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水下机器人滑翔机或可成为测量海洋声级的关键工具

编译者:liguiju发布时间:Dec 4, 2019点击量:3740 来源栏目:科研动态

海洋噪音受到全球越来越多的关注,美国俄勒冈州立大学和NOAA的研究人员开发了一种利用水下机器人滑翔机来测量广阔海域声音水平的有效方法,该研究发表在《公共科学图书馆·综合》(PLOS ONE)杂志上。

俄勒冈州立大学地球、海洋和大气科学学院助理教授兼高级研究员、该研究的主要作者、NOAA太平洋海洋环境实验室声学计划成员Joe Haxel表示,健康的海洋生态系统需有特定范围内的噪音水平,以人类做类比,就是生活在乡村和城市以及其他非常吵闹地方的区别。

最近,海洋声被联合国教科文组织的全球海洋观测系统列为一个基本的海洋变量,源于它对海洋生物和人类的重要性,也因为它被用来监测和定位地震、海啸和核爆炸的一切信息。

传统上,科学家测量海洋声的方法是将水听器(本质上是一个水下麦克风)固定在水下,这样做的问题是科学家只能从单一地点获取数据。海洋声也可以从研究船上测量,但是操作昂贵。研究船也会制造很多噪音,干扰对声音敏感的鱼类和其他海洋动物。

将水听器连接到滑翔机上可以解决这些问题,因为滑翔机可以自主运行,相对安静,并可在几周内滑行数百英里。配备水听器的滑翔机可以对声栖息地退化的区域进行反复调查,并实时测量不断变化的噪音水平。科学家们还成功地利用滑翔机测量水下火山的噪音和预测海面风速。

滑翔机的另一个好处是,配备了其他传感器和仪器,提供如温度、盐度和深度等重要测量数据。

Haxel和他的团队将水听器与滑翔机相连,滑翔机长约5英尺,重约120磅。这架滑翔机在华盛顿格雷港和俄勒冈州布鲁金斯之间滑行了18天,行程约285英里。滑翔机沿着北美大陆架断裂带滑行,平均距离海岸约30英里,这是海洋深度开始急剧下降的地方。大陆架断裂是海洋动物迁徙的重要通道。

当科学家们获取到水听器的数据,他们面临的主要挑战是对算法进行微调,过滤掉滑翔机运行时产生的噪音。在进行过滤之后,研究人员能够将18天的滑翔机之旅中收集到的数据与该路线系泊处的水听器的历史数据进行相互参照。

Haxel表示,数据集排列如此紧密令人震惊。研究小组认为,滑翔机是测量水下海洋声音的有效且有价值的工具。

(李桂菊 编译)

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