论文部分内容阅读
2009年9月19日,帕特·安皮特罗,美国加州州立大学蒙特利湾分校海底测绘实验室首席水文学家、技师、项目经理
我们使用多波束声纳和无人遥控潜水器(ROV)探测深水洞穴,这两台仪器由多种复杂的传感器和其他许多组件组成,系统各部分互相连接并交流和分享彼此的数据信息,计算机系统则将所有的数据资料都记录下来。
多波束声纳系统包括以下主要部分:声纳本身,通常安装在船体水线之下,或安装在一根可下沉到水中的杆子上:一台或多台计算机以及操纵控制声纳的电子模块;一个用来定位和导航的感应系统;测量水中声速的传感器;用来记录输入数据以及协助整理数据的一台或多台计算机。
我们利用多波束声纳跟踪测出ROV所在的位置、方向,以及海底的地形,船舱内安装的数据采集电脑、键盘和监控系统都与所有的传感器相连,并确保互相之间的联系畅通无阻。许多不同类型的连接使得船舱内布满了大量电线和电缆,看上去就像一大堆乱糟糟的意大利面条。由于有这么多的传感器、数据源和软件包在运行,我们需要许多台电脑监视器来监视和控制一切。
在所有的仪器设备安装调试完毕,我们就可以开始收集和分析校准数据。多波束声纳可以帮助我们高密度地搜索海底的每一个角落,包括被淹没的洞口。最后,利用它所提供的数据,我们就可以进行海底地图的测绘工作了。
测绘工作完成之后,我们将卸除所有的多波束设备,然后安装ROV,那将是我们这次探险活动的另外个故事。
2009年9月20日至21日,赖克·克维特克博士,百幕大洞穴调查合作者,美国加州州立大学蒙特利湾分校海底测绘实验室主任
由于雷暴天气,我们被困在码头上,直到周日下午天才放晴。我们来到北岩地区,ROV就安置在那里。我们开始对一些较浅的(55~65米)灰岩坑进行探测,这是一次测试性质的探查。我们将配重块附加到ROV上,以加快其下沉速度。在ROV下沉时,我们看到许多蓑蚰纷纷游到暗礁下躲起来。蓑鲉是产于太平洋赤道地区的一种色彩鲜艳的锯鱿鱼,背鳍上长有毒刺。
ROV在下潜时遭遇一条虎鲨的攻击。它好奇地环绕着ROV游动,推它,但没咬它。在这次试潜水任务中,潜水员托德用ROV的机器人抓臂成功地采取了岩石样本。他还有一个额外的收获:捕了两条鱼做晚餐。
星期一早上风平浪静,我们出发了,任务是探索水下火山峰顶平台边缘处的陡峭斜坡的地质特征。由于科考船停泊有困难,我们不得不向西绕去,稍稍偏离了原先的目标。根据多波束测得的数据,我们在水下119米处发现了一个直径约1米的小洞口。后来,ROV的垂直推进器出了一点小故障,我们对它进行了现场维修。故障迅速排除,我们完成了预定的三次潜水计划。
2009年9月24日,艾米丽·麦克唐纳,美国国家海洋和大气局专家
清晨5时45分,闹钟响了。我迅速吃了早餐,然后带上相机、防晒霜和防晕船药物等出了门。我和其他科考队队员一起,赶上了从圣乔治到百慕大水族馆的头班公交车,我们的14米长的科考船“耐力号”就停靠在百慕大水族馆附近。科考队将利用ROV在百慕大群岛附近的大陆架收集数据,探寻深海洞穴。
科考船停泊在海上。我们顺着码头的海堤走下去,登上一艘小帆船摆渡过去,然后上了科考船。当人员和设备都到齐后,科考船慢慢离开海港,向公海驶去。百慕大群岛周围受到保护的堡礁附近可能就有我们想要探寻的深海洞穴。到达这些地方至少需要1至2小时。
途中,我们经过“二战”期问被故意沉没的一艘名叫Vixen的沉船的残骸,当时人们弄沉它是为了以此来阻止德国潜水艇通过。我们还经过了北岩,那是百慕大群岛最大的一块“陆地”,也是礁石的尽头处。“二战”期间英国军队曾在北岩进行打靶训练,而如今这里几乎没剩下多少岩石了,但仍设有灯塔,警告水手这里可能有浅滩礁石。
在湛蓝的海面上,飞鱼不断地掠过波浪。在海浪的颠簸中,我不断地被从船的一头颠到另一头。船晃动得厉害,我的记录写得歪歪扭扭的,在拍照和摄像时我不得不一手抓住船上的锚绳,一手握紧摄像机,尽力保持平衡。在这种独特的环境下进行拍摄,确实是一种不同寻常的体验。
2009年9月25日,克丽斯特尔·戈麦斯,美国加州州立大学蒙特利湾分校研究生
