南海深海观测计划

南海深海观测计划规划设计方案1年度工作目标依据*规划，*拟承担南海深水区北部秋季航次水体综合调查任务。利用3000吨左右的海洋水体科学考察船，对船只进行适应性改装，通过CTD、ADCP等多种仪器及装备，对物理海洋、常规海洋气象、海气边界层、高空气象、海洋化学、大气化学和海洋生物等多类海洋环境信息开展锚系浮标、潜标、走航、大面等多种方式的综合观测，为南海深水区北部提供我国自主的海洋环境基础资料。2调查航次设计2.1调查内容1、物理海洋与海洋气象调查包括：物理海洋、常规海洋气象、海气边界层和高空气象（1）物理海洋：水深、水温、盐度、密度、浊度、海流、波浪、海况、水色、透明度和海发光；（2）常规海洋气象：海面气温、气压、湿度、风速和风向、云、能见度和天气现象；（3）海气边界层：海气界面动量、感热、潜热和CO2通量，海表匹温、海气界面气温、气压、湿度和风速梯度；2、海洋化学（1）海洋化学调查： pH、碱度、溶解氧、悬浮物、硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、活性磷酸盐、活性硅酸盐、溶解态无机碳和总有机碳等11个要素。（2）大气化学调查：气溶胶调查包括MSA、碳、氮、磷、铝、钠共6个要素；二氧化碳调查包括连续观测表层海水和大气二氧化碳分压（pCO2）以及海水中温度、盐度并收集气温、气压、风速和风向共8个要素。3、海洋生物调查内容包括叶绿素、初级生产力、微生物、微微型生物、微型浮游生物、小型浮游生物、大中型浮游生物、大型底栖生物、小型底栖生物和游泳动物。2.2调查技术路线1、物理海洋与海洋气象调查物理海洋以船舶大面断面/走航调查和锚系潜/浮标观测为主，以XBT/XCTD/抛弃式测流仪等观测为辅，其间收集整理国内外可用的准同步遥感观测资料，对南海深水区北部物理海洋要素开展基础性调查。南海天气系统基础性调查，根据热带辐合带、东风波的时间、空间分布特征，选择秋季一个航次在航线上，利用探空系统对南海季风、热带辐合带、东风波的温度、气压、湿度、风等要素进行综合观测。南海海气边界层调查，全航程连续观测，获取边界层温度、气压、湿度、风廓线，海气界面通量采用走航全航程连续观测，采用高频采样方式获取观测资料，并采用每5分钟平均输出一次通量平均值。2、海洋化学调查结合大面观测的方式，对海水和大气化学中PH、碱度、溶解氧、硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、活性磷酸盐、活性硅酸盐和总有机碳、海水和大气二氧化碳分压（pCO2）进行调查。3、海洋生物生态调查采用平板培养计数、海上取样与实验室镜检分析等方法，对叶绿素和初极生产力、微生物、微微型和微型浮游生物、小型浮游生物、大、中型浮游生物、大型底栖生物、小型底栖生物、游泳生物等海洋生物生态环境进行调查。2.3调查设计依据* 2012年度南海深水区北部秋季航次水体综合调查任务，在2012年度南海北部秋季航次中设置2个锚系潜标、1个锚系浮标及8条走航断面，主要对南海东部中尺度涡对西部环流的影响、黑潮通过涡旋脱落对南海北部环流的影响及内波研究以及研究黑潮通过涡旋脱落影响南海北部环流，菲律宾外海气旋涡等重要海洋环流系统海区开展基础性调查（如图1所示）；主要开展物理海洋、常规海洋气象、海气边界层、高空气象、海水化学、大气化学、海洋生物等要素开展调查。图1 南海深水区北部调查断面位置示意图调查断面：共8个断面，116个大面站，具体位置见表1。在（12.500N，113.000E）、（21.500N，118.500E）各设置一个潜标，可以对西沙群岛西南侧诱生气旋涡及南海南部反气旋式大环流、南海西部金兰湾冷水舌、东沙群岛附近气旋涡及南沙海槽反气旋涡、南海北部海域内波特征进行监测，同时，对季风潮和冷涌等南海北部深水区海洋环境要素进行基础性调查，具体如表2所示。表3是调查航线船时设计。 表1 南海北部调查断面断面名称断面简称起点位置终点位置站数4-1318.250N110.000E11.000N110.000E171-1421.500N113.000E11.000N113.000E177-1517.000N115.500E11.000N115.500E62-1221.500N118.500E14.000N118.500E811-1714.000N118.000E10.500N118.000E31-321.500N113.000E21.500N120.500E154-518.250N110.000E18.250N113.000E46-817.000N113.000E17.000N118.500E39-1214.000N11.000N14.000N118.500E713-1611.000N110.000E11.000N 118.000E94-1018.250N110.000E14.000N 118.500E9合计98表2 南海北部锚系潜（浮）标站位站名纬度经度12.500N113.000E21.500N118.500E表3 调查航线船时设计站位经度纬度航距（海里）航速（节）航时抵站时间作业时间离站时间111321.5129.20 10：00113.421.523.97122.09.2012：000.59.2012：30113.821.523.97122.09.2014：300.59.2015：00114.221.523.97122.09.2017：000.69.2017：36114.621.523.97122.09.2019：360.69.2020：1211521.523.97122.09.2022：120.69.2022：48115.421.523.97122.09.210：480.69.211：24115.821.523.97122.09.213：240.69.214：00116.221.523.97122.09.216：000.79.216：42116.621.523.97122.09.218：420.79.219：24117.221.523.97122.09.2111：240.89.2112：12117.621.523.97122.09.2114：120.89.2115：002118.521.553.94124.59.2119：302.29.2121：4211921.529.97122.59.220：122.29.222：24119.521.529.97122.59.224：542.29.227：0612021.529.97122.59.229：362.29.2211：483