韓國觀測塔應(yīng)用實(shí)例
目前,基于東海蘇巖礁觀測塔的數(shù)據(jù),韓國科學(xué)家已發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文,涉及包括結(jié)構(gòu)力學(xué)和聲學(xué)、氣象學(xué)、海洋化學(xué)、物理海洋學(xué)和海洋生態(tài)學(xué)等多個(gè)方面,如海水物理過程和化學(xué)組成、長江沖淡水影響、生態(tài)系統(tǒng)演變、大氣過程和化學(xué)組成和亞洲粉塵擴(kuò)散等熱點(diǎn)科學(xué)問題。黃海日向礁和小青礁觀塔投入運(yùn)行時(shí)間短,相關(guān)學(xué)術(shù)報(bào)道較少。
8.2.1 聲學(xué)觀測研究
Kim&Choi(2006)利用蘇巖礁觀測塔對水下噪音的聲學(xué)進(jìn)行了連續(xù)70小時(shí)的觀測,波形和頻譜數(shù)據(jù)顯示蝦類產(chǎn)生的主要聲學(xué)能量約為40d B,大于海洋環(huán)境噪音水平5k Hz (圖8-7)。未來該觀測塔將加載長期聲學(xué)傳感器,收集更多該海域周圍海洋背景噪音長期觀測數(shù)據(jù),包括風(fēng)暴、鯨魚活動等,從而準(zhǔn)確捕捉不同種魚類活動產(chǎn)生的聲音特性,服務(wù)漁業(yè)資源評估和預(yù)測。
圖8-7 蘇巖礁觀測塔的水下聲學(xué)觀測
(a)傳感器設(shè)置;(b)聲學(xué)傳感及其布放;(c)(d)觀測海域的70小時(shí)噪音觀測變化(Kim & Choi, 2006)
8.2.2 氣象學(xué)觀測
氣象學(xué)測量參數(shù)包括風(fēng)速、風(fēng)向、大氣溫度、氣壓、空氣濕度、空氣密度、降雨量、輻射量、紫外線輻射、能見度、累計(jì)次數(shù)等。Oh&Ha(2005)基于2003—2004年的海洋氣象特征及風(fēng)速、壓力、溫度、海表通量等觀測數(shù)據(jù),揭示了強(qiáng)風(fēng)、寒潮的動力影響,相關(guān)結(jié)果有助于對極端氣候現(xiàn)象的預(yù)測。自2003年以來,蘇巖礁觀測塔記錄了9次臺風(fēng)的影響,風(fēng)強(qiáng)超過17m/s,由于受到洋流的影響,其登陸后仍然具有較大的強(qiáng)度,并對東海水溫和熱量有所影響(Moon&Kwon, 2012)。除此之外,還對海霧的形成與演化以及臭氧濃度進(jìn)行了觀測研究(Heoetal.,2010;Hanetal.,2015),如Hanetal.(2015)監(jiān)測了2003—2010年地面臭氧層的季節(jié)性變化特征(圖8-8),基于后向軌跡聚類分析發(fā)現(xiàn),臭氧濃度的變化指示了六個(gè)不同的氣團(tuán),其中來自太平洋的氣團(tuán)是相對干凈的背景空氣,臭氧濃度最低為32ppbv,且經(jīng)常出現(xiàn)于夏季(7—8月),而春季(3—4月)和冬季(12—2月)來自于中國大陸的氣團(tuán)占主導(dǎo),臭氧濃度分別高達(dá)62ppbv和49ppbv。
圖8-8 蘇巖礁觀測塔監(jiān)測的2003—2010年地面臭氧層的季節(jié)性變化特征(Han et al., 2015)
8.2.3 海洋化學(xué)和物理海洋過程研究
圖8-9 蘇巖礁觀測塔PM2.5含量的季節(jié)性變化
(a)月;(b)季節(jié)(Hwang etal.,2008)
8.2.4 海洋生態(tài)效應(yīng)研究
基于觀測資料,并借用顯微鏡、流式細(xì)胞儀、高效液相色譜法和遙感技術(shù),可研究不同年份表層水體浮游植物群落結(jié)構(gòu)和分布格局,及其受海水化學(xué)、物理海洋要素的影響(Noh etal.,2005)。除此之外,蘇巖礁觀測塔還獲取了附近東海海域魚類組合及其資源量隨時(shí)間變化(1984—2010年)數(shù)據(jù)(圖8-10),進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)對馬暖流的波動是驅(qū)動魚類群落結(jié)構(gòu)變化的一個(gè)最重要因素(Hwang&Jung,2012)。
圖8-10 蘇巖礁觀測塔附近東海魚類組合和資源隨時(shí)間的變化(1984—2010年;Hwang and Jung, 2012)
綜上所述,多功能綜合觀測塔的建立,是獲取氣象海洋資料、臺風(fēng)及極端氣候事件動態(tài)特征、區(qū)域性海洋過程及海洋環(huán)境等強(qiáng)有力的觀測手段。這種多學(xué)科立體交叉研究方式,是未來研究氣候變化驅(qū)動下的物理、化學(xué)和生物學(xué)過程及其機(jī)制的有效方法。
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