海底觀測節(jié)點位置的選址是以科學研究為核心的?？茖W目標和觀測計劃主導(dǎo)觀測節(jié)點的建設(shè)位置，但物理性危害、漁業(yè)活動及成本也可能會改變基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)地點（Barnes etal.，2013）。

2.2.1 NEPTUNE Canada觀測網(wǎng)觀測節(jié)點

NEPTUNE Canada觀測范圍為水下17～2660m，整套觀測系統(tǒng)以800km海底光纖電纜為主干，電纜從溫哥華島西岸出發(fā)，穿過大陸架進入深海平原，向外延伸到大洋中脊的擴張中心，最終形成一個回路（圖2-1）。NEPTUNE Canada觀測網(wǎng)現(xiàn)有的6個海底觀測節(jié)點是Folger Passage（福爾杰水道）、Clayoquot Slope（克雷歐克斜坡，原來的ODP889觀測點）、Middle Valley（米德爾瓦利）、奮進嶺（Endeavour）、Cascadia Basin（斯凱迪亞海盆，原ODP1027觀測點）和Barkiey Canyon（巴克利峽谷）。

1.Folger Passage

Folger Passage是最淺的觀測節(jié)點，水深小于100m，位于陸生和海生生態(tài)系統(tǒng)交界處，種群密度和多樣性均尤為豐富。Folger Passage具有兩個截然不同卻又互相聯(lián)系的獨特生態(tài)系統(tǒng)。第一個生態(tài)系統(tǒng)位于Folger淺水的近岸珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)，生長著大量的海綿、?？?、苔蘚動物（外肛動物）和海藻，以及諸如軟體動物、巖魚、大量的棘皮動物，構(gòu)成了海底生命體家族絢麗多彩的圖景；第二個生態(tài)系統(tǒng)位于Folger深水區(qū)，由于波浪混合運動劇烈、光照充足，因此具有豐富的浮游生物群落和大量的魚群。通過該觀測節(jié)點，有機會去監(jiān)測上升流活動及其對生態(tài)系統(tǒng)的影響，相關(guān)研究將為加拿大的漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。

Folger Passage節(jié)點通過布放一系列的設(shè)備和傳感器（圖2-3），主要開展溫哥華島西海岸海洋過程（比如潮流、海水混合、風暴等）及其對沿海生態(tài)系統(tǒng)的影響研究。主要研究工作如下：

圖2-3 渥太華島西海岸的Folger Passage觀測節(jié)點水下安裝布設(shè)示意圖

·應(yīng)用聲學多普勒海流剖面儀（ADCP）裝置，開展Folger淺水和深水聲流可視化研究。

·使用回聲探測儀獲取聲學數(shù)據(jù)，研究魚、浮游生物和橫貫Folger Passage的氣泡（bubbles）。

·結(jié)合深海探聽計劃（Listen to the Deep Ocean，LIDO），使用水聽器研究深海生物發(fā)聲特征。

·通過使用溫度、氧氣和鹽度的觀測數(shù)據(jù)，評估與風暴相關(guān)的深層海水混合及其對生態(tài)系統(tǒng)動力學的影響。

2.Clayoquot Slope（原ODP889）

Clayoquot Slope位于大陸坡中部Cascadia Basin俯沖帶底緣的向陸方向約200km遠處，水深1258m。由于板塊匯聚時，俯沖的胡安·德富卡構(gòu)造板塊上沉積物被刮削下來，增生到北美板塊上面。隨著沉積物不斷加厚加實，孔隙水和氣體被擠出，形成冷泉滲漏口（如Bullseye噴口）、氣體水合物堆和氣體滲出口。Clayoquot Slope附近生活有各種深海生物，如巖魚、比目魚、刺須魚和鼠尾鱈魚，還有一些棘皮動物、軟體動物、節(jié)肢動物、刺細胞動物；在Clayoquot Slope甲烷水合物區(qū)附近存在大量的生物及菌席。

