[發(fā)明專利]一種海底底基觀測平臺

有效

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• 申請日: 2016-04-05
• 公開（公告）號: CN105910574B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 孫兆華;林間;孫珍;黃健龍;黃銳;李曉偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院南海海洋研究所
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32;G01B21/02
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司44001
• 代理人: 黃培智,劉明星

技術領域

本發(fā)明涉及一種科學觀測設備，尤其涉及一種用于海底定位及觀測的平臺。

背景技術

近年來，地震和海嘯頻發(fā)，奪走了大量的生命和財產(chǎn)，造成巨大損失，如2004年12月26日，印尼蘇門答臘的班達亞齊地區(qū)發(fā)生的Mw9.2級地震引發(fā)了超級大海嘯，使遠至東非的地區(qū)都受到波及，由于缺乏預報和預警，13個印度洋國家的至少22萬多人罹難。多國沿岸的酒店和村莊城鎮(zhèn)也受到嚴重破壞，180萬人無家可歸，經(jīng)濟損失近百億元。2011年3月11日，日本福島以東的西太平洋海域發(fā)生Mw9.0級地震，引發(fā)了平均高達10米，最高達24米的大海嘯，盡管已有預警，地震及其引發(fā)的海嘯還是造成15,843人死亡、3,469人失蹤，經(jīng)濟損失達幾千億美元，并導致福島核電站核泄漏事故，引發(fā)了世界較大范圍的恐慌，對我國也有顯著的影響。

而要做到準確和及時預警，必須在發(fā)震的俯沖板片、陸緣斜坡的鎖定帶和過渡帶上布置有測地儀器。此外，地震間歇期的位移觀測更為重要，已有研究表明，大地震發(fā)生的位置和大小與地震間歇期區(qū)域的耦合系數(shù)密切相關，耦合系數(shù)越高，越容易發(fā)生地震。因此，地震間歇期的觀測與耦合系數(shù)計算，將會有效地幫助我們預測下一個地震可能發(fā)生的位置及強度大小，當然這將有賴于我們數(shù)據(jù)的覆蓋程度。若想深入了解俯沖帶在地震間歇期、發(fā)震期和震后期的變形規(guī)律，并最終幫助預報俯沖地震，我們必須將觀測儀器放到發(fā)震帶上，開展長期與地震相關的近距離觀測和研究。而我國在該領域基本空白，突破的第一步就是研發(fā)出可用于變形觀測的高精度海底測地系統(tǒng)。

海底測地系統(tǒng)是指放置在海底用于近距離、實時監(jiān)控海底地質體變形的科學觀測設備，它可用于觀測地震、海嘯活動、火山噴發(fā)、海底滑坡、沉積過程、天然氣及油氣活動等一系列與海底變形有關的過程。

自從全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Global Positions System，以下簡稱GPS)于1973年由美國國防部開始發(fā)展使用，短時間里世界各國都相繼建立起GPS觀測網(wǎng)絡，如日本自1994年著手建立由一千個固定站組成的全國性GPS連續(xù)觀測網(wǎng)－GENOET，主要目的為全面監(jiān)測地殼應變的時空變化，提供地震潛勢評估及地震預測研究。我國主要于2000年正式運行“中國地殼運動觀測網(wǎng)絡”，以GPS觀測技術為主，結合精密重力和精密水準測量構成的大范圍、高精度、高時空分辨率的實時板塊運動監(jiān)測網(wǎng)絡。過去二十年來GPS觀測網(wǎng)絡的快速發(fā)展，極大地促進了我們對于塑造大陸形態(tài)的眾多因素的認識：如汶川與玉樹大地震引起的地表三維形變以及震前及震后的區(qū)域地殼運動、印藏碰撞造山過程引起的地表塊體運動、菲律賓海板塊相對歐亞大陸邊緣的運動方向和運動速率、臺灣島的地震及造山活動、以及滑坡、冰川流動等。

與陸上GPS系統(tǒng)功能相似，海底測地系統(tǒng)可以對發(fā)生在海底的任何與變形和位移有關的過程的觀測。目前全球GPS觀測網(wǎng)大多布設在陸地，造成嚴重的局限在陸地上的“單側”觀測，而占地球表面總面積三分之二的海底卻只有日本、美國、歐洲的很少幾個觀測站。然而，世界上具有巨大破壞性的特大地震和海嘯多發(fā)生在各大洋板塊邊緣的深水下，而這些區(qū)域是目前的陸地GPS系統(tǒng)所無法直接觀測到的。即使能夠對近岸的部分地質現(xiàn)象進行觀測，但也會隨著觀測距離的增加帶來較大的誤差。

因此，在海底廣泛布設新型高精度的海底測地設備，實時監(jiān)測海底地殼運動情況，對我們認識這些周期性或突發(fā)性變形事件的物理機制以及幫助我們建立對大洋巖石圈變形過程的認識具有重要的意義。全球71％海水覆蓋的區(qū)域，發(fā)育有邊緣海盆和大洋巖石圈。這里既是油氣能源、金屬礦產(chǎn)等重要資源的儲集場所，也是各種基礎科學問題的孕育之地。建立起一定密度的深海測地觀測網(wǎng)，我們將可以實現(xiàn)對大部分伴隨有位移和形態(tài)變化的地質現(xiàn)象的實時觀測。

海底測地系統(tǒng)與陸地GPS具有相似的功能，不同的是，陸地上的GPS系統(tǒng)主要使用電磁波作為通訊介質，而海洋中，由于海水的吸收作用，電磁波無法進行遠距離傳播，科學家們轉而利用聲波進行距離測定和信號傳輸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于海底定位及觀測的海底底基觀測平臺，該裝置能夠在小于7000米深度的海底實現(xiàn)長期穩(wěn)定的觀測和通信。