我们使用的RDV是一种小型深海潜水器,通常用于沿海水域如蒙特利湾,用于百慕大深海洞穴探险还是第一次。它体积不大,约长53厘米、宽24.5厘米、重12千克,其上配备有可旋转的高清摄像头,另外还有水下地形激光测量仪和4个照明灯。这台ROV可以下潜到水下200米深处,这是探寻水下洞穴最理想的深度。此外,它较小的体积也,适合在非常狭小的空间里探索,放下和收回都非常方便。
我们做的第一步是将科考船定位在我们感兴趣区域的附近,并保持在一个相对固定的地点。在将ROV放到水里之前,我们先在科考船的外侧安装了一个超声波传感器,这是一个带有全球定位系统(GPS)的传感器,可以准确定位ROV下沉时的位置。传感器接收由潜水器传来的信息,全球定位系统则记录下ROV的位置。
2009年9月27日,亚历克西斯·霍尔,美国加州州立大学蒙特利湾分校本科生
作为一名在校的大学本科生,能有机会参加这次百慕大洞穴探险,我感到非常兴奋。这样的初会通常都是留给研究生的,我能被选中前往,真的是太幸运了,而且我要写的论文也正好与ROV有关。
我参与了ROV的布置和收回工作。我的主要工作是维护科考船和ROV之间传递信息的电子和光纤电缆,并负责填写考察活动记录表,包括布置ROV的时间、地点、深度,以及ROV收集到的数据保存情况,这对以后的数据处理工作是至关重要的。
我们第一天的工作时间预定为15小时,这是一个漫长的工作日。在这次探险活动中,时间是最宝贵的,但我们今天把大部分时间都用在了仪器设备的调试上,因为我们必须确保船上所有的设备运行良好。
在接下来的两个同样漫长的工作日里,我们收集了许多有价值的数据资料,包括一些让我们非常感兴趣的海洋生物物种,如蓑鲉(或称狮子鱼、火鸡鱼)和一些以前未被发现的珊瑚品种,并对一些可能存在水下洞穴的地方进行了探索。
在之后的几天里,由于天气原因,科考船的外出探险活动被取消,我们花了一些时间来整理数据资料。此次探险活动的一个重要方面是,探险结束之后,这一研究项目同时也就结束了,所以我们必须整理出完整的资料,以供其他对百慕大洞穴生态感兴趣的科学家日后所用。我们将数据资料汇编成数字地图的形式,在视频录像中的关键之处作出标记,并填写了详尽的考察活动记录表。
在气候恶劣不适宜出海考察的几天里,我们有机会到百慕大岛上的城镇去浏览观光一番。这是一个可爱的旅游城镇,有着典型的岛屿生活特色,岛上的人彼此之间都十分熟悉,也非常友好。普遍使用的交通工具是轻便摩托车、小型汽车、渡船和公交车。
我们在百慕大考察的最后几天,又是每天长达15个小时的繁忙的工作日。我们努力收集各种数据。这里可考察收集的东西之多,足以让我们忙上几个月,但我们只有短短几天时间。我们每个人都感受到了很大的压力,这是我以前从未体验过的。我们获得并整理了尽可能多的数据资料,这次水下洞穴探险可以说是非常成功的。
对我来说,参加这次水下洞穴探险活动是一个千载难逢的机会。我和科学家们一起参加了这一由美国国家海洋和大气局资助的研究项目,看到了许多自然环境中的海洋生物,探索了海底不为人知的洞穴。在探险过程中,我觉得自己似乎也成了海洋科学家。
2009年9月28日,托德·哈伦贝克,美国加州州立大学蒙特利湾分校研究生
ROV可以在一些特殊的水下环境中工作,是水下探索研究的重要工具,利用它,我们可以近距离地观察通常难以看到的深海鱼类和无脊椎动物的生活。
操纵ROV是非常有意思的工作。给小小的ROV导航,就像玩有趣的视频游戏,所不同的是,我们控制的是真实的“游戏”,万不能因一时疏忽把事情搞砸了!该系统是用户友好型的,利用操纵杆可以控制潜水器上下、前后运动,一些按钮则被用来进行灯光和摄像的控制和操作。
以前我曾操纵ROV来观察研究蒙特利湾的软沉积物生态环境中的鱼类,而这次操纵它进行深海洞穴探索,对我来说是一个新的挑战。与蒙特利海湾附近淤泥浅滩环境不同,百慕大附近海域地处大陆架斜坡,ROV几乎是在垂直的岩壁上迂回前进,我必须非常小心,否则ROV的缆绳就有可能缠到岩石上。
海洋表面和深处的海流涌动强劲,这使得我们布置和操纵ROV更加困难。尽管ROV上配备有推进器以帮助运动,但强劲的海流对下潜产生了很大的阻力。为了解决这个问题,我们在遥控潜水器的抓臂上添加了一个配重块,以加快其下沉速度。