甲烷流體滲漏以及水合物堆積埋藏對海洋生物、地質(zhì)滑坡甚至潛在的氣候變化皆有強烈的影響。該地區(qū)已有一系列科學鉆孔（如ODP889），其中兩個鉆孔布放了儀器鏈，延伸海底幾百米深處。這些布放在鉆孔中的傳感器現(xiàn)在是自容式，未來計劃與NEPTUNECanada觀測網(wǎng)相連，從而可獲得實時數(shù)據(jù)。Clayoquot Slope節(jié)點主要是圍繞氣體水合物及其相鄰的海底鉆孔，通過布放聲吶設(shè)備器以及測量潮汐壓、溫度、潮流、地震，甚至還有沉積物水文地質(zhì)等儀器傳感器（圖2-4），重點開展氣體水合物、海底流體和氣體、Cascadia古陸邊緣地震活動、深海微生物的觀測，研究地震和地質(zhì)滑坡對天然氣水合物分布的影響。目前主要的觀測研究工作如下：

圖2-4 Clayoquot Slope觀測節(jié)點水下安裝布設(shè)示意圖

·地震觀測：使用4個寬帶地震儀和4個短周期地震儀，研究海底地震和其他的構(gòu)造活動。

·Bullseye水合物滲漏噴口觀測：利用2個靜止成像實驗[控源電磁實驗（Controlled Source Electromagnetic，CSEM）、海底依從性實驗（Sea Floor Compliance，SFC）]，觀測冷泉噴口氣體水合物的物理動力學過程。

·Bubbly Gulch峽谷聲吶觀測：通過聲吶獲取的反向散射數(shù)據(jù)，探測甲烷氣體從海底溢出到水柱變化過程。

·洋殼水文地質(zhì)觀測：對胡安·德富卡構(gòu)造板塊進行鉆孔，揭示偶發(fā)的板塊移動、板塊間內(nèi)壓力、地震等動態(tài)過程之間的關(guān)系。將來的擴展研究中，將會引入地質(zhì)動力學監(jiān)測設(shè)備（如傾斜儀和精密深度記錄儀），捕獲構(gòu)造應(yīng)力對海底變形的影響。

3.Endeavour

Endeavour觀測節(jié)點水深2200～2400m，該海嶺沿著胡安·德富卡和太平洋構(gòu)造板塊之間的擴展地殼邊界分布。由于海底熱液活動十分活躍，使得溫度梯度變化劇烈；同時，熱液噴口附近生長著特殊的物種，其中的微生物主要依靠化能合成作用獲取營養(yǎng)。噴口群落的分布和組成受地質(zhì)、物理和化學過程的影響很大，是觀測化學、生物學、地質(zhì)學過程及其生態(tài)環(huán)境演化的一個理想節(jié)點。

20年多年來，Endeavour一直是科學家研究的焦點區(qū)域，并于2003年被官方劃為海洋保護區(qū)（MPA）。該節(jié)點通過在Endeavour中心噴口、南部噴口Mothra，以及北部噴口High Rise和Salty Dawg布放大量觀測設(shè)備和傳感器（圖2-5），同時圍繞熱液場的西北方、東北方、南西方和東南方共布放四套錨系設(shè)備，組成一個矩形的錨系陣列。重點觀測熱液熱通量動力學、溶解的礦物、潮流、微生物和宏生物的行為和數(shù)量，以及地震活動等。

圖2-5 Endeavour觀測節(jié)點水下安裝布設(shè)示意圖

4.Cascadia Basin（原ODP1027）

Cascadia Basin中心是一覆蓋厚層沉積物的深海平原，從大陸邊緣的基底延伸到洋中脊，水深約2660m。全球深海平原的覆蓋面積超過地球表面的50%，是一個極為廣闊的環(huán)境。一般認為，深海平原是一片荒涼和貧瘠的區(qū)域，那里低溫、高壓，完全黑暗，即使適應(yīng)能力強的生物也難以存活。雖然深海平原中的生命體數(shù)量較少，遠低于高生產(chǎn)力的近岸上升流區(qū)和熱液噴口區(qū)。但是，借助深海載人潛水器和遠程操控深潛器，能夠觀測到各種各樣的海洋生物分布在深海平原的沉積物和水柱中。深海平原的生物代謝物質(zhì)主要依靠從海表沉降的生物碎屑殘體，即海洋雪（marine snow），這種海表物質(zhì)與深海生物體之間的關(guān)聯(lián)，形成了錯綜復(fù)雜的食物網(wǎng)。但是目前我們對深海底部的生物及生態(tài)系統(tǒng)的了解十分有限。