120.521.529.97122.59.2214：182.29.2216：302118.521.5119.8712109.232：309.232：30118.520.559.941259.237：302.29.239：42118.519.559.941259.2314：422.29.2316：54118.518.559.941259.2321：542.29.240：068118.51789.90127.59.247：362.29.249：48118.51659.941259.2414：482.29.2415：00118.51559.941259.2420：002.29.2422：1212118.51459.941259.253：122.29.255：24111181429.97122.59.257：542.29.2510：061611811179.8112159.261：061.79.262：541711810.529.97122.59.265：241.79.266：12161181129.97122.59.268：429.268：42117.51129.97122.59.2611：121.59.2612：42116.81141.95123.59.2616：120.59.2616：421161147.951249.2620：422.29.2622：5415115.51129.97122.59.271：242.29.273：36115.512.271.921269.279：362.29.2711：48115.513.471.921269.2717：482.29.2720：00115.514.671.921269.282：002.29.284：12115.515.871.921269.2810：122.29.2812：247115.51771.921269.2818：242.29.2820：361171789.9127.59.294：062.29.296：188118.51789.9127.59.2913：482.29.2916：0012118.514179.8112159.307：009.307：00111181429.97122.59.309：309.309：30116.71477.92126.59.3016：002.29.3018：12114.214149.841212.510.16：422.210.18：54101131471.9212610.114：542.210.117：061131359.9412510.122：062.210.20：181131259.9412510.25：182.210.27：30141131159.9412510.212：302.210.214：421141159.9412510.219：422.210.221：541151159.9412510.32：541.610.34：3015115.51129.97122.510.37：001.410.38：241411311149.841212.510.320：5410.320：541121159.9412510.41：542.210.44：06111.51129.97122.510.46：362.210.48：48110.81141.95123.510.412：182.210.414：30110.41123.97122.010.416：301.910.418：24131101123.97122.010.420： 24110.421：2411011.529.97122.510.423：541.110.51：001101229.97122.510.53：302.110.55：3611012.423.97122.010.57：361.510.59：0611012.823.97122.010.511：061.810.512：5411013.223.97122.010.514：54210.516：5411013.623.97122.010.518：542.110.521：0091101423.97122.010.523：001.610.60：3611014.423.97122.010.62：360.910.63：3011014.717.98121.510.65：000.710.65：4211015.229.97122.510.68：12110.69：1211015.729.97122.510.611：421.510.613：1211016.229.97122.510.615：420.810.616：3011016.729.97122.510.619：000.910.619：5411017.229.97122.510.622：24110.623：2411017.729.97122.510.71：541.310.73：12411018.2532.96122.710.75：540.610.76：30110.317.8330.93122.610.79：060.610.79：42110.617.430.93122.610.712：181.710.714：00110.916.9830.93122.610.716：36210.718：36111.216.5530.93122.610.721：12110.722：12111.516.1330.93122.610.80：481.110.81：54111.815.730.93122.610.84：301.310.85：48112.115.2830.93122.610.88：241.910.810：18112.414.8530.93122.610.812：542.210.815：06112.714.4330.93122.610.817：422.210.819：54101131430.93122.610.822：302.210.90：42112.51429.97122.510.93：122.210.95：241121429.97122.510.97：541.910.99：48111.51429.97122.510.912：182.210.914：301111429.97122.510.917：00210.919：00110.51429.97122.510.921：301.610.923：0691101429.97122.510.101：360.610.102：121011314179.81121510.1017：1210.1017：1211314.953.94124.510.1021：422.210.1023：5411315.641.95123