我们使用多波束声纳和无人遥控潜水器(ROV)探测深水洞穴,这两台仪器由多种复杂的传感器和其他许多组件组成,系统各部分互相连接并交流和分享彼此的数据信息,计算机系统则将所有的数据资料都记录下来。
多波束声纳系统包括以下主要部分:声纳本身,通常安装在船体水线之下,或安装在一根可下沉到水中的杆子上:一台或多台计算机以及操纵控制声纳的电子模块;一个用来定位和导航的感应系统;测量水中声速的传感器;用来记录输入数据以及协助整理数据的一台或多台计算机。
我们利用多波束声纳跟踪测出ROV所在的位置、方向,以及海底的地形,船舱内安装的数据采集电脑、键盘和监控系统都与所有的传感器相连,并确保互相之间的联系畅通无阻。许多不同类型的连接使得船舱内布满了大量电线和电缆,看上去就像一大堆乱糟糟的意大利面条。由于有这么多的传感器、数据源和软件包在运行,我们需要许多台电脑监视器来监视和控制一切。
在所有的仪器设备安装调试完毕,我们就可以开始收集和分析校准数据。多波束声纳可以帮助我们高密度地搜索海底的每一个角落,包括被淹没的洞口。最后,利用它所提供的数据,我们就可以进行海底地图的测绘工作了。
测绘工作完成之后,我们将卸除所有的多波束设备,然后安装ROV,那将是我们这次探险活动的另外个故事。
2009年9月20日至21日,赖克·克维特克博士,百幕大洞穴调查合作者,美国加州州立大学蒙特利湾分校海底测绘实验室主任
由于雷暴天气,我们被困在码头上,直到周日下午天才放晴。我们来到北岩地区,ROV就安置在那里。我们开始对一些较浅的(55~65米)灰岩坑进行探测,这是一次测试性质的探查。我们将配重块附加到ROV上,以加快其下沉速度。在ROV下沉时,我们看到许多蓑蚰纷纷游到暗礁下躲起来。蓑鲉是产于太平洋赤道地区的一种色彩鲜艳的锯鱿鱼,背鳍上长有毒刺。
ROV在下潜时遭遇一条虎鲨的攻击。它好奇地环绕着ROV游动,推它,但没咬它。在这次试潜水任务中,潜水员托德用ROV的机器人抓臂成功地采取了岩石样本。他还有一个额外的收获:捕了两条鱼做晚餐。
星期一早上风平浪静,我们出发了,任务是探索水下火山峰顶平台边缘处的陡峭斜坡的地质特征。由于科考船停泊有困难,我们不得不向西绕去,稍稍偏离了原先的目标。根据多波束测得的数据,我们在水下119米处发现了一个直径约1米的小洞口。后来,ROV的垂直推进器出了一点小故障,我们对它进行了现场维修。故障迅速排除,我们完成了预定的三次潜水计划。
2009年9月24日,艾米丽·麦克唐纳,美国国家海洋和大气局专家
清晨5时45分,闹钟响了。我迅速吃了早餐,然后带上相机、防晒霜和防晕船药物等出了门。我和其他科考队队员一起,赶上了从圣乔治到百慕大水族馆的头班公交车,我们的14米长的科考船“耐力号”就停靠在百慕大水族馆附近。科考队将利用ROV在百慕大群岛附近的大陆架收集数据,探寻深海洞穴。
科考船停泊在海上。我们顺着码头的海堤走下去,登上一艘小帆船摆渡过去,然后上了科考船。当人员和设备都到齐后,科考船慢慢离开海港,向公海驶去。百慕大群岛周围受到保护的堡礁附近可能就有我们想要探寻的深海洞穴。到达这些地方至少需要1至2小时。
途中,我们经过“二战”期问被故意沉没的一艘名叫Vixen的沉船的残骸,当时人们弄沉它是为了以此来阻止德国潜水艇通过。我们还经过了北岩,那是百慕大群岛最大的一块“陆地”,也是礁石的尽头处。“二战”期间英国军队曾在北岩进行打靶训练,而如今这里几乎没剩下多少岩石了,但仍设有灯塔,警告水手这里可能有浅滩礁石。
在湛蓝的海面上,飞鱼不断地掠过波浪。在海浪的颠簸中,我不断地被从船的一头颠到另一头。船晃动得厉害,我的记录写得歪歪扭扭的,在拍照和摄像时我不得不一手抓住船上的锚绳,一手握紧摄像机,尽力保持平衡。在这种独特的环境下进行拍摄,确实是一种不同寻常的体验。
2009年9月25日,克丽斯特尔·戈麦斯,美国加州州立大学蒙特利湾分校研究生
