高风险,高回报:格陵兰岛近冰山水体观测案例

2013年7月,由Drs. Fiamma Straneo、Sarah Das、Hanu Singh、以及Albert Plueddemann领导的伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)研究小组,前往格陵兰岛进行观测,试图解释冰川下的海洋动力过程是如何破坏格陵兰冰川的稳定性,从而找到格陵兰岛冰盖水下冰层加速融化的原因。获取冰水交界处的海洋观测数据对于该研究至关重要。

然而通过研究人员靠近冰川观测非常危险,据观测组Dr. Clark Richards估算,Sarqarliup Sermia冰川(冰川末端厚度约为200m)平均每小时会有约3-5次的冰块坠落。于是,WHOI的工程师们提出一种安全又经济的新型解决方案:将配有喷气式发动机的商用皮艇改装成无人船(命名为“Jetyak”),即在皮艇座位出安装了伺服驱动控制器、用于自主操作的Ardupilot自动驾驶仪、和无线电通讯系统,同时在船上装配小型绞车、用于流场观测的ADCP、多波束回声测深仪、激光测量系统、以及用于海水参数观测的RBRconcerto C.T.D。有了这个“Jetyak”,研究人员可以在安全区域内操纵仪器进行观测。

这些靠近冰山与海水交界处的温盐深及流场数据,对于Dr. Straneo从事冰-海洋相互作用的研究有重要意义。2013年12月,Drs. Straneo、Heimbach发表在《自然》杂志的论文中提到,自20世纪90年代末,格陵兰冰盖体积开始成倍锐减,水下部分的加速融化能够部分解释体积减少现象,但具体物理过程尚不明确。冰盖融水一般会通过冰川底部流入海洋,造成冰川底部水体密度低于周边海水密度,因此形成上升流。然而,因为靠近冰川的现场观测数据难以获取,上述观点无法得到证实。Dr. Clark Richards说,本次观测的重点就是通过改造的经济安全的无人观测平台,获取冰川附近的海水温盐、湍流数据:“将温盐深仪固定在Jetyak的小绞车上,遥控Jetyak接近冰山采样。RBRconcerto C.T.D精度高、体积小、超低功耗、坚固耐用、适于高采样频率的剖面观测、以及无惧高纬结冰环境的特点,几乎是这类观测最理想的解决方案。”

随着无人自主观测平台技术的发展、自主观测平台的应用日益普及,RBR于2018年推出针对观测载具集成应用设计的RBRbrevio³ C.T.D。该仪器在保持一贯高性能的基础上,体积更加小巧,提供直角或直线式接口以满足实时数据输出需求,是目前集成到无缆水下机器人(AUV)、无人船(ASV)以及作业型水下机器人(ROV)等等自主观测平台上最小型的温盐深测量仪。

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Photo of the "Jetyak" in the ocean near Greenalnd's glaciers

WHOI观测队远距离遥控改装无人船Jetyak进行高风险近冰山水体观测 (Photo credit: Dr. Clark Richards)