同時，上洋殼中火山巖裂隙是地球上最大的蓄水層。Cascadia盆地是研究洋殼流體運移的理想位置，這里在ODP鉆孔安有CORK裝置，用來觀測海底之下數(shù)百米內(nèi)地殼的溫度和壓力變化、熱液系統(tǒng)熱和物質(zhì)通量、地震與海嘯、深海生態(tài)系統(tǒng)、深海沉積物及上洋殼中的微生物。目前主要的觀測研究工作如下：

·地震觀測：使用4個寬帶地震儀和4個短周期地震儀，觀測海底地震和其他構(gòu)造活動。

·洋殼水文地質(zhì)學觀測：結(jié)合ODP鉆孔，揭示偶發(fā)的板塊移動、板間拉力和地震等動力過程之間的響應(yīng)關(guān)系。

·海嘯觀測：研究海嘯誘發(fā)的長波產(chǎn)生、傳播、轉(zhuǎn)化、抬高和消散，提高海嘯的預(yù)報預(yù)警能力。

圖2-6 Cascadia Ba-sin觀測節(jié)點水下安裝布設(shè)示意圖

5.Barkley Canyon

Barkley Canyon位于Cascadia古陸消減帶的前緣，從大陸架邊緣（深度400m）延伸到大陸坡及峽谷軸（深度985m）。Barkley Canyon地區(qū)主要受到加利福尼亞氣流的影響，近海發(fā)育有上升流和下降流。除此之外，Barkley Canyon是一個主要的洋流運輸通道，可將沉積物從大陸坡輸送到深海。

Barkley Canyon海底的壓力、溫度、氣體飽和率和區(qū)域生物化學條件，適宜氣體水合物的穩(wěn)定存在。沿著峽谷向下直到深海，分布大量生物，它們逐漸進化并適應(yīng)高壓、缺光、低養(yǎng)分的環(huán)境。另外，在Barkley Canyon甲烷水合物區(qū)還發(fā)現(xiàn)了大量化能合成微生物菌席。Barkley Canyon觀測節(jié)點還有2個移動平臺，即POGO（Profiling Oceano Graphic Observa-tory）垂直剖面和世界上首臺網(wǎng)絡(luò)操作的深海爬行車Wally。

Barkley Canyon觀測范圍覆蓋大范圍的大陸邊緣環(huán)境，是研究物質(zhì)輸運、消減帶形成過程、氣體水合物穩(wěn)定性、峽谷和上升流對物理和生態(tài)過程的影響。當前對于Barkley Canyon的一些觀測研究如下：

