海底热液冷泉观测方法及观测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海底热液冷泉观测方法及观测系统，属于海洋观测技术领域。
【背景技术】
[0002]现代海底热液的研究始于1977年，当时，美国的阿尔文号载人潜艇在东太平洋洋中脊的轴部采得由黄铁矿、闪锌矿和黄铜矿组成的硫化物。1979年又在同一地点约2610-1650米的海底熔岩上，发现了数十个冒着黑色和白色烟雾的烟囱，约350°C的含矿热液从直径约15厘米的烟囱中喷出，与周围海水混合后，很快产生沉淀变为“黑烟囱”，沉淀物主要由磁黄铁矿、黄铁矿、闪锌矿和铜铁硫化物组成。这些海底硫化物堆积形成直立的柱状圆丘，称为“黑烟囱”。
[0003]海底冷泉活动的发现是20世纪海洋科学的一个科学热点，对冷泉活动的研究提升了人们对深海资源的认识和利用。海底冷泉之广泛发育于活动和被动大陆边缘斜坡海底，海底沉积界面之下，以水、碳氢化合物(天然气和石油)、硫化氢、细粒沉积物为主要成分，温度与海水相近的流体，以喷涌和渗漏方式注入盆地，并产生一系列的物理、化学及生物作用，这种作用及产物称为冷泉。冷泉区别于热液喷口的地方是，喷泉喷射出的液体和周围海水温度大体一致，而海底热液喷出的液体则高于周围海水温度。巴西Campos盆地大型油气田的发现，引起对海底冷泉的关注；在深海海底冷泉周围发现了生命迹象对生物起源有重要的研究意义；在我国，在鄂霍次克海域海底冷泉上方发现天然气水合物(栾锡武等，2006 ;栾锡武等，2008)，在东海发现巨型海底冷泉，在南海发现了众多海底冷泉的证据(陈忠等，2006)。海底冷泉上方的天然气水合物富含大量的甲烷，一旦溢出对环境造成严重的破坏。
[0004]因此，对海底热液冷泉的研究十分重要，但是海底热液冷泉一般发生在深海几千米处，需要特殊的仪器进行观测。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种对热液冷泉喷口的物理、化学特性进行海上实际观测的方法。该方法能够利用CN201210292082.2所述的海洋观测用潜标下潜到热液或者冷泉区，对喷口区进行温度等物理场结构测量，并直接测量热液冷泉喷口上方流体的运动特征，测量数据能够存储并实时传输定位。
[0006]具体技术方案包含以下步骤:
[0007]步骤一，初始化:观测系统初始化；
[0008]步骤二，下潜潜标:发送指令控制潜标开始下潜；
[0009]步骤三，数据处理:开始读取数据并实时处理，显示潜标周围海水的参数变化；
[0010]步骤四，定深漂流:下潜到任务指定深度附近后，开始定深调节，使潜标保持在指定深度开始漂流；
[0011]步骤五，上浮潜标:工作完成则发出上浮指令，控制潜标上浮到海洋表面；否则控制潜标继续漂流并读取数据；
[0012]步骤六，定位回收:潜标上浮至水面后，停止读取数据，通过无线搜寻器搜寻并回收潜标。
[0013]其中，步骤三中数据处理包括以下步骤:
[0014]a.潜标状态读取:包括潜标位置、下潜速度、压力和排油量、工作电压和电机状态；
[0015]b.CTD数据读取:包括海水温度、盐度、深度信息；
[0016]c.CTD数据存储:建立数据库，存储读取到的数据；
[0017]d.CTD波形绘制:显示CTD数据并绘制CTD波形图。
[0018]并且，步骤三所述的数据的读取与实时处理过程在潜标的下潜、定深漂流和上浮过程中一直进行。
[0019]此外，所述步骤四定深漂流包括以下步骤:
[0020]a.根据需求深度设定潜标外皮囊吸油量或者排油量；
[0021]b.判断数值是否在合理范围内；
[0022]c.在合理范围内则发送数据，否则回到步骤a重新设置。
[0023]为了实现该观测方法，所设计的观测系统包括以下模块:初始化模块、潜标控制模块、数据读取与处理模块和水上无线定位模块；其中潜标控制模块包括潜标下沉模块、潜标定深漂流模块和潜标上浮模块。
[0024]数据读取与处理模块包括潜标状态数据读取模块、CTD数据读取模块、CTD数据存储模块、CTD数据显示模块和CTD波形图绘制模块。
[0025]其中，潜标状态读取模块读取的参量包括位置、速度、电压、排油量、工作电压和电机状态等。
[0026]前述定深漂流模块包括:
[0027]吸/排油量设定模块:根据需求深度设定潜标外皮囊吸油量或者排油量；
[0028]判断模块:判断数值是否在合理范围内；
[0029]数据发送模块:若判断模块判断合理范围内，则发送数据。
[0030]本发明的有益效果是:
[0031]本发明的观测方法及观测系统能够实现海底热液冷泉远程观测，测量海洋垂直剖面的温度、盐度和深度数据，同时在测量过程中能够对观测潜标的工作状态进行实时监控，并实时调整潜标的任务规划。同时，系统能够完成最大2000米的任意深度的定深测量，获取特定深度的水平剖面海洋动力参数信息，对我国海底热液活动、海底冷泉调查研究，以及海流模拟计算、涡旋特性直接观测，科氏力驱动下的高温涡旋运动，厄尔尼诺现象观测研究等一系列科学问题提供最直接的观测手段和第一手观测资料。
【附图说明】
[0032]图1是本发明的流程示意图。
[0033]图2是本发明的功能模块图。
[0034]图3是周期上传的部分CTD数据及曲线图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明。
[0036]实施例:南海海底观测
[0037]1.硬件准备，软件初始化:
[0038]首先用吊钩将装配好的潜标吊到船尾舷上，将潜标主体的电源打开，然后利用吊钩将潜标放入海水中，并利用绳缆将没入海水中的潜标牵至船右侧传感器托盘附近，观察潜标的平衡状态。当潜标下放到托盘以下3-4米的时候，软件初始化，系统复位，时间同步，进行基本测试:测试串口连接，噪音水平等。
[0039]2.潜标下潜:
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