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儀器網(wǎng) 時事聚焦】地球氣候系統(tǒng)的能量幾乎全都來自于太陽
輻射，太陽輻射以熱量的形式影響著氣候的變化事關全面。海水覆蓋了大約70%的面積且具有較高的比熱容表現明顯更佳，能儲存大量的熱量，并與大氣進行復(fù)雜的熱量交換技術節能，從而對地球氣候產(chǎn)生關(guān)鍵性的影響。
海洋與大氣熱量交換的通道是海-氣界面國際要求。目前，觀測海-氣界面中大氣邊界層的技術(shù)已經(jīng)很成熟競爭激烈。然而由于觀測技術(shù)和手段的限制持續創新，研究者仍然不清楚海洋上邊界層熱量的輸送方式空白區。海洋的熱量傳輸主要通過海水湍流完成協調機製，而此前已經(jīng)有研究指出形勢，小尺度的海水湍流由于具有極強的在垂直方向上傳輸熱量的能力實踐者，對海水表明溫度以及海-氣熱交換有著至關(guān)重要的影響迎來新的篇章。因此對海水湍流微結(jié)構(gòu)的熱通量觀測就成為海洋上邊界層熱量輸送研究的關(guān)鍵共創美好。
為了解決直接觀測海洋熱通量在
傳感器精度薄弱點、靈敏度等方面的限制優化程度，中國科學(xué)院南海海洋研究所的研究團隊在之前研發(fā)的海洋探測快速溫度傳感器的基礎(chǔ)上積極性，結(jié)合聲學(xué)多普勒三維點式流速測量儀(ADV)不斷豐富，自主研制出海洋熱通量儀實施體系，可以同點觀測湍流的熱通量各有優勢、動量通量效果較好、端動能耗散率和熱耗散率，而且可以工作在1-5000米水下持續。
其中ADV用以測量海洋中湍流場的三維流速，海洋探測快速溫度傳感器用以測量海洋湍流場的溫度，兩者結(jié)合可以同時應用擴展、同點測量海洋湍流場中速度場與溫度場。然后通過ADV姿態(tài)數(shù)據(jù)校正流速數(shù)據(jù)活動上，基于垂直方向速度脈動和溫度脈動的協(xié)方差測量海洋垂直方向湍流熱通量的方法，實現(xiàn)了海表以下湍流熱通量的測量導向作用。
研究團隊利用海洋熱通量儀對三亞近海岸和南海北部的海水湍流進行了觀測方案，首次測得水下熱通量，并且根據(jù)觀測得到的數(shù)據(jù)分析了風(fēng)浪區(qū)海洋湍流渦旋對熱通量輸運的作用即將展開。此外還確定湍流熱通量和動量通量與半日潮和日潮密切相關(guān)，前者在低潮期達到傳承，而后者在退潮期達到，從而表明了潮汐與垂向湍流通量的聯(lián)系建言直達。
除了觀測海水湍流的熱通量，研究者還表示不久前，海洋熱通量儀可以運用于深海熱液區(qū)的熱通量觀測。深海熱液區(qū)有著豐富的海洋生物資源和礦產(chǎn)資源能力建設，這些資源全都依賴于海底熱液的噴發(fā)關註。目前還沒有成熟技術(shù)方案來實現(xiàn)深海熱液區(qū)的熱通量測量無障礙，但海洋熱通量儀進過改進和完善后，有希望可以成為這一問題的解決方案認為。
海洋熱通量儀的研制讓海水熱通量的監(jiān)測得以實現(xiàn)系統，研究者可以借此定量研究海洋吸收的大氣與太陽輻射的熱量以及海洋反饋給大氣的熱量重要意義，從而更深入地了解氣候變化的模式交流等，建立更符合實際的氣候模型規劃，提高海洋預(yù)報能力提高，推動氣候研究的發(fā)展。
海洋湍流微結(jié)構(gòu)觀測近年來越來越受到關(guān)注進入當下，歐美國家與日本在湍流微結(jié)構(gòu)剖面儀的研究上已經(jīng)取得了一系列進展且形成了系列產(chǎn)品紮實。國內(nèi)對海洋湍流微結(jié)構(gòu)剖面儀的研究剛剛起步應用領域，海洋熱通量儀的成功研制也是我國在海洋湍流研究儀器上的一大進步，不僅完成了定點海洋湍流混合觀測進行培訓，還率先實現(xiàn)水下熱通量測量發展機遇，讓我國在海洋湍流研究方面取得法治力量。隨著海洋熱通量儀的改進全技術方案，我國將在海洋熱通量研究領(lǐng)域取得更大的成果共享。
資料來源：今日科學(xué)
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