·應(yīng)用包括Wally爬行車及其相關(guān)設(shè)備，研究氣體水合物底部生態(tài)系統(tǒng)以及氣體水合物動力學過程。

·海底邊界層的物理生物驅(qū)動條件及其對生態(tài)系統(tǒng)動力學的影響。

·研究海嘯及其他長波的產(chǎn)生、傳播、轉(zhuǎn)化、抬高和消散，提高對海嘯的預(yù)警能力。

·使用4個寬帶地震儀和4個短周期地震儀，研究海底地震和其他的構(gòu)造活動。

圖2-7 Barkley Can-yon觀測節(jié)點水下安裝布設(shè)示意圖

6.Middle Valley

Middle Valley位于胡安·德富卡山脊的北緣軸向延伸的裂谷，靠近Sovanco破裂帶的交叉點，山谷被2km厚的濁積物覆蓋。兩個熱液場（分別為Bent Hill和Dead Dog）沿著張性斷層分布。熱液噴口附近生長著大量動物群落，包括共生的雙殼類（蛤）和管蟲。從1991年的ODPLeg139航次開始，通過鉆孔，查明了Bent Hill堆積的硫化物分布面積和埋藏深度，并且在兩個CORKs鉆孔（858G和857G）中安裝了傳感器，目前數(shù)據(jù)記錄器由電池供能，并通過深潛器下載數(shù)據(jù)。該站點最初主要用作可替換的備用站點，目前已完成大部分海底觀測設(shè)施安裝，主要觀測內(nèi)容如下：

·海底熱液系統(tǒng)觀測：探測熱液系統(tǒng)熱和化學流體通量，研究洋殼的水文學與地殼運動之間的關(guān)聯(lián)。

·洋殼水文地質(zhì)學觀測：Middle Valley水下觀測節(jié)點附近裝有兩個相互連接的CORKs的鉆孔，會有助于分析鉆孔數(shù)據(jù)以及連續(xù)、高頻率取樣。

·構(gòu)造地質(zhì)學（地震活動）觀測：獲得精確的地震發(fā)生時間，提高海嘯預(yù)警能力。

·海洋哺乳動物和海洋環(huán)境噪聲：追蹤須鯨類的季節(jié)性遷移，增進我們對東北太平洋鯨類總體情況的正確理解。

·底棲動物生態(tài)學觀測：Middle Valley熱液噴口動物的多樣性異常豐富，主要包括豐富的蛤，兩種不同類型的管蠕蟲，以及廣泛分布的微生物菌席。

2.2.2 VENUS觀測網(wǎng)觀測節(jié)點

VENUS為近岸觀測網(wǎng)，主要觀測節(jié)點分布在弗雷澤河口（Fraser River）三角洲、喬治亞海峽（Strait of Georgia）和薩尼奇灣（Saanich Inlet）。

1.弗雷澤河口（Fraser River）三角洲

Fraser河水來自于英屬哥倫比亞州南部海岸山脈。冬雪融化會引起河水流量成倍增加，大量淡水注入顯著改變喬治亞海峽南部近地表及區(qū)域內(nèi)環(huán)流。由于潮汐混合的增強作用，河口底層環(huán)流引起凈表層流從胡安·德富卡海峽流出，而富含營養(yǎng)鹽的太平洋海水從底層注入。同時，F(xiàn)raser河攜帶大量淤泥，在三角洲前緣快速沉淀堆積為沉積物，而潮汐再懸浮和運輸作用又會進一步導(dǎo)致沉積物沿著三角洲斜坡運移。河口沉積物的快速沉積會形成不穩(wěn)定的斜坡，從而容易引起海底滑坡。由于該三角洲靠近許多重要基礎(chǔ)設(shè)施如溫哥華機場、港口、渡輪口，因此非常有必要對近海區(qū)域沉積動力學進行觀測研究。

Fraser三角洲主要觀測主題是海底滑坡和沉積物的穩(wěn)定性。弗雷澤河口三角洲布放多種類型的傳感器和設(shè)備，如用來探測海底滑坡相關(guān)數(shù)據(jù)的地震液化原位觸探儀（Seismic Liquefaction In Situ Penetrometer，SLIP），該儀器包括測試水柱和海底壓力的壓強計、測試地震活動的加速計、測試沉積物流動的傾角羅盤等；水聽器觀測海底滑坡和地震活動；此外，三角洲動力實驗室（Delta Dynamics Laboratory，DDL）還提供關(guān)于水質(zhì)、濁度、水流等環(huán)境信息。主要觀測內(nèi)容如下：