我们使用的RDV是一种小型深海潜水器,通常用于沿海水域如蒙特利湾,用于百慕大深海洞穴探险还是第一次。它体积不大,约长53厘米、宽24.5厘米、重12千克,其上配备有可旋转的高清摄像头,另外还有水下地形激光测量仪和4个照明灯。这台ROV可以下潜到水下200米深处,这是探寻水下洞穴最理想的深度。此外,它较小的体积也,适合在非常狭小的空间里探索,放下和收回都非常方便。
我们做的第一步是将科考船定位在我们感兴趣区域的附近,并保持在一个相对固定的地点。在将ROV放到水里之前,我们先在科考船的外侧安装了一个超声波传感器,这是一个带有全球定位系统(GPS)的传感器,可以准确定位ROV下沉时的位置。传感器接收由潜水器传来的信息,全球定位系统则记录下ROV的位置。
2009年9月27日,亚历克西斯·霍尔,美国加州州立大学蒙特利湾分校本科生
作为一名在校的大学本科生,能有机会参加这次百慕大洞穴探险,我感到非常兴奋。这样的初会通常都是留给研究生的,我能被选中前往,真的是太幸运了,而且我要写的论文也正好与ROV有关。
我参与了ROV的布置和收回工作。我的主要工作是维护科考船和ROV之间传递信息的电子和光纤电缆,并负责填写考察活动记录表,包括布置ROV的时间、地点、深度,以及ROV收集到的数据保存情况,这对以后的数据处理工作是至关重要的。
我们第一天的工作时间预定为15小时,这是一个漫长的工作日。在这次探险活动中,时间是最宝贵的,但我们今天把大部分时间都用在了仪器设备的调试上,因为我们必须确保船上所有的设备运行良好。
在接下来的两个同样漫长的工作日里,我们收集了许多有价值的数据资料,包括一些让我们非常感兴趣的海洋生物物种,如蓑鲉(或称狮子鱼、火鸡鱼)和一些以前未被发现的珊瑚品种,并对一些可能存在水下洞穴的地方进行了探索。
在之后的几天里,由于天气原因,科考船的外出探险活动被取消,我们花了一些时间来整理数据资料。此次探险活动的一个重要方面是,探险结束之后,这一研究项目同时也就结束了,所以我们必须整理出完整的资料,以供其他对百慕大洞穴生态感兴趣的科学家日后所用。我们将数据资料汇编成数字地图的形式,在视频录像中的关键之处作出标记,并填写了详尽的考察活动记录表。
在气候恶劣不适宜出海考察的几天里,我们有机会到百慕大岛上的城镇去浏览观光一番。这是一个可爱的旅游城镇,有着典型的岛屿生活特色,岛上的人彼此之间都十分熟悉,也非常友好。普遍使用的交通工具是轻便摩托车、小型汽车、渡船和公交车。
我们在百慕大考察的最后几天,又是每天长达15个小时的繁忙的工作日。我们努力收集各种数据。这里可考察收集的东西之多,足以让我们忙上几个月,但我们只有短短几天时间。我们每个人都感受到了很大的压力,这是我以前从未体验过的。我们获得并整理了尽可能多的数据资料,这次水下洞穴探险可以说是非常成功的。
对我来说,参加这次水下洞穴探险活动是一个千载难逢的机会。我和科学家们一起参加了这一由美国国家海洋和大气局资助的研究项目,看到了许多自然环境中的海洋生物,探索了海底不为人知的洞穴。在探险过程中,我觉得自己似乎也成了海洋科学家。
2009年9月28日,托德·哈伦贝克,美国加州州立大学蒙特利湾分校研究生
ROV可以在一些特殊的水下环境中工作,是水下探索研究的重要工具,利用它,我们可以近距离地观察通常难以看到的深海鱼类和无脊椎动物的生活。
操纵ROV是非常有意思的工作。给小小的ROV导航,就像玩有趣的视频游戏,所不同的是,我们控制的是真实的“游戏”,万不能因一时疏忽把事情搞砸了!该系统是用户友好型的,利用操纵杆可以控制潜水器上下、前后运动,一些按钮则被用来进行灯光和摄像的控制和操作。
以前我曾操纵ROV来观察研究蒙特利湾的软沉积物生态环境中的鱼类,而这次操纵它进行深海洞穴探索,对我来说是一个新的挑战。与蒙特利海湾附近淤泥浅滩环境不同,百慕大附近海域地处大陆架斜坡,ROV几乎是在垂直的岩壁上迂回前进,我必须非常小心,否则ROV的缆绳就有可能缠到岩石上。
海洋表面和深处的海流涌动强劲,这使得我们布置和操纵ROV更加困难。尽管ROV上配备有推进器以帮助运动,但强劲的海流对下潜产生了很大的阻力。为了解决这个问题,我们在遥控潜水器的抓臂上添加了一个配重块,以加快其下沉速度。