量化水下氣泡是建立表征海洋演化的海洋學(xué)模型的關(guān)鍵。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，來自美國海軍研究實驗室（Naval Research Laboratory，簡稱：NRL）所屬部門，海洋及大氣科學(xué)管理理事會（Ocean and Atmospheric Science and Technology Directorate）的研究人員，與第一科學(xué)發(fā)展中隊（VXS）的UV-18雙水獺飛機(jī)在美國阿拉斯加荷馬進(jìn)行了機(jī)載激光雷達(dá)（LiDAR）海洋研究。

美國海軍研究實驗室科學(xué)發(fā)展中隊的UV-18雙水獺飛機(jī)
（圖片來源：美國海軍研究實驗室）

該團(tuán)隊的目標(biāo)是利用基于激光雷達(dá)的海洋屬性測量系統(tǒng)來測量水下氣泡場。美國海軍研究實驗室表示，對氣泡場的進(jìn)一步認(rèn)知對包括輻射、洋面特性、海表特征等多項應(yīng)用將帶來幫助。

“我們正在表征氣泡場的特性，以幫助海軍更好地預(yù)測海洋環(huán)境。”美國海軍研究實驗室的海洋學(xué)家及項目首席研究員Damien Josset博士說，他在“雙水獺”飛機(jī)上進(jìn)行了實驗。

白浪和水下氣泡

因為氣泡是大氣和海洋交換熱量、動量以及氣體等的主要方式，所以量化海洋白浪和水下氣泡，對海軍建立表征海洋環(huán)境長期演變的海洋學(xué)模型非常重要。

目前，用于海洋研究的遙感技術(shù)主要依賴于被動式觀測不同波長的波，包括可見光、紅外和微波等，以估算海水表面的離水輻射度和表面特性，例如海洋表面溫度、鹽度和風(fēng)力等。

Josset 說：“激光雷達(dá)與目前的技術(shù)完全不同，因為可見光能很好地穿透水體，并且它具有提供海洋垂直剖面特性的特殊能力?！?br />
美國海軍研究實驗室的激光雷達(dá)系統(tǒng)由一個安裝在防風(fēng)雨外殼中的獨立器件組成，該外殼安裝在雙水獺的研究艙內(nèi)，激光指向水下。該系統(tǒng)需要較強(qiáng)的海面風(fēng)以產(chǎn)生氣泡和波浪，但同時需要良好的飛行天氣。

Josset說：“一般情況下很難表征氣泡的垂直特性，尤其是進(jìn)行全球性表征，這使得激光雷達(dá)成為測量氣泡結(jié)構(gòu)和特性的理想工具?！?br />
該團(tuán)隊部署了兩臺水下回聲測深儀，并使用新型機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)在同一區(qū)域飛行。該系統(tǒng)由美國海軍研究實驗室內(nèi)部基礎(chǔ)研究基金建立，也是Josset的海軍研究辦公室（Office of Naval Research，簡稱：ONR）立方體衛(wèi)星（CubeSat）項目和安全與環(huán)境執(zhí)法局（Bureau of Safety and Environmental Enforcement，簡稱：BSEE）石油項目的技術(shù)演示者。

Josset說：“我們的目標(biāo)是測試一種小型激光雷達(dá)，它可以提供海洋物理特性和石油厚度的高分辨率測量結(jié)果，以防石油泄露。通過提高激光雷達(dá)表征氣泡表面的能力，可以改進(jìn)海洋建模和聲學(xué)模擬，因為信號傳播會受到粗糙且多氣泡的海洋表面的顯著影響?！?br />

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