.510.113：242.210.115：3611316.341.95123.510.119：061.810.1110：5461131741.95123.510.1114：241.910.1116：18113.81747.9512410.1120：182.210.1122：30114.61747.9512410.122：302.210.124：427115.51753.94124.510.129：1210.129：12611317149.841212.510.1221：4210.1221：4211317.423.9712210.1223：421.410.131：0611317.823.9712210.133：062.210.135：18511318.2526.97122.310.137：362.210.139：48112.418.2535.9612310.1312：482.210.1315：00111.818.2535.9612310.1318：001.910.1319：54111.218.2535.9612310.1322：541.910.140：48110.618.2535.9612310.143：480.610.144：24411018.2535.9612310.147：2410.147：24511318.25179.81121510.1422：2410.1422：241131944.95123.710.152：060.910.153：0011319.529.97122.510.155：300.710.156：121132029.97122.510.158：420.610.159：1811320.529.97122.510.1511：480.610.1512：241132129.97122.510.1514：540.610.1515：30111321.529.97122.510.1518：0010.1518：003计划安排3.1 调查准备海洋调查专项任务的开展，包括海洋调查前期准备工作，主要包括海洋调查船的选择和升级改造、调查仪器的购买、安装和调试等。3.1.1调查船海洋调查船采用中国科学院南海所的实验3号调查船，该船排水量为3000t,具有走航的ADCP（800-1000米），CTD等船载设备，航行速度16-18节，续航能力45天左右，载员60人，其中科考人员30人。船上基本装备包括：万米水文绞车1台套、3000m水文铠装电缆绞车1台套、1500m以上水文铠装电缆绞车1台套、其它辅助观测用小型水文绞车2台套、现场作业时CTD可直接进出的湿实验室1间、大面观测干实验室1间、走航ADCP（38K）安装井一处、潜标布放龙门吊1台套、潜标布放绞盘至少1台套、潜标布放用小艇1艘、测波雷达安装平台一处、GPS安装位置至少2处、船舶气象仪安装位置一处、气象观测设备及观测位置一处、气象观测干实验室1间、海气边界层观测设备安装位置1处、探空观测工作平台1处、资料处理实验室2间等。海气边界层：为避免船体对测量的影响，走航通量观测系统需要安装在船首主桅杆上。GPS探空系统需要一间23m2的工作室，安放GPS接收机并能提供220V/1A的交流电源。3.1.2仪器设备物理海洋、常规海洋气象、海气边界层和高空气象主要调查仪设备表见表3，海洋化学与海洋生物主要调查仪设备表见表4。表3 物理海洋、常规海洋气象、海气边界层和高空气象主要调查仪设备表仪器名称数量（台）备注价格LADCP2深海大洋区LADCP观测必须采用双LADCP观测方式140万走航ADCP-300K11套170万UCTD1走航CTD观测180万XBT发射系统2包括2套发射系统，其中1套备用20万CTD2其中1套备用240万测量定位综合系统1测量定位便携式船载测波系统1波浪要素的自动观测70万微波辐射计1太阳辐射锚系潜标2600万浮标1100万涡动通量观测系统1气温、湿度和风速的脉动量60万GPS探空系统1气温、气压、湿度、风速、风向50万低空探空火箭 1气温、气压、湿度、风速、风向海气边界层监测系统1气温、湿度和风速的脉动量，海气界面通量60万船舶温湿梯度仪1温湿梯度10万激光雷达1风速、风向廓线200万高精度红外温度仪1海表皮温1万船舶气象仪1气温、气压、湿度、风速、风向10万能见度仪1能见度30万激光测云仪1云50万表4 海洋化学与生物生态主要调查仪设备表仪器名称数量（台）备注CO2分析仪1大气二氧化碳分压和海水二氧化碳分压电位滴定仪1总碱度无机碳分析仪1溶解无机碳荧光光度计1叶绿素初级生产力测量仪1初级生产力显微镜1微生物、微微型、微型、大中型浮游生物、底栖生物样品PH计1PH滴定管1溶解氧营养盐分析仪1硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、活性磷酸盐、活性硅酸盐消解法1总氮、总磷、溶解态氮、溶解态磷TOC1总有机碳CTD+采水器采集水样1水样采集多管采样器重力活塞采样器1底质取样垂直拖网1浮游生物采集底拖网1大型底栖生物超低温冰箱1微生物菌种资源保藏液氮罐1生物样品保存过滤器1水样过滤3.2 调查时间安排2012年9月11月，任务总用时约需45天。4工作量测算南海深水区北部水体物理海洋与海洋气象调查的工作量主要集中在潜标、浮标的布放和回收，现场调查时间主要集中于大面断面观测，具体工作量如下：表5 南海深水区北部水体物理海洋与海洋气象调查工作及工作量调查方式工作量大面观测11条断面98个大面站走航观测全航程观测5249.16海里锚系潜标观测2套（持续观测时间为3个月）锚系浮标观测1个抛弃式剖面观测98个（每大面站1个）探空观测206个探空气球（每个大面站1个，另外每天08时、20时各1个45天）大气波导低空探测火箭116个（每站1个）备注： 表6 南海深水区北部水体物理海洋与海洋气象调查工作时间科 目时间（小时）航行距离作业距离9721km437非作业距离2640km 118 98个大面站观测时间3小时/站3483个潜标10小时/个302个浮标4小时/个8合计818说明：航速12节5调查经费概算表7 南海北部水体综合调查2012年度秋季航次总经费经费开支项目经费（万元）说明1设计费30按总经费1%计算2备航费组织协调费30 (1%)调查测量船加改装费0加装改造龙门吊等仪器安装、调试、标定费、试航油水补给费15 (0.5%)生活必须品装载费2 (0.067%)航海图纸资料费3 (0.1%)备航检查费3 (0.1%)专用数据记录载体3 (0.1%)其它相关费用体检、仪器验收等3船舶运行费用船舶燃烧消耗费300 (10%)特