牟泰俊

Oceantech Co., Ltd.

system@oceantech.co.kr

 

 

    东海作为西太平洋的沿岸海域，与朝鲜半岛周边海域相接。它与东亚地区的自然环境，乃至周边国家的经济活动都具有着非常密切的关联性。近年来，地球变暖导致全球海洋环境变化形势严峻，其中，随着大量的长江泄洪低盐水而产生的东海环境变化，是不容忽视的、严峻的社会环境问题。与此同时，东海的海洋环境观测（包括对长江河口的观测）在时间和空间上来看都存在着很大的局限性，没有能够持续且精准地观测、追踪东海海洋环境特殊性变化的常态化监测机制。对东海开展深层次研究活动也受限制。

 

[低盐水影响下的济州近海环境变化， Giant Jellyfish激增（来源：国际新闻/2017.8.10）]

 

    长江是世界第五长河，泄洪淡水是流入东海的主要淡水来源。受到夏季占主导地位的南风系列季风的影响，长江淡水将随季风流入济州岛近海以及东海海域。

 

[中国长江三峡大坝（来源:韩民族日报、东亚日报）]

 

    这些长江低盐水是改变东海、韩国西海表层和上层海洋特性的主要因素。以最近的事例来说明，2016年夏季东海的表层水温发生了比往年大幅上升的异变，涨幅达2-3℃。同年长江的泄洪量创了2000年以来的最高记录，在东海形成了大范围的低盐水带。即使正在经历这样的环境变化，起源于长江低盐水的东海环境特性变化相关的大部分研究却只能通过传统调查船舶和固定式浮标等临时性、仅限于局部地区的观测方式来开展。2010年发射的千里眼海洋观测卫星对包括东海在内的大范围海域每小时收集表层影像，但还需要使用海上实测资料来检验。同时，在多云天气或夜间观测是不可能实现的。

 

[千里眼海洋观测卫星收集的叶绿素分布影像（来源：KIOST）]

 

    2016年8月至9月，韩国海洋科学技术院和 Oceantech Co., Ltd.致力于持续观测长江低盐水，进行了为期35天的具有挑战性的尝试。在济州岛南部海域投放了依靠波浪能推进的无人海洋观测船（Wave Glider）。船上搭载了水温盐分观测器（Sea-Bird Scientific社 GPCTD）、水质测定用荧光分光计（Turner Design社 C3 Fluorometer）、分层流向流速计（ Teledyne RDI社 ADCP）、自动气象观测器（Airmar社 AWS）等多样化的气象和海洋传感器，应用于现场观测。该无人海洋观测船利用海上天然存在的波浪的移动，来产生前进的推力。装备本身虽然速度较慢，但可以在几个月时间里根据提前设定的大多数定点移动和在某个区域停留。

 

[波浪能推进 Wave Glider（来源：Liquid Robotics）]

 

    应用这种能量采集型推进方式，在与东海相接的济州岛南部海域航行了985KM，每一分钟观测一次，共对34000多个水层成功进行了观测。同时，在2017年的同一季节也投放了一次无人海上观测船，对同一海域进行了比较观测。期间尽管受到过境该海域台风的影响，但依然通过卫星通信网将收集到的多元化的观测资料成功传送回了陆地管制所。特别是在2016年夏末时节，利用水质测定用荧光分光计（Fluorometer）和分层流向流速计（ADCP）在济州岛西南侧海域大范围地观测了高浑浊度的表层海流。也就是把荧光分光计测得的表层浑浊度和分层流向流速计测得的后向散射信号进行空间上的比较，从而明确了表层的浑浊海流从济州岛西南侧海域流向东侧或东北侧方向的现象。长江的低盐水与黑潮的支流融合后稀释，逐渐沉降，最终流入济州岛南部海域。

 

[2016年表层浑浊度（左）和后向散射信号强度（右）/ Moh et al., 2018]

 

    与此同时，利用搭载的水温盐分观测器观测表层的水温和盐度，收集到了观测海域里广泛且全面的观测数值，记录到了32℃的最高水温和26PSU的最低盐度。并且为了更加高效地追踪高温、低盐海水，还综合分析了无人海上观测船的资料和卫星观测的资料。特别是通过分析卫星遥感测得的表层水文资料和长江的泄洪量资料、无人海上观测船测得的直接观测资料，从而确认了表层海水的高温化与长江低盐水在时间、空间上的相关性。由于上下层间的对流现象，东海的表层水温不会超过28–29℃。但随着2016年长江上游地区的频繁降水现象的发生，低盐水泄洪增加，导致上下层间的阻挡层（Barrier layer）明显形成。成层化的持续进行，最终造成表层水温上升到了30℃以上。这些观测结果可用于支撑水温上升的理论。大量的低盐水泄洪的发生，就会因盐度差异的存在而形成密度层，阻断垂直方向的热交换，使得表层水温上升。结果，具备低盐、高浑浊度特性的异常高温表层海水就会在济州岛附近海域形成，这对海洋环境和水产生态系统造成了极大的影响。

 

[2016年表层盐度（左）和表层水温（右）/ Moh et al., 2018]

 

    2016年，通过在济州岛南部海域应用以波浪能为动力的无人海上观测船，直接验证了无人海洋观测船在长期观测影响东海海洋特性变化的长江低盐水方面，是一种切实有用的手段。如果与同时利用GOCI-II卫星资料，将会构建起整个东海的海洋特性监测网络。而若想在东海构建这种应用无人海洋体系的可持续性监测系统，就需要确立中韩两国海洋领域合作的具体方案。