·弗雷澤河口三角洲地下水；

·基于濁度數(shù)據(jù)預(yù)測春季淡水開始注入的時間；

·聲吶成像系統(tǒng)對海底進行小時尺度上拍照，觀測海底發(fā)生的變化；

·回聲探測器識別沉積物生物地化過程產(chǎn)生的氣泡；

·應(yīng)用其回聲探測器確定鹽水和淡水交匯界面的內(nèi)波；

·應(yīng)用雷達（CODAR）遠程測量海水表層流流速；

·利用三角洲動力實驗室上的回聲探測儀，觀測低潮期海水后退引起Fraser河水攜帶淤泥注入喬治亞海峽，產(chǎn)生“沉積物瀑布”（sediment waterfall）現(xiàn)象。

2.喬治亞海峽（Strait of Georgia）

Georgia海峽位于溫哥華島和Fraser三角洲之間，是動力過程十分活躍的內(nèi)陸海，同時該海峽也是西北太平洋沿岸主要航線。喬治亞海峽受河水注入和潮汐流影響較大，來自Fraser河的淡水注入驅(qū)動著區(qū)域內(nèi)河口環(huán)流；同時，受潮汐混合作用、胡安·德富卡海峽口的上涌作用、太平洋季節(jié)性富營養(yǎng)海水注入，喬治亞海峽擁有豐富的浮游動物和漁業(yè)資源，如鯨魚、海豚、大馬哈魚等。VENUS的喬治亞海峽水下節(jié)點重點觀測研究河口動力學、潮汐混合作用、沉積物搬運、海洋哺乳動物、浮游動物、大馬哈魚棲息地及三角洲斜坡不穩(wěn)定性。喬治亞海峽受人類活動影響較大，游艇、渡輪、工業(yè)活動嚴重影響海洋聲音環(huán)境，是監(jiān)測聲音環(huán)境及噪聲對海洋生物群落影響的理想?yún)^(qū)域。該觀測節(jié)點由6個設(shè)備平臺組成，其中中心節(jié)點3個，東部節(jié)點3個（圖2-8）。

主要觀測工作如下：

·人類活動對海洋哺乳動物群落影響：利用精密的寬頻水聽陣列對哺乳動物的聲音進行監(jiān)測，研究海洋哺乳動物可以忍受何種尺度的噪聲，以及它們?nèi)绾芜m應(yīng)噪聲。

·運用多頻回聲水聽器識別大型生物（大馬哈魚、海豹等）及小型生物（浮游動物）。

·運用沿岸海洋動力應(yīng)用雷達研究漲落潮時的潮汐水流矢量。

圖2-8 喬治亞海峽觀測節(jié)點水下安裝布設(shè)示意圖

3.薩尼奇灣（Saanich Inlet）

薩尼奇灣位于溫哥華島上最大人口密集區(qū)維多利亞市的正北方，此地許多居民對每年大馬哈魚通過薩尼奇灣進入金溪公園產(chǎn)卵非常熟悉。毫無疑問的是，此地擁有豐富的海洋生物種類及活躍的動力氧環(huán)境，因而成為引人注目的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。春季海水溫度上升，浮游植物大量增加，供給浮游動物的增長，從而引起三級消費者的增加（如鯨魚、大馬哈魚等）。這種快速增長也引發(fā)大量浮游植物死亡，浮游植物尸體沉入海底，被大量消耗氧的細菌分解，造成海底低氧環(huán)境，直到秋天海底恢復(fù)富氧環(huán)境。這種生物動力學已經(jīng)研究了超過80年。溶解氧的季節(jié)變化，復(fù)雜的生物地球化學循環(huán)，多樣的海底生態(tài)系統(tǒng)，豐富的浮游動物，活躍的營養(yǎng)階層，使得薩尼奇灣成為一個研究氧環(huán)境變化對海洋生物多樣性影響的理想場所。

薩尼奇灣觀測節(jié)點水下安裝布設(shè)如圖2-9所示，其主要觀測研究內(nèi)容有：

圖2-9 薩尼奇灣觀測節(jié)點水下安裝布設(shè)示意圖

·低氧生態(tài)系統(tǒng)，海灣物質(zhì)交互，化學元素循環(huán)。

·浮游動物和魚類數(shù)目隨著海灣內(nèi)環(huán)境變化而變化。