早在2003年，日本海洋科技界就积极推动建造大规模的海底观测系统，提出了宏伟的ARENA计划。ARENA海底观测网技术上设计周密，科学上全面开花，地理上日本岸外全覆盖。ARENA网计划在日本东面海域沿太平洋俯冲带的两侧建网，每个观测节点有众多呈树状连接的传感器，其无论在抗故障能力、电源供应系统、数据传输系统等各方面，都有创新的设计，应当说是集日本海洋高技术之大成。但是因为计划太宏大，学科和空间覆盖太广，忽视了经费预算的问题，以至于最后不得不放弃实施。
取代ARENA观测网的是DONET计划，即“地震和海啸海底观测密集网络”（Dense Ocean-floor Network System for Earthquakes and Tsunamis）的简称。DONET计划于2006年由日本文部科学省（MEXT）立项支持，以海洋科技厅（JAMSTEC）为主执行，2011年建成（Kawaguchi，2008）。作为一个地震多发的国家，地震和海啸的预警和研究是其海底观测的首要目的。日本列岛处在四大板块（欧亚板块、太平洋板块、菲律宾海板块、北美板块）之交，地震就发生在板块的俯冲带。日本东面有太平洋板块俯冲，南面有菲律宾海板块俯冲，后一个俯冲带在地形上的表现是个4000m水深的深海槽，日本称之为“南海海槽”（南海トラフ，Nankai Trough），是大地震的多发区，严重威胁着日本的沿岸居民的生命财产安全（Suyehiro et al.，2003）。这里发生里氏8级以上地震的周期约为100～150年，日本1944年的“东南海地震”和1946年的“南海地震”，都在这里发生（图4-1）。日本地震研究委员会指出，今后30年发生如此规模地震的概率为60%（Kawaguchi，2007）。因此，与ARENA沿着海岸长距离拉网的设计不同，DONET的地理目标明确：就在日本的“南海海槽”建网。
图4-1 DONET网所在的日本“南海海槽”（右下方插图的红线）
DONET观测网的主要特色在于检测仪器的密集分布，这也是其名称以“D”字（dense）开头的道理。整个DONET观测网集中在纪伊半岛以南的海域（图4-2），总共有5个科学节点，20个观测点，观测点之间相距15～20km，各自配备有地震仪、压力计等多种观测仪器，能够精确观测不同程度的地震、海啸和海洋板块变形等（图4-3；Kawaguchi， 2008）。
图4-2 日本DONET计划海底观测网位置及节点分布图
紫红色圆点代表科学节点，橙色圆点代表观测站（Kawaguchi et al.，2008）
图4-3 DONET的结构设计
（a）图为DONET的结构设计
（b）图为DONET的海底示意图
日本DONET海底网已经在2011年建设完成，2011年5月10日前安置了17个仪器观测站，7月31日，围绕5个科学节点分布的20个观测站全部安装完毕（图4-4；表4-1）。布网的工作总共用了17个月，出动了7个航次，动用了87次ROV的下潜。接下去是仪器设备的继续安置，但是现有的设备已经在发挥作用。2011年3月11日日本东北里氏9级地震，DONET网虽在800km之外，依然收到了80mm幅度的海啸记录（图4-5）。DONET是仪器布局最为密集的海底观测网，所以其在网站上宣布：世界上最精细的地震海啸观测网已经建成。
图4-4 2011年7月底建成的DONET海底观测网（A，B，C， D，E指观测科学节点）（引 自 http：//www.jamstec.go.jp/jamstec-e/maritec/do-net/index.html）
表4-1 DONET海底观测网科学节点的位置
DONET网以观测从地震海啸为主题，进一步拓宽到海底地下流体、生物地球化学以及海底生物等多学科的观测研究，从“俯冲带工厂”的角度理解发震带的深部过程及其生物地球化学效应。更为重要的下一个目标，是将日本“南海海槽”深海区大洋钻探的井下地震观测站，与DONET联网（图4-6；IODP，2011）。日本“地球号”立管钻探船投入综合大洋钻探计划（IODP）运行以来，中心任务就是在菲律宾海板块日本以南的俯冲带“南海海槽”进行钻探，其目标是进入海底大约7000m，钻到俯冲板块的发震带，设置海底深处的地震观测站，监测板块的细微活动，实现地震海啸的及时预警。这项称为“南海海槽发震带试验”（Nankai Trough SEIsmogenic Zone Experiment， Nantro SEIZE）的宏伟计划，已取得了重大进展，一旦钻探和井下设施安装完成，将实现海底观测和井下观测共同联网的崭新局面，为海洋的地震监测谱写新的篇章（Nakano et al.，2013）。
图4-5 DONET网在日本东北岸外布放的仪器
（a）TM1和TM2为压力仪布放的站位点，红色星号代表2011年发生的大地震；（b）2台压力仪监测剖面，蓝色代表TM1站，红色代表TM2站
继DONET建网工程2011年建成之后，日本开始建设DONET2，并于2015年完成。这样，日本针对两大俯冲带的地震源区，全面完成了南边海域的海底观测网建设。和DONET网一样， DONET2计划也是由文部科学省立项投资建设的。DONET2观测网位于DONET网的西边，技术设置与之相似，只是规模比DONET更大一些，缆线总长450km，有7个科学节点、29个观测点。建设DONET2期间，还为DONET网辅设两个科学节点（图4-7；表4-2）。两套DONET网的建成，为日本来自南边海域的地震和海啸提供了海底预警装置，并且和大洋钻探相结合，为研究板块俯冲带的地震机制提供了科学设施。与DONET相比，DONET2观测网的另一个优点是具有两个登陆点，为观测系统的持续运行提供了“双保险”（图4-7）。
图4-6 IODP大洋钻探井下观测站与DO-NET海底观测网的联网（IODP，2011）
图4-7 日本南岸外的DONET 和 DONET2海底观测网
注意DONET2观测网具有两个登陆点（黑色五角星），DONET网只有一个
表4-2 两期DONET计划的比较
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