CTD测量与ADCP采样

王岩

经过七天的航行，9月7日，极地中心的五层小楼逐渐显现在地平线的尽头。“雪龙”号缓缓驶向极地中心码头，标志着“雪龙”号首次科教融合航次迎来了圆满的尾声。本次航次不仅承担着科研教学的任务，也是“雪龙”号在即将参与的第三十九次中国南极考察任务前的试航航次。

9月2日，正式起航。在送别仪式结束后，“雪龙”号加足马力，向东驶去。前来送别的人们与静静停靠在码头上的“雪龙”2号，一起目送着“雪龙”号逐渐远行。

第一天的航程有些许颠簸，很多同学暂时无法适应晕船带来的生理反应，在服下晕船药后，症状有所缓解。夜幕缓缓地向东方推进着，站在船舷，便可以看到一片片火烧云飘荡在天空的尽头。晨昏线逐渐推进着，不久，在地平线处的最后一抹红色也隐没在黑暗之中了。

9月3日，到达第一个站位，实践正式开始。同学们分成六组，同时进行物理、化学、生物、地质、技术、生态六个方向的实践任务。我所在的物理小组有两项任务，在甲板上学习参观CTD（温盐深仪）和采水瓶的下放操作，以及在干实验室学习ADCP（声学流速剖面仪）的工作原理和相关的数据处理。

CTD，即Conductivity（电导率）Temperature（温度）和Depth（深度）的缩写。通过测量海水电导率，便可以计算出海水的盐度，所以CTD又被叫作温盐深剖面仪。实际上，CTD搭载了多种传感器，凭借它们，“雪龙”号便可以采集到各种类型的数据。除了上述的三个参数外，本航次所使用的CTD还搭载了溶解氧以及叶绿素荧光传感器探头，测得的数据也将供化学和生物方向的同学使用。

CTD和采水瓶被一同放置在一个圆柱形的金属架中，在下放之前，检查CTD的状况和完成采水瓶的挂瓶是必需的。“CTD固定无误，传感器探头盖子全部打开！”船员完成了CTD的检查。随后，我们在老师的指导下开始了挂瓶操作。

挂瓶，是指将采水瓶的盖子固定到正确的打开位置。将两端瓶盖打开，把连接瓶盖的弹力绳一端固定在上端挂钩上，挂瓶操作便完成了。采水瓶是两头加盖的中空圆柱体，有一人多高，加上下方金属架的高度后，顶端的挂瓶操作变得有些困难。身高较高的同学主动承担起了顶盖的挂钩工作，其他同学则同时进行底盖的固定。24个采水瓶，48个瓶盖，几位同学一同上阵，不出5分钟，便完成了所有任务。

只有正确完成挂瓶操作，在到达指定深度后，控制室才可以用电磁驱动连接缆，顺利带上采水瓶的盖子，成功获得不同位置的水样。

一些同学来到了位于甲板二楼的控制室内，这里视野开阔，方便观察到缆车和下层甲板的状况。在控制室内，指令员紧盯着显示器荧幕，缆车操作员则站在一旁，等候着他的指令。

“开始下放！”指令员一声令下，缆车操作员按下保险开关，操纵握杆，熟练地将CTD设备下放至海水当中。成功入水后，CTD所测得的数据变成了荧幕上的一条条跳动的曲线。屏幕的右上方显示了深度信息和距离海底的位置信息。同学们被这一幕深深吸引，都不由得屏住了呼吸。随着缆车的下放，各条曲线也在屏幕上逐渐延伸着。“根据曲线，叶绿素深度最大层应该是在20米附近，上升的时候在这里采水。”一旁的指导老师向同学们讲解了曲线的应用。

快接近海底时，为避免仪器触底对CTD造成损伤，缆车操作员停止了下放，把摇杆向相反方向推进，抬升设备。在抬升过程中，CTD同样会记录海水的参数，并进行采水。这样连同下放时的记录过程，同一深度一共进行了2次数据采集。

在到达指定的深度后，暂时停止缆车，此时完成采水操作。黄海的深度并不大，实践组一共设置了近表层、中层、叶绿素最大层、底层这4个不同的采水深度。很快，屏幕上显示的深度示数逐渐增大到3米，第一个采水位置到达了。

指令员紧紧盯着显示器中的实时参数曲线，“暂停下放！” “现在水深25米，准备叶绿素最大层水！” 在一声声口令中，缆车操作员和甲板上的工作人员迅速完成了各项任务。“采水完毕，准备回收！”在此后的几个采水位置，也执行了同样的操作。

在干实验室中，指导老师向同学们讲解了声学多普勒流速剖面仪（ADCP）的工作原理 。“ADCP发出一束束声波，打在海水中的微小颗粒上。随海流一同运动的小颗粒反射后的声波会被接收装置俘获到，不过这个时候接收到的波与发射波有着不同的频率，就像是马路上的测速雷达一样，根据多普勒效应我们就可以测计算出海水流动的速度了。”

此外，老师还向大家介绍了数据的处理规范流程。“原始的数据可能与我们最终要使用的数据有差别，大家有没有想过，我们在测速的时候，船也是在运动的？实际的流速需不需要减掉船速？ADCP的采样数据非常快，一秒就会测得好多数据，如果我们想用这个时刻的数据，是只选择一个数据，还是把这个时刻附近测得的数据平均一下更为可靠呢？同样的，如果我们想获取某个深度的流速数据，是不是也要考慮这些影响呢？”

与此同时，化学组也在对取得的海水样品进行化验，以获取PH、溶解氧和营养盐浓度等参数。“雪龙”号上搭载了许多检测设备，只需要将海水样品放入，就可以显示出这些信息。

生物组的同学则把海水样品置于显微镜下观察。水蚤、剑虫、幼体虾……一个微观世界在电子显微镜下呈现开来。同学们对各种生物的种类进行了计数。同时，一部分海水样品也被过滤，以此富集环境DNA。在后期的检测中，这可以成为科研人员了解黄海生物多样性的指标。

直升机平台上，技术方向的指导老师向同学们展示了海上无人机的功能以及操纵。它们能在海面上空实施侦察任务，进行海况拍摄，还能协助进行海面搜救……在船上操纵无人机时，无人机虽悬停在原地，但船是在运动的，所以无人操作起来还是有些难度。不过在老师的指导下，同学们很快便学会了起降、悬停、翻滚等动作的操作。

在后面的三天时间里，各组同学轮换作业，每个人都参与到所有方向的实践环节中来。

责任编辑：贾倩颖