自由流人工上涌系统和方法与流程

背景技术：

1、上涌将冷的富含营养物质的水带到海洋的表面，这极大地增加了生物生产量，全球鱼类生产的大约25％来自天然上涌，该天然上涌仅占海洋总面积的5％。其他估计表明，沿海上涌区域仅占海洋表面的百分之一，但它们却贡献了世界上大约50％的渔业上岸量。相比之下，海洋的绝大多数实际上是一片荒漠，表层水中的营养物质浓度较低，但是一旦在光合作用和波浪混合区以下，营养物质就显著增加。深海是真正巨大的硝酸盐储库。实际上，浮游植物在死亡之前吸收表层营养物质并使这些营养物质下沉，从而剥夺表层水的这些营养物质。在夏季月份期间尤其如此，此时最容易获得用于光合作用的阳光。因此，深海中的生物生产量平均几乎是陆地的十分之一。在理想环境下，海藻和浮游植物的生物生产量显著超过陆生植物的最高产量。

2、在海洋中存在密度梯度，称为密度跃层，其主要受盐度和温度梯度控制。这导致海洋的分层并产生重力势能，上涌必须以该重力势能为动力。如果没有密度梯度或分层，则混合可以更自由地发生，并且只需很少的能量即可将富含营养物质的深层水带到表层。因此，在冬季月份内和靠近两极的地方，表层营养物质趋于增加，表层水由于温度较低而变得更稠密。

3、人工上涌能够集中冷却和催肥表层水，从而大大提高生物生产量，其方式与催肥农田并无二致。这可广泛应用于水产养殖，包括海藻、软体动物和鱼类，而且也可帮助重振自然生态系统。即使在存在大量捕捞的情况下，上涌的显著增加也可用于帮助重新建立鱼类资源，和依赖于这些鱼类资源的高等营养动物，诸如鲸鱼。从深处升起的凉的清洁水还可直接改善各种生态系统的健康状况，例如减少养鱼场中的虱子或减轻可能引起珊瑚白化的变暖事件。类似地，滤食动物消耗的生物物质往往会随着深度的增加而增加。

4、水具有高密度和比热容。非常低的能量流可传递大量的热能。在驱动水流的能量和水流携带的热能之间存在大约100,000倍的倍数，并且这对于减缓气候变化具有直接的意义。例如，冷却给定位置中的表层水可对当地大气环境具有直接影响，包括影响空气温度、云层覆盖、降水等。将较冷的水泵送到大陆架上可用于直接减缓较暖的水朝向两极的总体移动，并且由此减缓对水温敏感的许多物种的迁移。

5、在极端情况下，人工上涌可用于直接影响全球气候。例如，冷却的表层水可直接防止导致飓风形成的温暖的表层水，从而防止飓风产生。或者冰川前面的冷却水可隔离并保护冰川免受温暖海水的影响，并且由此减慢冰损失的速度。大规模的人工上涌和下涌也可用于直接改变洋流，例如，减慢洋流进出北极，从而导致北极的冷却，北极冰覆盖的增加，以及将起到全球冷却作用的反照率的增加。

技术实现思路

技术特征：

1.一种设置在水体中并且锚定到海床的上涌器阵列，所述上涌器阵列包括：

2.如权利要求1所述的上涌器阵列，其中所述水翼旋翼具有从所述中心枢纽径向延伸的三个叶片组件，其中所述水翼旋翼具有不超过三个叶片组件，其中所述三个叶片组件彼此以120度设置。

3.如权利要求1所述的上涌器阵列，其还包括多个推进器，其中相应的推进器设置在所述叶片组件中的每个叶片组件的相应终端处。

4.如权利要求3所述的上涌器阵列，其中所述浮标包括电源，所述电源被配置为向以下各项供电：

5.一种设置在水体中的上涌器阵列，所述上涌器阵列包括：

6.如权利要求5所述的上涌器阵列，其中所述系绳被构造成上下绞动以部署和收回所述水翼旋翼。

7.如权利要求5所述的上涌器阵列，其中所述多个上涌器系统的所述水翼旋翼设置在所述水体中30米至150米之间的深度处。

8.如权利要求5所述的上涌器阵列，其中从所述中心枢纽径向延伸的所述多个叶片组件限定在5米至30米范围内的直径。

9.如权利要求5所述的上涌器阵列，其中所述多个上涌器系统还包括从所述系绳延伸到所述叶片组件中的一个叶片组件的多个系索组件，其中所述多个叶片组件中的每个叶片组件包括联接到其上的一个或多个系索组件。

10.如权利要求5所述的上涌器阵列，其还包括在所述多个上涌器系统之间延伸并且将所述多个上涌器系统联接在一起形成网格构造的多个阵列线。

11.如权利要求5所述的上涌器阵列，其还包括一个或多个系泊系统，所述一个或多个系泊系统分别联接到所述多个上涌器系统中的一个或多个上涌器系统，所述多个系泊系统锚定到所述水体的底部并且被构造成将所述多个上涌器系统保持在所述水体中的位置处。

12.一种被构造成设置在水体中的上涌器阵列，所述上涌器阵列包括：

13.如权利要求12所述的上涌器阵列，其中所述系绳被构造成从所述浮标向下延伸到所述水体中，其中所述系绳包括被构造成弯曲或挠曲的缆绳。

14.如权利要求12所述的上涌器阵列，其中所述水翼旋翼包括：

15.如权利要求14所述的上涌器阵列，其中所述叶片组件中的每个叶片组件包括从所述中心枢纽延伸的连接到叶片的构件。

16.如权利要求14所述的上涌器阵列，其中所述叶片组件被构造成相对于由所述系绳限定的轴线上下俯仰。

17.如权利要求14所述的上涌器阵列，其中所述水翼旋翼被构造成呈现：

18.如权利要求14所述的上涌器阵列，其中所述多个叶片组件被构造成围绕由所述系绳限定的所述轴线旋转。

19.如权利要求14所述的上涌器阵列，其中多个相应叶片组件被构造成围绕由所述叶片组件的相应长度限定的相应中心轴线旋转。

20.如权利要求12所述的上涌器阵列，其中所述水翼旋翼被构造成朝向所述水翼旋翼设置在其中的水体的所述表层向上泵送水。

技术总结
一种上涌器阵列，所述上涌器阵列被构造成设置在水体中并且具有一个或多个上涌器系统。所述一个或多个上涌器系统包括：被构造成浮在所述水体的表层上的浮标；联接到所述浮标的系绳；以及联接到所述系绳的水翼旋翼。所述水翼旋翼被构造成基于所述系绳的长度设置在所述水体中。

技术研发人员：彼得·斯特尔特·林恩,乔纳森·B·庞帕
受保护的技术使用者：奥特尔实验室有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15