建设的目的和意义

尽管海洋学家们已经认识到北阿拉伯海和阿曼海的洋流及其相关的上升流是由季节性季风所驱动（Shietal.，2000），但对于该海域的环流和它的变化尚知之甚少。阿曼海是连接世界重要的产油区波斯湾（又名阿拉伯海湾）和阿拉伯海的唯一通道（图5-1），世界上约1/3的海运石油要途经阿曼海（U.S.Energy Information Administration，2011），运输到世界各地，因而阿曼海具有重要的国际战略意义。同时，阿曼海还具有丰富的渔业资源，是阿曼苏丹国（简称阿曼）的主要产渔区，因此环境因素的实时观测对于监控当地海水水质和渔业资源显得尤为重要。阿曼海是多水团的混合区，高温高盐的波斯湾水和来自阿拉伯海的低盐水在这里混合后流入印度洋，是世界大洋深层水团的一个重要来源（Johns et al.， 2000）。由于缺乏观测数据，海洋学家们对于这一海区环流信息和一些基本的物理过程的了解十分欠缺。北阿拉伯海海洋观测网的建成有助于深入研究阿曼海和北阿拉伯海的洋流等物理动力环境与生物过程之间的关系，以及它们的季节性和年际性演变特征。以下将从四个方面讲述该观测网的特点及其在科学、社会上的应用价值。

1.海底观测网发展史上一次独特的探索

北阿拉伯海海洋观测网由美国私营的海洋科技公司（灯塔海洋研发有限公司）和美国科研院校（德克萨斯农工大学）共同合作完成，并以海洋科研公司为主要的网络设计和实施载体，科研院校为主要的数据管理和分析机构。可以说，这种组织模式在全球观测网的建设中，甚至在整个海洋观测史上都是一次非常独特的尝试，因为世界其他海底观测网都是由科研院校作为主导承建单位来建设。另一个与其他观测网不同的是，这一观测网是以海水观测为主，海底观测为辅，这主要是由该观测网的科研和设计目标所决定的。除此之外，该观测网的建造和研究经费主要来自股东集资，而非像其他观测网主要以国家政府经费支持为主，这是私营企业进行海洋科研探索的一次重要尝试。目前，该观测网对北阿拉伯海和阿曼海的海流、温盐和其他的环境参数进行了长期、连续观测，在对这些观测数据系统分析的基础上，已对该海区的一些有趣的重要海洋现象做出了科学阐释，包括深海海洋对极端天气的响应、近岸缺氧现象的成因及季节变化、深水散射层的垂向运动及时空演变等。这些研究成果充分证明了海底观测网的可行性、实用性和随之带来的巨大的潜在科研及社会价值。

图5-1 北阿拉伯海洋观测网位置及系统设计示意图

（a）LORIⅠ和LORIⅡ系统的站点位置图；（b） LORII系统示意图，深度数字的位置代表RDCP的位置；（c）LORIII潜标的设计示意图（ADCP：声学多普勒流速剖面仪；RD-CP：安德拉海流剖面仪）

2.观测和海洋数值模式相结合

为了辅助观测网数据的分析和解释，在研究海区建立了一套区域三维海洋数值模式，其目标是结合观测数据，建立北阿拉伯海实时海洋预报模式，以支持该海区的海洋科学研究和社会应用，如示踪和预报环境灾害现象等。资料表明，整个中东地区，包括霍尔木兹海峡东部都处于海啸多发区。结合地震海啸的实时观测数据，还建立了一套对整个阿曼海岸的海啸预报模式。这一模式不但可以用于快速海啸预警，而且高精度的观测结果还可以为疏散路线的规划、城市港口的设计和突发事件的应急响应提供帮助。

需要指出的是，德克萨斯农工大学和灯塔海洋研发公司的科研人员共同开发了一套严密的质量保证/质量监控程序，用来处理数据并为进一步的科研使用做准备。整个网络系统每个月采集的数据超过1.6千兆，数据处理本身就包含了大量繁琐的工作。目前，数据处理程序已经实现流程化、自动化和标准化。在这一工作过程中，积累了丰富的数据处理、管理、存储和分享方面的经验。

3.观测网研发和维护的经验

在项目初期，因为出现了很多预想不到的问题，加上对于系统的维护周期也缺乏经验，所以整个系统的维护一直是个非常棘手的问题，直到后来解决了阴极保护和生物附着等技术难题，维护次数开始减少并做到了标准化。观测网维护的目标就是在保障系统的正常运作的前提下，尽量减少系统维护的耗费。因为整个系统设计完全位于水下，系统被破坏的可能性大大减少，维护费用，尤其是船舶费用随之也显著地减少了。观测网运行经验表明，全面维护的周期最长为2年。目前，对于浅水系统的研发维护周期和过程已经形成了完整的标准化流程；对于深水观测系统，由于处于更深水区，遇到的挑战更多，因此，它的维护过程还有待进一步完善，以期形成完整的标准体系。

4.观测网的科学研究与社会应用价值

阿拉伯海有缆海洋观测网采集的时间序列数据，可以用于研究该水域的海洋过程的长期变化并从中厘清季节和年际性变化、鱼类资源和其他与关键生态要素的时空演变，以及一些偶发事件的成因。这些研究对于管理当地的自然资源和气候变化尤为重要。实时的连续观测可为政府相关部门的有效管理和决策提供相关科学依据，结合预报模式，一些海洋灾害可以进行实时观测，甚至预报并在最早的时间制定相应的应急措施。油气勘探公司可以利用实时数据来制定施工计划，从而避免对勘探设备的损坏和减少停工期。同时，海流预报模式的结果可以提升对漏油事件的反应处置能力，从而有效清理污染，减少生态环境破坏。