美国海底观测网

海王星计划最初是由美国科学家提出的，主张使用新的光电缆并配以仪器传感器，开展大尺度的地球/海洋测量。在经过一系列的研讨论证后，科学家提出了在胡安·德富卡（Juande Fuca）板块构建区域海底观测网。胡安·德富卡板块位于俄勒冈州海岸、华盛顿州和英属哥伦比亚的海岸外，横跨陆架和陆坡，兼具热液喷发和冷泉渗漏，同时又是世界上12个主要大地构造板块中最小的一个，安装仪器的成本和效益在可接受范围内，因此是一个理想的观测区域。

2000年，美加签署了谅解备忘录，建立了双边合作项目。加方代表为太平洋海洋科学与技术研究所和维多利亚大学，美方代表为华盛顿大学、伍兹霍尔海洋研究所、蒙特雷湾水族馆研究所和美国宇航局喷气推进实验室。美方筹集了2500多万美元，用于研究海底观测网所需的电力、通信及规划研讨会。加方筹集的资金用于召集科学家，制定科学研究计划和资助科学研究申请。从加方来看，海底观测网的基本特征包括：Gb级别的带宽、千瓦级别的电力、精密的计时、成千上万的连接设备；可在3000m以内的水深运行25年的设计寿命；提供灵活性网络，以控制运营成本；一旦全面运行，可容年数据流量50TB；具有良好的可扩展性（Barnes et al.，2010，2013）。

2003年加拿大海王星计划的第一个主要基金（6240万加元）由加拿大创新基金会和英属哥伦比亚知识发展基金联合资助，用于海底观测网的基础设施建设。这两个资助机构要求维多利亚大学持有并负责运作海王星观测网。太平洋海洋科学与技术研究所于2002年解散，因此维多利亚大学领导由12个加拿大大学和一些政府部门组成的团体。2003年底，美国国家科学基金会制定了海底观测网计划，并与维多利亚大学签署谅解备忘录，共同开发区域海底观测网。

由于美国资金延迟，未能实现分摊成本的降低，但2006年底加拿大海王星计划又成功获得了2000万加元的额外资助（加拿大创新基金会资助800万加元，英属哥伦比亚知识发展基金资助800万加元，另外还有价值400万加元的实物支持），累积获得资助共7840万加元及价值2000万加元的实物支持，用于海底观测网的基础设施建设。2007年，海王星计划获得了加拿大自然科学和工程委员会、加拿大创新基金会、英属哥伦比亚省高等教育的临时基金资助（1320万加元）。同年，维多利亚大学成立了加拿大海底观测网中心（Oceannet-work Canada，ONC）。ONC是一个非营利机构，同时管理海王星海底观测网（NEPTUNE Canada）和金星海底观测网（VENUS）（图2-1），促进它们的持续发展。ONC曾获得加拿大创新基金会的运行资助（2010—2012年共2400万加元），并于2013年获得了加拿大创新基金会和省级运营基金的运营资助（2012—2017年）。ONC也成功获得了2009—2013年用于商业化研究机构下的联邦卓越中心资助的1320万加元，用于海底观测网的商业化和教育推广。ONC在融资阶段获取了成功的经验，依靠的是组织化和透明化的管理，与科学界和基金团体展开广泛的联系，以及与相关行业、技术领域和其他领域潜在的伙伴保持紧密的联系并听取建议（Barnes et al.，2013）。

加拿大海王星观测网于2007年开始铺设缆线，2008年安装设备，2009年投入使用。观测网位于巴克利湾（Barkley Sound）渥太华岛西海岸，沿着卡斯凯迪亚（Cascadia）俯冲带，直至卡斯凯迪亚盆地的深海平原以及胡安·德富卡洋脊的“奋进号”（Endeavour）段，基本覆盖了胡安·德富卡北部约20万km2的大部分区域，由800km的海底光电缆相联的各种仪器，将东太平洋这块海区的深海物理、化学、生物、地质过程的实时观测信息，源源不断地传回陆地实验室，并通过互联网传给世界各国的终端（图2-1）。

图2-1 ONC所属的NEPTUNECanada和VENUS观测网的布线图（引自http：//www. neptunecanada.ca/）

注：NEPTUNECanada原观测点ODP889现改为Clayoquot Slope；ODP1027观测点改为Cascadia Ba-sin

作为加拿大海王星观测网的原型试验，加拿大建立了小型试验观测系统VENUS，该观测网位于加拿大英属哥伦比亚、维多利亚和温哥华附近的Salish海沿岸（图2-1）。第一条4km长的线于2006年初在山尼治湾（Saanich Inlet）铺设，节点位于峡湾内的好氧 厌氧过渡带附近100m水深的区域；第二条40km长的缆线于2008年完成安装，该线路有两个节点，从弗雷泽（Fraser）三角洲延伸，跨越乔治亚海峡（Strait of Georgia）的大部分区域。金星海底观测网可用于研究300m水深内的海洋和生物作用以及三角洲动力学（Barnes et al.，2013）。在过去的近十年中，实时数据和图像资料已经成功地从萨尼奇湾传输到金星海底观测网站。

NEPTUNE Canada和VENUS两个网络是维多利亚大学的姊妹项目，皆是先进的光电缆观测系统，拥有很多相同的设计理念，很多NEPTUNECanada的实验都是在VENUS上进行的。ONC除拥有这两大观测网以外，还建有北极观测网。2012年8月13日，经过加拿大努纳武特（Nunavut）环境影响评估委员会批准，开始在北极建立观测网。在项目的初级阶段，主要在加拿大努纳武特地区剑桥湾（Cambridge Bay）布放一个小型的有缆海底观测网，并于2012年底顺利完工。加拿大北极观测网是一个基于社区的海底观测网（Community-Based Observatory），是加拿大北极的第一个海底观测点。2014年，加拿大北极观测网进一步扩大，延伸到位于威尔士和维多利亚岛东部的北极腹地，通过皮尔海峡（Peel Sound）、富兰克林海峡（Franklin Strait）、莫德皇后湾（Queen Maud Gulf）（图2-2）。

图2-2 加拿大海洋观测网络北极观测网布点图（引自http：//www.neptunecanada. ca/）

有关ONC观测网的一些最新信息如下：

·3个观测区；

·5个岸基站；

·850多千米缆长；

·11个仪器安装节点（Nodes）；

·32个仪器平台；

·6个移动观测平台；

·180个仪器全天候在线观测；

·3400个传感器；

·2006——VENUS观测网首次运行；

·250+保存兆兆字节数据；

·140——每天回收千兆字节数据；

·0——免费获取数据。