海底科学观测的国际进展PDF电子书下载

第一部分 国际进展与科学应用 3

第1章 美国OOI海洋观测网 3

1.1 OOI概况 3

1.2 前进中的风浪 5

1.3 组网设计与工作进展 6

1.3.1 区域网 6

1.3.2 近岸网 12

1.3.3 全球网 22

1.4 观测科学主题 23

1.4.1 海洋-大气交换 23

1.4.2 气候变化及其生态环境效应 24

1.4.3 湍流混合和生物物理相互作用 25

1.4.4 近岸海洋动力过程与生态系统 26

1.4.5 全球与板块尺度地球动力学 26

1.4.6 流体与岩石相互作用和海底下生物圈 26

1.5 科学观测实例 27

1.5.1 Axial海底火山喷发 27

1.5.2 墨西哥湾流暖涡流入侵陆架坡折 29

1.6 教育与科普 30

1.7 如何使用OOI 31

1.7.1 申请使用OOI数据 32

1.7.2 把新仪器连接到OOI 32

1.7.3 修改OOI现有仪器的采样频率 33

第2章 加拿大海底观测网 34

2.1 发展历程 34

2.2 海底观测节点 37

2.2.1 NEPTUNE Canada观测网观测节点 37

2.2.2 VENUS观测网观测节点 41

2.3 观测科学主题 44

2.3.1 东北太平洋人类活动导致的海洋变化 44

2.3.2 东北太平洋以及萨利什海（Salish Sea）环境中的生命 45

2.3.3 海底-海水-大气之间的相互作用 46

2.3.4 海底过程及沉积搬运 47

2.4 科学观测实例 48

2.4.1 海啸、地震与板块应变 48

2.4.2 海底热液系统观测 52

2.4.3 天然气水合物观测 54

2.4.4 生态动力学观测 56

2.4.5 鱼及哺乳动物的观测 57

2.4.6 沉积物及其动力学 58

2.4.7 北极观测 59

2.4.8 杀人犯庭审取证海底实验观测 61

第3章 欧洲海底观测网 62

3.1 欧洲的区域海底观测网 62

3.1.1 北冰洋斯瓦尔巴德群岛（Svalbard Islands）观测网 64

3.1.2 挪威大陆边缘（Norwegian Margin）观测网 66

3.1.3 豪猪湾深海平原（Porcupine Abyssal Plain）观测网 67

3.1.4 亚速尔群岛（Azores Islands）观测网 69

3.1.5 伊比利亚大陆边缘（Iberian Margin）观测网 70

3.1.6 马尔马拉海（Marmara Sea）观测网 71

3.1.7 利古里亚海（Ligurian Sea）观测网 72

3.1.8 西艾欧尼亚海（Western Ionian Sea）观测网 74

3.1.9 希腊弧（Hellenic Arc）观测网 75

3.1.10 黑海（Black Sea）观测网 77

3.1.11 加那利群岛（Canary Islands）观测网 78

3.1.12 巴利阿里海（Balearic Sea）观测网 79

3.1.13 戈尔维湾（Galway Bay）观测网 80

3.1.14 Koljoe峡湾观测网 81

3.1.15 Molene岛观测网 81

3.2 欧洲海底观测新项目 82

3.2.1 EMSODEV项目 82

3.2.2 ENVRIplus项目 82

3.2.3 FIXO3项目 83

第4章 日本海底观测网 84

4.1 DONET和DONET2海底观测网 84

4.2 S-net海底观测网 89

第5章 北阿拉伯海海洋观测网 94

5.1 建设的目的和意义 94

5.2 观测方式、观测技术及设备 96

5.2.1 观测系统组成 96

5.2.2 系统的设计、安装和维护 97

5.3 主要观测成果 99

5.3.1 海洋对强热带风暴响应的研究 99

5.3.2 阿曼海水团的研究 100

5.3.3 海洋渔业资源研究 101

5.3.4 低氧区成因的探索 102

5.4 观测网的运营维护与管理 102

第6章 美国夏威夷ALOHA海洋观测站 104

6.1 ALOHA海洋观测站的由来：HOT观测计划 104

