观测实验数值模拟

为丰富示踪观测的数据量，本次实验构建了2套示踪荧光观测潜标。两套潜标各配置10个示踪荧光观测节点、10台CTD、3台300K ADCP，全方位捕捉海洋环境各项核心数据。本次实验开创性采用双技术路线差异化观测方案，实现技术互补、数据互证。两套潜标分别集成团队自研的基于PD的荧光计和基于PMT的荧光计。除定点潜标观测外，本次实验还在CTD采水器框架上，同步搭载两款荧光计及LADCP设备。依托采水绞车收放作业模式，成功实现多站位船载走航剖面观测。

图5 基于PMT的荧光计（左侧）基于PD的荧光计（右侧）

图 6 船载观测设备集成

图7 示踪观测潜标布放

图8观测数据获取

经过连续奋战，项目团队精准捕获多个高质量船载示踪剖面，并获取长时间序列潜标示踪观测数据，数据完整性、信噪比与时空分辨率均达到预期目标，为后续垂向速度反演与复杂地形深海动力过程研究提供了宝贵的第一手资料。
此次实验取得里程碑式巨大成功，是国内首次在海山复杂地形海域开展基于主动示踪的湍流混合与垂向速度观测实验。长期以来，海山等复杂地形下的深海湍流混合及其同步垂向运动过程，因观测手段受限而成为物理海洋学的研究盲区。本次实验以主动示踪为核心技术，直接观测、定量刻画湍流混合强度与垂向速度特征，填补了我国在该领域的观测空白，彰显了我国深海海洋观测技术的自主创新能力与工程实施水平。
本次实验的圆满完成，将为探明复杂地形湍流混合与垂向运动的时空结构，揭示复杂地形深层环流调控机制，建立更完善的深层环流理论体系提供关键观测依据。相关成果可服务于深海动力过程、全球气候变化、海洋碳循环、深海资源环境评估等重大研究方向，为我国深海科学研究走向国际前沿提供强力支撑，也为后续国家重点研发计划项目顺利推进、技术成果转化与业务化应用奠定坚实基础。
深耕蓝海，勇探深渊。项目团队将以本次实验成功为新起点，持续深化技术研发与机理研究，不断提升我国深海观测自主可控能力，为探索海洋奥秘、守护海洋家园、建设海洋强国贡献更多智慧与力量。

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