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從遙遠的外太空俯瞰人類賴以生存的地球家園，我們會發(fā)現(xiàn)，透過薄厚不一，不停運轉(zhuǎn)的大氣層，一顆表面積覆蓋著大片藍色海水的星球赫然呈現(xiàn)在大眾的視野之下。據(jù)科學(xué)統(tǒng)計，目前，地球上海洋總面積約為3.6億平方公里，約占地球表面積的71%，海水體積總計十三億五千多萬立方千米。如此龐大的占比面積，注定了海洋的存在于整個地球的生態(tài)系統(tǒng)而言具有無可替代的重要意義。
與陸地生態(tài)系統(tǒng)區(qū)別開來，海洋是一個大的生態(tài)系，其中包含許多不同等級的次級生態(tài)系。每個次級生態(tài)系占據(jù)一定的空間，由相互作用的生物和非生物，通過能量流和物質(zhì)流形成具有一定結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一體。眾所周知，雖然人們把世界海洋劃分為幾個大洋和一些附屬海,但是它們之間并沒有相互隔離，海水的運動會使海域相互作用相互影響，而這也構(gòu)成了與陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的差異。
事實上，海水的流動除了帶動整個海洋生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)外，還會與大氣發(fā)生微妙的能量交換，進而參與大氣循環(huán)，影響氣候的變化。而海洋與大氣之間存在的這種復(fù)雜的互動過程是通過海-氣界面這一通道來完成的。借助于這一通道，海洋與大氣之間在完成熱能交換的同時，會對大氣邊界層的結(jié)構(gòu)，海洋環(huán)流結(jié)構(gòu)以及海洋物質(zhì)輸運狀況產(chǎn)生強烈的影響。故而，對海-氣耦合界面進行科學(xué)觀測是掌握海洋與大氣相互作用機制的重要研究方向。
當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展以及海洋與大氣相互作用方面的研究日漸深入，海-氣耦合界面大氣邊界層觀測技術(shù)已經(jīng)日臻成熟，為海-氣通量研究領(lǐng)域做出了重大的貢獻。然而，受當(dāng)前觀測手段及技術(shù)的限制，人們對輸入海洋的熱量以及海洋反饋給大氣的熱量到底是多少仍舊不清楚，研究人員們也沒有研制出能夠直接觀測海洋上邊界層熱通量的科學(xué)儀器。
近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所尚曉東團隊在海洋熱通量研究方面取得了新的進展，相關(guān)研究成果發(fā)表在Acta Oceanologica Sinica上。據(jù)了解，尚曉東帶領(lǐng)的研究團隊在國家“十一五”高技術(shù)發(fā)展研究“863”計劃項目支持下，研制出了目前上響應(yīng)時間快的海洋探測快速溫度傳感器(響應(yīng)時間7ms)。在此研究技術(shù)的基礎(chǔ)之上，科研團隊經(jīng)過十多年的技術(shù)研究與突破，在中科院科研裝備研制項目和先導(dǎo)專項A的支持下，自主研發(fā)制造出了可直接觀測海洋上邊界層熱通量的先進設(shè)備——海洋熱通量儀。據(jù)了解，這款儀器是通過測量湍流的速度和溫度變化，來得出水下熱量的運輸情況的。
隨后，研究人員利用海洋熱通量儀在三亞近海岸和南海北部展開了科學(xué)觀測，在上首次測量得出到了水下熱通量的相關(guān)數(shù)據(jù)。尚曉東表示，氣候的變化主要是由海洋來調(diào)節(jié)的，太陽向地球輻射的熱量、地球吸收和排放的熱量等這些熱量的其中一部分卻消失了，科學(xué)上被稱為“熱失匯”現(xiàn)象，因此有人猜測這一小部分的熱量有可能被海洋內(nèi)部儲存起來了。故而，研究水下熱通量的意義就在于此。
上述這一先進的觀測海-氣通量技術(shù)將有望應(yīng)用于海洋科學(xué)研究、海產(chǎn)養(yǎng)殖以及氣候預(yù)測預(yù)報等方面。此外，該研究團隊負(fù)責(zé)人也表示，今后將會繼續(xù)開展一系列的科學(xué)研究，進一步加強海洋熱通量儀的觀測性能，使其應(yīng)用于海底熱液噴口的熱通量的測量。
資料來源參考：中國科學(xué)院南海海洋研究所、羊城晚報、百度百科
(原標(biāo)題：海-氣通量研究取得新進展 海洋熱通量儀問世)
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