近岸海域环境动力强、生产力高，对渔业、旅游业和当地经济的发展至关重要。但是这种高产的近岸环境与一系列复杂的海洋学特征有关。为了更好地理解和保护这些生态系统，众多物理海洋学家正在对水体混合与交换的驱动力进行深入研究。

海流和涡流等复杂的近岸特征作为水体混合的驱动力，可影响海洋生物生产力和水体含氧量。了解水体混合的物理机制至关重要，尤其是表层水体和底层水体的垂向混合机制，近岸海域的生态系统依赖于底层水体的溶氧与营养物质。

SUNRISE项目

SUNRISE项目的主要目标就是揭示这些混合作用的机制，该项目是一个合作科研项目，由NSF和NERC资助，并由Dr. Rob Hetland, Dr. Jen MacKinnon, Dr. Leif Thomas, Dr. Jonathan Nash, Dr. Kipp Shearman, 和 Dr. John Taylor 等科学家牵头。

亚中尺度的近共振惯性剪切实验项目(The Submesoscales Under Near-Resonant Inertial Shear Experiment)，简称SURISE项目，研究风动近惯性振荡与带有亚中尺度锋面、涡旋和不稳定性的内波之间的相互作用。本质上来讲，这些都是驱动不同水团混合的物理过程，设置近岸海域内的热量、淡水以及缺氧区等等的结构。SURISE项目旨在深入研究北部墨西哥湾的强动力环境中这些物理特征混合驱动力。之所以选择北部墨西哥湾作为研究区，因为此处对当地渔业非常重要，以及其独特的一系列特征：每日近岸海风、24小时的惯性频率，还有大量的淡水羽状流。

受科氏力的影响，海流的惯性频率在全球不尽相同。北部墨西哥湾处于北纬29度附近，风驱动的惯性振动具有24小时的自然共振。另外，白天吹向陆地、晚上吹向海水的每日近岸海风，几乎与此内部频率形成共振。由此形成的强化洋流与大量输入的淡水在此结合，淡水输入主要来自密西西比河与阿查法拉亚河，美国大陆约三分之一的淡水由这两条河流入海洋。

综合以上这些独特的特征，北部墨西哥湾成为研究物理动力学的理想区域，该区域生产力极高并且对人类非常重要。Scripps海洋研究所的Jen MacKinno博士与本航次的其中一位首席科学家共同确定了该研究区域：“我们发现此区域有一条强动力河流，且该河流横向密度梯度明显。另外，此区域处于海风共振的纬度，并且此区域的物理动力学特征对社会活动至关重要。这是此研究课题的一个重要意义，通过在此区域开展此研究项目，我们可以调查各物理特征之间的相互作用。”

海上采样

2021年6月，SUNRISE团队的众多科学家驾驶R/V Pelican号 和 R/V Walton Smith号两艘科考船前往北部墨西哥湾开展这些独特物理特征的调查研究。科学家团队来自多所高校和研究所，包括美国俄勒冈州立大学、Scripps海洋研究所、斯坦福大学、罗格斯大学、剑桥大学和德州农工大学等。

整个项目将北部墨西哥湾的密西西比河与阿查法拉亚河羽状流的边缘作为研究重点区，以理清混合水体、暖流、贫氧区等水体结构的成因。为查明这些交互过程的完整过程，团队使用了一套仪器设备，包括拖缆、浮标和自动测量船等等。通过同时使用多种观测技术，研究团队可以实现在多个不同站位同时、多尺度观测不同的空间模式。

团队的数据测量工作使用了一些列RBR仪器设备，其中包括在船尾拖曳测量的一条20米长的温度链。该温度链由RBRsolos温度仪和RBRconcertos温盐深仪组成，并且非常适合搭载在OSU自主船上捕捉近表层、细尺度的垂向梯度特征。

SUNRISE团队在本次调查期间，还布放了两套Wirewalkers。Wirewalker是DMO公司的一款波浪动力海洋剖面测量系统，上面搭载了RBRconcerto C.T.D温盐深仪，以及其他流速、光学、溶氧等传感器。Wirewalker主体剖面部分依靠水面波浪动力，沿着锚系缆向下做单向棘轮运动。到达锚系缆底部之后，触发系统内的机械装置，剖面体自由上浮至水表。一次完整的剖面测量大约用时两分钟，为SUNRISE团队提供了大量高精度、高频率的水体观测数据。

使用Wirewalker还有助于SUNRISE团队锚定测量结果。Dr. MacKinnon解释说：“我们有两艘大船和两艘OSU自主船，它们同时在羽状流区域来回测量。Wirewalker布放在羽状流区域的中心区，可有效地在时间和空间上锚定测量数据。”这些仪器数据结合起来之后，即可将羽状流区域的物理动力过程绘制出全图。

与RBR合作

本次SUNRISE项目使用的很多仪器设备都来自RBR，团队选择RBR的原因也非常清楚。Dr. MacKinnon表示：“RBR仪器是最适合本次调查的，所有我们认识的团队，在进行类似调查时都选择的RBR。RBRsolo可以使用1-2Hz的快速采样率持续工作一年，而且传感器响应也非常快。”高频采样和快速响应时间结合，即可捕捉到水体的所有特征。Dr. MacKinnon说：“我们关注的水体结构大都是非常细微的结构，通常难以观测。但是有了这些RBR仪器，我们得以测量到这些结构的全貌。”最终，这些仪器使SUNRISE团队获得了研究所需的高水平分辨率。

SUNRISE团队对RBR仪器的尺寸和稳定性也非常满意。Dr. MacKinnon说：“把CTD做成非常小是很难的，RBRcocnerto非常好用，几乎是你能买到的最小的CTD。而且，仪器非常坚固耐用。我们曾不小心将仪器摔到地上，仪器没有一点损坏。”另外，RBRconcerto重量非常轻，SUNRISE团队可轻易地使用胶带和卡箍将其固定在拖缆上。

Dr. MacKinnon还有一个最喜欢RBR的原因是Ruskin软件的兼容性非常好：“几乎所有的研究人员都在用Mac系统，RBR的Ruskin软件在Mac系统运行的非常好。我们有几十台RBRsolo温度计，需要挨个下载数据。但是，实际上我们只需要将数据线插上，停止仪器和下载数据的操作，软件全都自动完成了，这种‘自动操作’功能为SUNRISE项目的数据收集工作提供很大的便利。”

下一步计划

为期两年的SUNRISE项目会持续采集数据一直到2022年。接下来会使用这些仪器沿着类似的巡航轨迹继续测量数据，进一步梳理驱动北部墨西哥湾混合作用的的物理动力特征。SUNRISE团队希望可以用一种前所未有的方式揭示这些物理动力学特征：“科学考察的最有意思的事情之一就是会有前所未有的发现，通过此研究项目，我们一定会有全新的研究成果。”

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RBRconcerto 和 RBRsolo 体积小、重量轻、性能稳定并且易于操作。Wirewalker波浪动力剖面测量系统，依靠波浪动力测量海洋剖面，数据可实时远程传输。了解更多RBR仪器信息，可随时联系我们。