6.2 ALOHA海洋观测站 105

6.3 ALOHA缆系观测站 106

6.3.1 ACO建设一波三折 108

6.3.2 ACO基础架构与观测节点 110

6.4 典型观测成果 111

6.4.1 洋底冷水事件 111

6.4.2 声学探测及其应用 112

6.5 经验与教训 114

第7章 海洋油气田海底长期地震监测 115

7.1 海底地震监测方法与技术 115

7.1.1 海底电缆 116

7.1.2 海底地震 117

7.1.3 海底节点 119

7.1.4 海底机器人节点 119

7.2 海底油田开发与CO2地质封存长期地震监测实例 121

7.2.1 挪威北海Valhall油田油气开发过程海底长期地震监测 121

7.2.2 挪威北海Sleipner油田CO2地质存储长期地震监测 122

第8章 韩国海洋观测塔 124

8.1 韩国观测塔概况 124

8.1.1 韩国苏岩礁观测塔 124

8.1.2 韩国黄海日向礁观测塔 127

8.1.3 韩国黄海小青礁观测塔 128

8.2 韩国观测塔应用实例 128

8.2.1 声学观测研究 128

8.2.2 气象学观测 129

8.2.3 海洋化学和物理海洋过程研究 129

8.2.4 海洋生态效应研究 130

第二部分 观测网建设关键技术 133

第9章 海底缆系联网观测技术 133

9.1 观测网的总体结构 135

9.1.1 海岸基站 136

9.1.2 光电复合海缆 136

9.1.3 海底主基站 137

9.1.4 观测设备平台 139

9.2 观测网的关键技术 139

9.2.1 海底负高压单极直流输配电 139

9.2.2 海底高压高频直流电能变换 144

9.2.3 海底远程电力监控技术 147

9.2.4 海底远距离信息传输技术 151

9.2.5 海底原位科学实验技术 153

9.3 国内外研究进展 154

9.3.1 国外研究进展 154

9.3.2 国内研究进展 161

9.4 总结与展望 165

第10章 活动平台观测技术 166

10.1 自主水下航行器 166

10.1.1 国内外发展现状 166

10.2.2 AUV技术发展趋势 169

10.2 水下滑翔机 170

10.2.1 国内外发展现状 170

10.2.2 滑翔机的关键技术 172

10.2.3 滑翔机的发展趋势 172

10.3 无人遥控潜水器 174

10.3.1 国内外发展现状 175

10.3.2 ROV的系统组成、吊放和运动 176

10.3.3 ROV在海底观测网中的应用 180

10.4 海底爬行车 182

10.4.4 国内外研究现状 182

10.4.2 海底车的应用 185

第11章 固定平台观测技术 186

11.1 海底观测井 186

11.1.1 海底地下流体的原位取样和观测技术 186

11.1.2 钻孔中的封隔技术和封隔器 190

11.1.3 海底井塞装置 192

11.1.4 轻便有缆海底地下原位观测系统（SCIMPI） 197

11.2 先进锚系观测平台 200

11.2.1 锚系的组成和发展 201

11.2.2 先进锚系的关键技术 202

11.2.3 特种系留技术 207

11.2.4 水下感应耦合供电通信技术 208

第12章 海洋信息基础架构 210

12.1 国外研究进展 210

12.1.1 美国OOI海洋观测计划 210

12.1.2 加拿大海底观测网 221

12.2 若干关键技术 227

12.2.1 数据存储及管理技术 227

12.2.2 数据可视化技术 228

12.2.3 数据分析及挖掘技术 229

12.2.4 信息安全技术 231

12.3 建设内容 233

12.3.1 CI重点建设内容 233

12.3.2 CI建设面临的挑战 234

第13章 水下防生物附着技术 236

13.1 生物附着的类型及形成过程 237

13.2 生物附着的影响因素 238

13.3 防生物附着技术 240

13.3.1 被动方式 240

13.3.2 主动方式 241

13.4 小结 246

参考文献 247