ARGO——鎖定太平洋

央視國際 2003年08月05日 14:46

　　ARGO是“全球海洋實時觀測網”的英文縮寫，如同陸地上的氣象站組成的天氣預報觀測網一樣，單個的浮標相當於一個氣象站，而分佈廣泛的ARGO浮標就組成了覆蓋全球海洋的實時觀測系統。

　　我國是國際ARGO成員國，這次投放任務就由“向陽紅14號”科學考察船執行，投放的地點是西北太平洋海域。負責這次中國ARGO大型科學觀測試驗項目的首席科學家許建平介紹説：該海域瀕臨我國南海和東海，是颱風的發源地之一，它不僅是全球海洋和大氣相互作用中最典型海區之一，也是與其相鄰的大洋生成災害性氣候，經常侵襲我國東南沿海和內陸地區並造成重大經濟損失的地方，而目前ARGO全球海洋觀測網在這個區域還是一個空白。在這個海域布放ARGO浮標，可以用有限的經費獲得西太平洋海域寶貴的第一手資料，並預測和防止災害性天氣對我國的影響。

　　2003年1月1日，經過53小時的航行，科考船進入作業海區。考察隊員們將第一個ARGO浮標成功地施放于北緯21度15分、東經126度15分的西太平洋海域。這個航次將準備施放14個深水型ARGO剖面浮標，初步形成我國在西太平洋上的海洋觀測網。未來中國要在這個海域投放100到150個ARGO浮標，這裡將逐步建成我國的海洋觀測網。

　　隨著首批ARGO浮標的投放，科研人員一起把經過處理數據連同我國接收的500多個ARGO全球浮標資料，分發給國內相關科研單位，使ARGO數據資料得到迅速的研究和應用。專門研究應用ARGO數據的科研人員認為，這次在西北太平洋海域投放的浮標，正是覆蓋了這個研究區域的空白，ARGO資料的同步性對他們研究西北太平洋海域的氣候和厄爾尼諾現象發生非常有價值。

　　考察船還有一項任務，就是對國産ARGO試驗浮標進行檢驗。

　　國家海洋技術中心是中國惟一從事海洋技術，特別是海洋環境觀測研究的單位，國産浮標的研製工作是從近兩年開始的，研製過程並不順利，在臨上船前試機時，科研人員讓ARGO自動運行，剛走了兩個循環，就發現漏油了。問題在哪兒呢？

　　浮標主要由耐壓殼體、液壓驅動裝置、微機和電源等組成。浮標的沉浮功能主要依靠液壓驅動系統來實現的。當電機將柱塞泵將皮囊裏的油抽回，皮囊體積隨之減小，浮標就會逐漸下沉。當泵體內的油注入皮囊後，會使皮囊體積增大致使浮標上升；若按預定控制要求編寫的程序，則油泵就會根據程序控制實現浮標的自動沉浮。

　　科研人員從造成故障所涉及的液壓驅動系統中找原因，檢測中他們發現，在ARGO浮標驅動系統中，控制皮囊漲縮的高壓油路系統存在漏油隱患，在2000米的海洋深處壓力是 20兆帕，要在如此高的壓力下硬把皮囊鼓開，可想而知對油泵的要求有多高了，這也導致了漏油，液壓油外漏，肯定會帶來皮囊膨脹不足的問題，皮囊膨脹不足，浮標就不能獲得足夠的上浮力，浮標也就失去了它原有的作用。

　　如何使驅動系統既能完成皮囊的開閉，又能夠降低浮標整體的功耗，這確實使科研人員大傷腦筋。

　　在浮標技術研究上，國家海洋技術中心的科研人員在是否增加浮標中微電機功率上也有爭執，有人提出可以適當加大電機的功率，這樣就可以解決深海高壓力下浮標上浮的問題，可這樣一來，就會增加ARGO浮標的耗電量。

　　一般人都知道，200個大氣壓是很高的壓力，而電機的功率只有6瓦左右，要用很小的電動機製造一個高壓泵，實際上是一個很大的矛盾。負責這次國産ARGO試驗機型研製工作的科研人員認識到，同樣體積的物體，在不同的密度水裏面承受不同的浮力，而在同密度的水裏，體積越大的物體受到的浮力也越大，體積和密度這兩個互為關聯的因素是可以在一定條件下加以利用的。水面的和水底的壓力不一樣 ，能不能利用這一差別作文章呢？

　　他們試圖換一種思維方式來解決浮標下潛中皮囊膨脹與功耗的矛盾，就是在水下用高壓油泵，而在水面則使用氣泵漲大皮囊的辦法，在水面打開皮囊，壓力不就低了嗎？如果在水面上把這個氣泵把皮囊鼓得更大一點，需要下沉的時候把氣放掉，氣放掉了，油也收回來了，浮標就會自動下沉了，在水面上使用低壓氣泵漲大皮囊的想法，一下子就使科研人員開了竅。他們採用在水面、水下分別對待的辦法，實現定深潛入控制，同時也解決了儀器在高壓力情況下整機需要低功耗的矛盾，從而延長了浮標在水中的使用時間。

　　經過無數次的試驗，國家海洋技術中心的科研人員終於攻克了技術上的難題，研製出了國産ARGO試驗機型，中國科學家已經初步掌握了ARGO浮標自動沉浮和定深控制兩項關鍵技術，2003年初，ARGO試驗機型搭載我國神州四號測試船在東沙群島附近海面進行了投放，這是繼美國、加拿大之後第三個掌握該項技術的國家。

　　隨著首批ARGO浮標的投放，徐建平和科研人員一起，把經過處理數據連同我國接收的500多個ARGO全球浮標資料，分發給國內相關科研單位，使ARGO數據資料得到迅速的研究和應用。專門研究應用ARGO數據的科研人員認為，這次在西北太平洋海域投放的浮標，正是覆蓋了這個研究區域的空白，ARGO資料的同步性對他們研究西北太平洋海域的氣候和厄爾尼諾現象發生非常有價值。

　　知識點：

　　一ARGO是如何工作的

　　ARGO浮標的最大優點就是一旦投放，它將持續自動運行而無需維護。ARGO的工作是這樣進行的：當浮標被施放到一定海域後，它會自動從海平面潛入2000米深處，並隨深海流保持漂流狀態，一般10天它會自動上浮，並在上浮過程中利用自身攜帶的傳感器進行連續的、不同深度的海水剖面測量。所謂剖面測量是指對不同深度的海水進行彎線的測量。當浮標到達海面以後，通過衛星把數據發送到地面接收站。

　　二全球ARGO計劃

　　國際海洋專家對中國ARGO觀測浮標投放西北太平洋海域極為關注，2003年3月在我國召開的國際ARGO科學組會議上，國際ARGO科學組的專家們認為，ARGO計劃是一項非常有挑戰性的計劃，它的實施和持續發展需要做進一步的努力，中國的參與和支持對ARGO計劃的成功是不可缺少的。未來可以通過分佈在全球大洋中的3000個ARGO浮標，為全世界的海洋和氣象科學家提供每年10萬個以上的不同海域0至2000米水深的海水剖面溫度、鹽度海流的資料，這一系統的建立，將首次實現人類長期自動和連續獲取大範圍深海海況的夢想。文/劉海忱（本文由中央電視臺《走近科學》欄目供稿）