CTD測量與ADCP采樣

王巖

經過七天的航行，9月7日，極地中心的五層小樓逐漸顯現在地平線的盡頭?！把垺碧柧従忨傁驑O地中心碼頭，標志著“雪龍”號首次科教融合航次迎來了圓滿的尾聲。本次航次不僅承擔著科研教學的任務，也是“雪龍”號在即將參與的第三十九次中國南極考察任務前的試航航次。

9月2日，正式起航。在送別儀式結束后，“雪龍”號加足馬力，向東駛去。前來送別的人們與靜靜?？吭诖a頭上的“雪龍”2號，一起目送著“雪龍”號逐漸遠行。

第一天的航程有些許顛簸，很多同學暫時無法適應暈船帶來的生理反應，在服下暈船藥后，癥狀有所緩解。夜幕緩緩地向東方推進著，站在船舷，便可以看到一片片火燒云飄蕩在天空的盡頭。晨昏線逐漸推進著，不久，在地平線處的最后一抹紅色也隱沒在黑暗之中了。

9月3日，到達第一個站位，實踐正式開始。同學們分成六組，同時進行物理、化學、生物、地質、技術、生態六個方向的實踐任務。我所在的物理小組有兩項任務，在甲板上學習參觀CTD（溫鹽深儀）和采水瓶的下放操作，以及在干實驗室學習ADCP（聲學流速剖面儀）的工作原理和相關的數據處理。

CTD，即Conductivity（電導率）Temperature（溫度）和Depth（深度）的縮寫。通過測量海水電導率，便可以計算出海水的鹽度，所以CTD又被叫作溫鹽深剖面儀。實際上，CTD搭載了多種傳感器，憑借它們，“雪龍”號便可以采集到各種類型的數據。除了上述的三個參數外，本航次所使用的CTD還搭載了溶解氧以及葉綠素熒光傳感器探頭，測得的數據也將供化學和生物方向的同學使用。

CTD和采水瓶被一同放置在一個圓柱形的金屬架中，在下放之前，檢查CTD的狀況和完成采水瓶的掛瓶是必需的。“CTD固定無誤，傳感器探頭蓋子全部打開！”船員完成了CTD的檢查。隨后，我們在老師的指導下開始了掛瓶操作。

掛瓶，是指將采水瓶的蓋子固定到正確的打開位置。將兩端瓶蓋打開，把連接瓶蓋的彈力繩一端固定在上端掛鉤上，掛瓶操作便完成了。采水瓶是兩頭加蓋的中空圓柱體，有一人多高，加上下方金屬架的高度后，頂端的掛瓶操作變得有些困難。身高較高的同學主動承擔起了頂蓋的掛鉤工作，其他同學則同時進行底蓋的固定。24個采水瓶，48個瓶蓋，幾位同學一同上陣，不出5分鐘，便完成了所有任務。

只有正確完成掛瓶操作，在到達指定深度后，控制室才可以用電磁驅動連接纜，順利帶上采水瓶的蓋子，成功獲得不同位置的水樣。

一些同學來到了位于甲板二樓的控制室內，這里視野開闊，方便觀察到纜車和下層甲板的狀況。在控制室內，指令員緊盯著顯示器熒幕，纜車操作員則站在一旁，等候著他的指令。

“開始下放！”指令員一聲令下，纜車操作員按下保險開關，操縱握桿，熟練地將CTD設備下放至海水當中。成功入水后，CTD所測得的數據變成了熒幕上的一條條跳動的曲線。屏幕的右上方顯示了深度信息和距離海底的位置信息。同學們被這一幕深深吸引，都不由得屏住了呼吸。隨著纜車的下放，各條曲線也在屏幕上逐漸延伸著?！案鶕€，葉綠素深度最大層應該是在20米附近，上升的時候在這里采水。”一旁的指導老師向同學們講解了曲線的應用。

快接近海底時，為避免儀器觸底對CTD造成損傷，纜車操作員停止了下放，把搖桿向相反方向推進，抬升設備。在抬升過程中，CTD同樣會記錄海水的參數，并進行采水。這樣連同下放時的記錄過程，同一深度一共進行了2次數據采集。

在到達指定的深度后，暫時停止纜車，此時完成采水操作。黃海的深度并不大，實踐組一共設置了近表層、中層、葉綠素最大層、底層這4個不同的采水深度。很快，屏幕上顯示的深度示數逐漸增大到3米，第一個采水位置到達了。

指令員緊緊盯著顯示器中的實時參數曲線，“暫停下放！”?“現在水深25米，準備葉綠素最大層水！”?在一聲聲口令中，纜車操作員和甲板上的工作人員迅速完成了各項任務?！安伤戤叄瑴蕚浠厥?！”在此后的幾個采水位置，也執行了同樣的操作。

在干實驗室中，指導老師向同學們講解了聲學多普勒流速剖面儀（ADCP）的工作原理??！癆DCP發出一束束聲波，打在海水中的微小顆粒上。隨海流一同運動的小顆粒反射后的聲波會被接收裝置俘獲到，不過這個時候接收到的波與發射波有著不同的頻率，就像是馬路上的測速雷達一樣，根據多普勒效應我們就可以測計算出海水流動的速度了?！?p>

此外，老師還向大家介紹了數據的處理規范流程?！霸嫉臄祿赡芘c我們最終要使用的數據有差別，大家有沒有想過，我們在測速的時候，船也是在運動的？實際的流速需不需要減掉船速？ADCP的采樣數據非?？?，一秒就會測得好多數據，如果我們想用這個時刻的數據，是只選擇一個數據，還是把這個時刻附近測得的數據平均一下更為可靠呢？同樣的，如果我們想獲取某個深度的流速數據，是不是也要考慮這些影響呢？”

與此同時，化學組也在對取得的海水樣品進行化驗，以獲取PH、溶解氧和營養鹽濃度等參數。“雪龍”號上搭載了許多檢測設備，只需要將海水樣品放入，就可以顯示出這些信息。

生物組的同學則把海水樣品置于顯微鏡下觀察。水蚤、劍蟲、幼體蝦……一個微觀世界在電子顯微鏡下呈現開來。同學們對各種生物的種類進行了計數。同時，一部分海水樣品也被過濾，以此富集環境DNA。在后期的檢測中，這可以成為科研人員了解黃海生物多樣性的指標。

直升機平臺上，技術方向的指導老師向同學們展示了海上無人機的功能以及操縱。它們能在海面上空實施偵察任務，進行海況拍攝，還能協助進行海面搜救……在船上操縱無人機時，無人機雖懸停在原地，但船是在運動的，所以無人操作起來還是有些難度。不過在老師的指導下，同學們很快便學會了起降、懸停、翻滾等動作的操作。

在后面的三天時間里，各組同學輪換作業，每個人都參與到所有方向的實踐環節中來。

責任編輯：賈倩穎