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- 光纖傳感器構(gòu)建全球海洋溫度監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，精度達(dá) 0.001℃
- 來(lái)源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2025/8/7
由麻省理工學(xué)院海洋工程中心、澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）等 14 家機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)起的 “海洋光纖觀測(cè)計(jì)劃”（Ocean Fiber Observatory），在《自然・地球科學(xué)》發(fā)布的階段性成果顯示，通過(guò)改造全球 12 條海底通信光纜植入分布式光纖傳感器，已建成覆蓋太平洋、大西洋和印度洋的實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn) 2000 米深海、10 米空間分辨率、0.001℃測(cè)量精度的持續(xù)觀測(cè)，為氣候變化研究提供了革命性的數(shù)據(jù)采集手段。
傳統(tǒng)海洋溫度監(jiān)測(cè)依賴衛(wèi)星遙感和浮標(biāo)陣列，存在顯著局限：衛(wèi)星僅能測(cè)量海面溫度，且受云層影響；全球 3800 個(gè) Argo 浮標(biāo)雖能測(cè)量深海溫度，但每個(gè)浮標(biāo)的數(shù)據(jù)采樣間隔達(dá) 10 天，空間分辨率僅 300 公里。而該計(jì)劃利用現(xiàn)有海底光纜中的備用光纖，通過(guò)光時(shí)域反射（OTDR）技術(shù)實(shí)現(xiàn)分布式傳感 —— 激光脈沖在光纖中傳播時(shí)，會(huì)因分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生拉曼散射，其中斯托克斯散射光強(qiáng)與反斯托克斯散射光強(qiáng)的比值，可精確反演光纖所在位置的溫度。
“我們開(kāi)發(fā)的相干檢測(cè)系統(tǒng)將拉曼散射信號(hào)的信噪比提升了 100 倍，使溫度測(cè)量精度達(dá)到 0.001℃，同時(shí)通過(guò)脈沖編碼技術(shù)將空間分辨率從 100 米提高至 10 米。” 項(xiàng)目首席科學(xué)家薩拉・瓊斯博士解釋，“這意味著我們能捕捉到洋流邊界層僅幾米厚的溫度梯度，這在以前是完全不可能的�！�
18 個(gè)月的運(yùn)行已積累 1.2PB（1200TB）的海量數(shù)據(jù)，帶來(lái)多項(xiàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)：在赤道東太平洋，觀測(cè)到此前未被記錄的次表層溫度波動(dòng)，其振幅達(dá) ±0.5℃，周期約 20 天，這一發(fā)現(xiàn)正促使氣象學(xué)家重新修正厄爾尼諾預(yù)測(cè)模型；在南極繞極流區(qū)域，首次測(cè)得深海（1500 米）溫度以 0.02℃/ 年的速率上升，是表層升溫速度的 3 倍，為海洋碳匯能力研究提供關(guān)鍵依據(jù)。
世界氣象組織（WMO）已將該網(wǎng)絡(luò)納入全球氣候觀測(cè)系統(tǒng)（GCOS），預(yù)計(jì)到 2030 年將擴(kuò)展至 50 條光纜，覆蓋全球 60% 的海域。WMO 海洋觀測(cè)部門主管彼得・布蘭德表示：“這將使全球海洋熱含量的估算誤差從 5% 降至 1%，讓極端氣候事件（如颶風(fēng)、厄爾尼諾）的預(yù)警時(shí)間提前 2-3 個(gè)月，每年可減少災(zāi)害損失超 300 億美元�！�
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