- 光纤传感器构建全球海洋温度监测网络,精度达 0.001℃
- 来源:赛斯维传感器网 发表于 2025/8/7
由麻省理工学院海洋工程中心、澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)等 14 家机构联合发起的 “海洋光纤观测计划”(Ocean Fiber Observatory),在《自然・地球科学》发布的阶段性成果显示,通过改造全球 12 条海底通信光缆植入分布式光纤传感器,已建成覆盖太平洋、大西洋和印度洋的实时温度监测网络,可实现 2000 米深海、10 米空间分辨率、0.001℃测量精度的持续观测,为气候变化研究提供了革命性的数据采集手段。
传统海洋温度监测依赖卫星遥感和浮标阵列,存在显著局限:卫星仅能测量海面温度,且受云层影响;全球 3800 个 Argo 浮标虽能测量深海温度,但每个浮标的数据采样间隔达 10 天,空间分辨率仅 300 公里。而该计划利用现有海底光缆中的备用光纤,通过光时域反射(OTDR)技术实现分布式传感 —— 激光脉冲在光纤中传播时,会因分子热运动产生拉曼散射,其中斯托克斯散射光强与反斯托克斯散射光强的比值,可精确反演光纤所在位置的温度。
“我们开发的相干检测系统将拉曼散射信号的信噪比提升了 100 倍,使温度测量精度达到 0.001℃,同时通过脉冲编码技术将空间分辨率从 100 米提高至 10 米。” 项目首席科学家萨拉・琼斯博士解释,“这意味着我们能捕捉到洋流边界层仅几米厚的温度梯度,这在以前是完全不可能的。”
18 个月的运行已积累 1.2PB(1200TB)的海量数据,带来多项科学发现:在赤道东太平洋,观测到此前未被记录的次表层温度波动,其振幅达 ±0.5℃,周期约 20 天,这一发现正促使气象学家重新修正厄尔尼诺预测模型;在南极绕极流区域,首次测得深海(1500 米)温度以 0.02℃/ 年的速率上升,是表层升温速度的 3 倍,为海洋碳汇能力研究提供关键依据。
世界气象组织(WMO)已将该网络纳入全球气候观测系统(GCOS),预计到 2030 年将扩展至 50 条光缆,覆盖全球 60% 的海域。WMO 海洋观测部门主管彼得・布兰德表示:“这将使全球海洋热含量的估算误差从 5% 降至 1%,让极端气候事件(如飓风、厄尔尼诺)的预警时间提前 2-3 个月,每年可减少灾害损失超 300 亿美元。”
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