本所引進水下滑翔觀測載具Seaglider提升海洋觀測技術

 
 

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照片1  Seaglider在西雅圖Kongsberg公司交貨前

現代海洋現場觀測之方法大致可歸類為研究船定點及航行觀測、定點錨碇儀器觀測和漂流儀器觀測,近年來可遙控之水下自走載具(Autonomous Underwater Vehicle,簡稱AUV)觀測技術已臻成熟,有逐漸取代部分前三項觀測方法之趨勢。AUV又大致分為無動力載具和本身具推進動力之載體兩大類,前者如水下滑翔觀測載具Seaglider、Spray Glider、Slocum Glider等分屬不同廠牌的產品;具推進動力之AUV如REMUS、GAVIA、SeaBat等,外觀類似魚雷,以尾端俥葉推進,可在近岸淺海區操作或深潛至數千公尺的深海,依照事先設定的航線進行水文、流速、海底地形、地質剖面等的觀測。

照片2  Seaglider在本所R224出海整備室測試

本所為了建立遙控水下滑翔載具的技術,藉由科技部「黑潮研究-(2)」(簡稱SK-II)整合計畫探測及國際合作之需求,向科技部申請經費,在理學院貴儀中心海洋探勘組下購買了一臺水下滑翔觀測載具Seaglider (見照片1與2)。Seaglider體長約1.8公尺、最大直徑0.3公尺、衛星通訊天線長1公尺,重約52公斤,如紡錘之載體除了酬載鹽溫深(CTD)探針,可加掛螢光探針測葉綠素、溶氧探針、紊流探針、光照深度探針、都普勒流剖儀等,以載體內的液壓幫浦改變人工魚鰾體積,製造浮或沉力往來於海面和水下1000公尺深之間取得水文剖面資料(見圖1),當Seaglider浮到海面時,即可透過銥衛星(Iridium)通訊,傳送GPS定位資料和觀測資料回實驗室,也可接收行動控制指令以調整沉降和上升角度和方向及下沉深度等。Seaglider由鋰電池供電,耗電量非常低,可依照任務需求連續在海中觀測,最長可達10個月。以價格來衡量,其售價相當於本所海研一號研究船出海10-15天的花費(以每日40萬元計),跟一整套75 kHz都普勒式流速剖面儀(含45吋大浮球、兩個深水音響釋放儀、錨碇耗材等)的總價不相上下,以其觀測方式、機動性和取得的資料量跟用研究船做同樣項目、同時間長度的觀測來比,可謂投資報酬率極高。

本所過去數年透過臺-美合作計畫,已具備豐富的施放及回收經驗,唯獨欠缺操控Seaglider的能力,此次承科技部鼎力支助經費引進Seaglider,將帶領我們的現場觀測技術更上一層樓,也將大幅增進我們對海洋中尺度渦旋、黑潮及海洋受颱風影響的觀測能力,進而提升我們對這些現象背後動力過程的明瞭,以做為未來改善數值海洋預報模式的依據。

圖1 Seaglider探測作業示意圖 (未按比例繪製)